TI 3 an der Universität Hamburg

Karteikarten und Zusammenfassungen für TI 3 an der Universität Hamburg

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Beispielhafte Karteikarten für TI 3 an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Welche Rolle spielen sogenannte Pull-Widerst¨ande und wie funktionieren diese elektrisch (Stichwort: Spannungen und Stromfl¨usse)?

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Beschreiben Sie die Funktion folgender Elemente genauer:

  • Watchdog
  • Timer
  • UART
  • GPIO

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Üblicher Programmablauf

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Randbedingung Pipelining (6)

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Was sind die Eigenschaften einer NVM-Zelle in nichtflüchtigen Speichern?

Beispielhafte Karteikarten für TI 3 an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Unterschied direkt und indirekt adressierende Befehle

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Was bedeutet Caching, wodurch ist die Notwendigkeit f¨ur Caching bedingt

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Control Hazard: "Varianten"

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Geschwindigkeitserhöhung beim Caching durch 3 Maßnahmen

Beispielhafte Karteikarten für TI 3 an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Pipeline allgemein, 

4 Stufen Pipeline Komponenten

(sequenzielles Abarbeiten)

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Was ist ein Mikrocontroller?

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was ist ein Transistor

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TI 3

Welche Rolle spielen sogenannte Pull-Widerst¨ande und wie funktionieren diese elektrisch (Stichwort: Spannungen und Stromfl¨usse)?

Pullup Widerstand zieht elektrische Spannung hinauf, Pull Down zieht elektrische Spannung hinunter. 

Schaffung der Zustände HIGH und LOW. Je nach dem wo der Widerstand verbaut is, ist ein Pull Down, Pull Up Widerstenad nötig... (Pulldown wenn VCC geschlatet wird (Eingang GND)

TI 3

Beschreiben Sie die Funktion folgender Elemente genauer:

  • Watchdog
  • Timer
  • UART
  • GPIO

Watchdog - Ein Watchdog ist eine Schaltung (extern oder im Mikrocontroller integriert), die bei einem Programmabsturz einen Reset auslöst, damit der Mikrocontroller seine Aufgabe wieder erledigen kann.

Timer - Als Timer oder auch Counter bezeichnet man bei Mikrocontrollern einen auf dem Chip integriertes Funktionsmodul, welcher beim Zählen von Ereignissen, Messen von Zeitabständen und periodischen Ausführen von Programmteilen eine wichtige Hilfe darstellt. Möchte man zum Beispiel eine Uhr realisieren, dann konfiguriert man den Timer so, dass z.B. exakt 100 mal pro Sekunde ein Interrupt ausgelöst wird. In der Interruptroutine kann man dann eine Variable hochzählen und nach 100 Interrupts die Zeitanzeige aktualisieren.

UART - Der Universal Asynchronous Receiver Transmitter bezeichnet eine elektronische Schaltung, die digitale serielle Schnittstellen realisiert. Sie dient dazu, Daten über eine Datenleitung zu senden oder zu empfangen und bildet heutzutage den Standard der seriellen Schnittstellen an PCs und Mikrocontrollern. Ebenso ist er im industriellen Bereich mit verschiedenen Interfaces sehr verbreitet. Der UART kann ein dabei ein eigenständiges Bauteil oder lediglich ein Funktionsblock eines höher integrierten Bauteils sein. Die Übertragung der Daten erfolgt in einem seriellen digitalen Strom mit einem fixen Rahmen. Dieser Rahmen besteht aus einem Start-Bit, fünf bis maximal neun Datenbits, einem optionalen Parity-Bit und einem Stopp-Bit. Das optionale Parity-Bit erfüllt dabei die Aufgabe, dass Übertragungsfehler erkannt werden können. Das Stopp-Bit kann auf das 1,5 oder 2-Fache der normalen Übertragungszeit eines Bits verlängert werden. Dies ist notwendig, um dem Empfänger eine Synchronisationszeit auf den Takt der empfangenen Daten einzuräumen. Diese veränderten Stopp-Bits werden als 1,5 beziehungsweise 2 Stopp-Bits bezeichnet.

GPIO - Allzweckeingabe/-ausgabe (engl. GPIO – general purpose input/output) ist ein allgemeiner Kontaktstift an einem integrierten Schaltkreis (IC), dessen Verhalten, unabhängig, ob als Eingabe- oder Ausgabekontakt, durch logische Programmierung frei bestimmbar ist. GPIO-Kontakten ist kein Zweck vorgegeben, sie sind daher standardmäßig unbelegt

TI 3

Üblicher Programmablauf

  1. Fetch
  2. Decode
  3. Execute
  4. Write-Back

TI 3

Randbedingung Pipelining (6)

1) jede Pipelinestufe müssen alle erforderlichen Ressourcen aufweisen ->alle Partygäste müssen anpacken)

2) jede Pipelinestufe benötigt dieselbe maximale Ausführungszeit ->einer steht mit der Pfeife da und jeder muss genau dann weitergeben

