Datenverarbeitungssysteme an der Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Datenverarbeitungssysteme an der Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

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Was sind die Komponenten des Von-Neumann-Architekturprinzips

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Vorteile der Von-Neumann-Architektur

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Nachteile der Von-Neumann-Architektur 

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Befehlsablauf der Von-Neumann-Architektur

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Erhöhung der Leistungsfähigkeit des v. NeumannRechners

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Wo ist der Bootloader gespeichert und warum?

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Was versteht man unter MBR

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was sind die drei Bussysteme des Von-Neumann-Architektur?

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Was ist die BIU und welche Hauptaufgabe hat sie?

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Welche Schritte führt die CPU aus, wenn Sie eine NMI-Anforderung abarbeitet?

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Der Resetunterbrechungseingang des 8086 hat

  1. Die grundsätzliche Zielsetzung ...
  2. CPU - Register wird wie folgt initialisiert: ...

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Was ist "Memmory Mapped I/O"?

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Datenverarbeitungssysteme

Was sind die Komponenten des Von-Neumann-Architekturprinzips

  • ALU (=Arithmetiv Logic Unit, Rechenwerk, führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen durch )
  • CU (=Control Unit, Steuerwerk oder Leitwerk, interpretiert die Anweisungen eines Programms und verschaltet dementsprechend Datenquelle, -senke und notwendige ALU-Komponenten; das Steuerwerk regelt auch die Befehlsabfolge. 
  • BUS (=Bus-System, dient der Kommunikation)
  • Memory (=Speicherwerk, RAM/ROM)
  • I/O Unit  (=Ein-/Ausgabewerk)

Datenverarbeitungssysteme

Vorteile der Von-Neumann-Architektur

  • Problemunabhängig / Universell
  • Geringer Hardwareaufwand 
  • Minimaler Speicheraufwand 
  • Deterministischer Programmablauf wegen sequenzieller Arbeitsweise (SISD = single instruction, single data)

Datenverarbeitungssysteme

Nachteile der Von-Neumann-Architektur 

  • Von-Neumann-Flaschenhals: Transport von Daten und Befehlen über den Bus 
  •  Keine Parallelität der Arbeitsschritte 
  • Aufgabenspezifische Register (1x) erlauben keine Multiuser/-threading-Unterstützung 
  • Memory-Wall: Verarbeitungsgeschwindigkeit der CPU höher als Zugriff auf Speicher

Datenverarbeitungssysteme

Befehlsablauf der Von-Neumann-Architektur

1. IF (=Instruction Fetch, Befehlsholphase)

2. ID (=Instruction Decode, Befehlsentschlüsselungsphase 

3. OF (=Operand Fetch, Befehlsoperandenholphase 

4. IEX (=Instruction EXecute, Befehlsausführungsphase ) 

Datenverarbeitungssysteme

Erhöhung der Leistungsfähigkeit des v. NeumannRechners

• Verlagerung der Prozessorfunktionen bei der Ein-/ Ausgabe auf das E/A-Werk ("intelligente" Schnittstellen, E/ A-Prozessoren, Vor-Rechner, Front-End-Rechner)

• Weiterentwicklung des Architekturprinzips durch Steuerung der einzelnen Funktionseinheiten über eigene Prozessoren

• Bearbeiten einzelner, spezieller Befehle durch Spezialprozessoren, die abwechselnd mit der "normalen" CPU arbeiten (z. B. Arithmetik-Koprozessor). 


• Vermeiden oder Mildern des v. NeumannFlaschenhalses durch

> Parallelisierung verschiedener Abläufe im Computer 

> mehreren parallelen Rechenwerke, mit gemeinsamem Steuerwerk -> SIMD (single instruction, multiple data)

Datenverarbeitungssysteme

Wo ist der Bootloader gespeichert und warum?

Auf dem ROM, weil dieser Speicher bei Stromunterbrechung keine Daten verliert. Beim Booten der BIOS wird der MBR auf den ROM geladen, die Speicheradresse ist die Startadresse des Programms 

Datenverarbeitungssysteme

Was versteht man unter MBR

Master Boot Record: Wird beim BIOS-Boot geprüft und enthält ein Startprogramm für BIOS-basierte Programme sowie eine Partitionstabelle 

Datenverarbeitungssysteme

was sind die drei Bussysteme des Von-Neumann-Architektur?

  • Adressbus: kümmert sich um die Kommunikation zwischen der CPU und dem Ausgabe-/Eingabewerk sowie zw. CPU und dem Speicherwerk. (Speicheradressierung, von wo, wohin?)
  • Datenbus: Überträgt Daten zwischen der CPU und dem aktiven Systemblock, bidirektional (Richtung bestimmt Steuerbus)
  • Steuerbus: überträgt den Typen der Kommunikation(soll gelesen oder geschrieben werden?), beginnt und beendet die Kommunikation 

Datenverarbeitungssysteme

Was ist die BIU und welche Hauptaufgabe hat sie?

Bus-Interface-Unit oder Busschnittstelleneinheit

Datenverarbeitungssysteme

Welche Schritte führt die CPU aus, wenn Sie eine NMI-Anforderung abarbeitet?

  1. Das Kennzeichenregister wird auf den Systemstapel gebracht
  2. IF löschen -> die INTR-Eingaben werden verhindert
  3. TF wird gelöscht, es kann kein Einzelschritt mehr auftreten
  4. Das CS-Register wird auf den Systemstapel gebracht
  5. Das IP-Register wird auf den Systemstapel gebracht
  6. Das IP-Register wird mit dem 16-Bit-Wert an der Speicheradresse 00008h geladen
  7. Das CS-Register wird mit dem 16-Bit-Wert an der Speicheradresse 0000Ah geladen
  8. Die CPU holt sich den nächsten Befehl aus der 20-Bit-Adresse, die von den neuen CS- und IP-Registern erzeugt wurde

Datenverarbeitungssysteme

Der Resetunterbrechungseingang des 8086 hat

  1. Die grundsätzliche Zielsetzung ...
  2. CPU - Register wird wie folgt initialisiert: ...

a.

  • Wenn die RESET- oder Rücksetzeingabeleitung aktiviert wird, beginnt die CPU ihre Arbeit auf genau bestimmte Weise. Dies erlaubt einen geordneten Start, Neustart oder ein geordnetes Einschalten des Systems.


b.

  • Kennzeichenbits = Löschen
  • Befehlszeiger = 0000h
  • CS-Register = FFFFh
  • DS-Register = 0000h
  • SS-Register = 0000h
  • ES-Register = 0000h

Datenverarbeitungssysteme

Was ist "Memmory Mapped I/O"?

  • Ein Teilbereich des verfügbaren Systemspeichers wird der E/A zugewiesen
  • Wird u.A. von folgenden Mikroprozessoren verwendet: 6700, 6502, 6809 und 68000
  • E/A-Geräte werden wie Speicherzellen adressiert

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