Rechnertechnik an der Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Rechnertechnik an der Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

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Definition: Signal

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Phasen eines Befehls

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Strukturelle Hazards

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Pull-Up-Widerstand

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Speedup

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Pipelining

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Reservierungstabellen

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RISC und CISC

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Schaltungssynthese

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Durchlaufzeit tp

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Data Hazards - Arten

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Rechnertechnik

Definition: Signal

Die Darstellung von Nachrichten oder Daten mit physikalischen Mitteln.

-> Systematische Veränderungen von Parametern einer physikalischen Größe in Zeit und Raum nach vereinbarten Regeln

Rechnertechnik

Phasen eines Befehls

  1. Instruction Fetch
  2. Operand Fetch / Decode
  3. Execute
  4. Memory Access
  5. Write Back

Rechnertechnik

Strukturelle Hazards

  • Strukturelle Hazards treten immer auf, wenn Ressourcen mehrfach in einem Befehl benutzt werden. 
  • Lösung: Replikation der Ressource

Rechnertechnik

Pull-Up-Widerstand

Bei nicht belegtem Gattereingang ergibt sich durch Pull-Up-Widerstand eine 1.

Rechnertechnik

Speedup

  • Alte Dauer / Neue Dauer
  • Speedup ist immer abhängig vom auf dem Prozessor laufenden Programm und kann nicht allgemein angegeben werden!


Rechnertechnik

Pipelining

  • Verschränkte Ausführung der Befehle
  • Überlappende Ausführung nur möglich, wenn keine Ressourcen-Konflikte der Befehle! 
  • Sei ein Datenpfad D gegeben 
  • Sei RES(D) die Menge der Ressourcen des Datenpfads 
    • Alle Schaltnetze, die etwas berechnen sind Ressource 
    • Bei Speichern, die unabhängig speichern und lesen erlauben, sind Lese- und Schreibeingänge Ressourcen (Register, Memory mit Speicherung der Adresse) 
    • Speicher, die nur eines erlauben, sind eine Resource (PROM)



Rechnertechnik

Reservierungstabellen

  • Reservierungstabellen existieren für jeden Befehl 
  • Reservierungstabelle eines Befehls zeigt, in welchem Zyklus der Befehl welche Ressource belegt 
  • Folgen mehrere Befehle sequentiell aufeinander, so werden die Reservierungstabellen beginnend ab dem Startzeitpunkt der jeweiligen Befehle auf die Zeitachse gelegt

Rechnertechnik

RISC und CISC
CISC: Complex Instruction Set Computer
  • Prozessor mit umfangreichem Befehlssatz
  • Mikroprogramme
  • Erleichterung für Programmierer
  • aufwärtskompatibel
  • X86 von Intel
  • ineffiezient

RISC: Reduced Instruction Set Cmputer
  • kleiner Befehlssatz
  • Aufwand bei Software
  • wenig Stromverbrauch
  • ARM Architektur

Rechnertechnik

Schaltungssynthese

  1. Exakte Funktionsbeschreibung der gesuchten Schaltung 
  2. Festlegung der Eingangs-und Ausgangsvariablen und der Bedeutung von Low und High
  3. Aufstellen der Wahrheitstabelle
  4. Bestimmung des schaltalgebraischen Terms
  5. Vereinfachung und ggf. Umformung des Terms
  6. Aufbau der Schaltung aus Gattern gemäß dem Term


Rechnertechnik

Durchlaufzeit tp

Anzahl an Zeiteinheiten, die ein Gatter benötigt.

Rechnertechnik

Data Hazards - Arten

  • Read-After-Write Hazard(RAW):
    • Produzent schreibt später als nachfolgender Konsument liest.
    • Lösungen: Notbremsen-Technik, Forwarding
  • Write-After-Read Hazard(WAR):
    • Nachfolgender Produzent schreibt eher als vorhergehender Konsument liest
    • Lösung: Replikation
  • Write-After-Write Hazard(WAW):
    • Nachfolgender Produzent schreibt eher als vorangehender Produzent.
    • Lösung: Schreiben nur in genau einer Phase erlauben.




Rechnertechnik

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