3) Jede Pipeline benötigt Zwischenspeicher zur Ablage der erforderlichen Eingangs-und Ausgangsdaten ->Teller A muss mit der linken Hand angenommen werden und Teller B mit der rechten weitergegeben werden

4) Jede Pipelinestufe muss bedient werden ->Dreckiger Teller darf nicht direkt in den Sxchrank gestellt werden, sondern muss erst zum Abwasch

5) Eine Pipeline muss unterbrochen werden können im Fehlerfall -> Spühlwasser weg = Unterbrechung, nicht einfach weitermachen ohne Wasser

6) Pipeline muss unterbrochen werden bei gewollter Unterbrechung ->kurz Pause, auf Klo gehen, Telefonieren oder Kotzen

TI 3

Was sind die Eigenschaften einer NVM-Zelle in nichtflüchtigen Speichern?

  1. Nicht flüchtiger Speicher ist temporär. Grund: Fermi-Niveaus sind statistische Aufenthalte

-> Bei Elektronenüberschuss auf Floating Gate werden Elektronen verdrängt und tunneln durch den Isolator => Ladungsverlust => Speicherverlust

2.    NVM verbraucht sich, da Elektronen elektrodynamisch durch das Atomgitter gedrückt            werden und es mechanisch zerstört wird. => Isolator wird zerstört

Besonderheit bei nichtflüchtigen Speichern:

Ein metallenes Floating-Gate befindet sich im Isolator zwischen Gate+Kanal. Wenn UGS >> UIsolator dann fließen Elektronen durch Floating-Gate

Wenn UGS << UIsolator dann verbleiben Elektronen dort im Floating-Gate


Nachteil: Energiebedarf -> Es setzen sich Elektronen dauerhaft ab („Vermüllt“), dies führt zur Zerstörung des Isolators, da dieser für manche Spannungen nicht ausgelegt ist

TI 3

Unterschied direkt und indirekt adressierende Befehle

Direkt = Wert (z.B. Zahl) der Operation steht hinter dem Befehl => c=7


Indirekt = Wert muss zusätzlich aus einer Speicherzelle gelesen werden => c=a+b


Doppelt indirekt = Zeigeroperationen => c=a+ *(b)

TI 3

Was bedeutet Caching, wodurch ist die Notwendigkeit f¨ur Caching bedingt

Cache steht für einen Zwischenspeicher, der für einige Zeit bereits vorher verwendete oder abgerfuene Daten bereithält. Sinn ist die Leistungsbeschleunigung des Gesamtsystems. Der Abruf aus dem Zwischenspeicher geht viel schneller. Ressourcen werden geschont, weil unnötig wiederholte Datenbankzugriffe Rechenkapazität verbraucht. 

Caching macht sich den Effekt zu nutze, dass einige Daten häufiger Abgefragt werden als andere. Für den Nutzer des PC ist Cache unsichtbar---er kann nicht direkt zugreifen. Bei Abfrage guckt der PC erstmal immer auf den Cache..wenn dort nicht zu finden ist, guckt er im RAM (dauert viel länger).


Zwischenspeicher sind schneller, da sie kleiner sind und eine geringe Komplexität aufweisen. 

TI 3

Control Hazard: "Varianten"

Variante 1: lineare Pipeline: spühlt Pipeline wenn falscher Befehl in Fetch geladen wird.  Dann lädt er den neuen richtigen Befehl.

Variante 2: Verzweigte Pipeline: Fetch erkennt an Befehlsnamen den Sprungbefehö und "lernt" das Sprungzeil.  

Variante 3: Intelligete Pipeline: Versucht die Sprungwahrscheinlich zu berechnen.

TI 3

Geschwindigkeitserhöhung beim Caching durch 3 Maßnahmen

a) Geringere Speichergrlßen  -->kleiner Adresräume, 

b) Bessere Halbleiter -->schnellere Technologie

c) andere Speichertypen

TI 3

Pipeline allgemein, 

4 Stufen Pipeline Komponenten

(sequenzielles Abarbeiten)

Prozessor besteht aus mehreren Komponenten, die nacheinander verwendet wird. 

1) Fetch: Lädt Befehl

2) Decode: Setzt Befehl auf Steuerleitung (Lädt Registerinhalte, guckt wofür der Befehl da ist, Entschlüsselt Befehl UND sagt auch wohin das Ergebniss hingeschrieben wird--deshalb muss die Pipeline immer einmal komplett durchlaufen, bevor der nächste Befehl in die Pipeline geladen wird)

3) Execute: Führt den Steuerleitungsbefehl aus

4)WriteBack: Schreibt die "Ausführung" (das Ergebnis der Ausführung) ins System zurück.  


Jeder Schritt wird einzeln durchgegangen! 

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Was ist ein Mikrocontroller?

Recheneinheit, die mit Außenwelt programmgesteuert interagiert (Lampen leuchten)

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