Von-Neumann-Rechner und Zyklus
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Questions and Answers

Ordne die Bestandteile des Von-Neumann-Rechners ihren jeweiligen Aufgaben zu:

CPU = Führt Befehle aus und steuert den Rechner Speicherwerk = Speichert Daten und Befehle Ein- und Ausgabewerk = Ermöglicht die Kommunikation mit der Außenwelt Bussystem = Überträgt Daten innerhalb des Rechners

Ordne die Schritte des Von-Neumann-Zyklus ihrer Beschreibung zu:

Fetch = Holt den nächsten Befehl aus dem Speicher Decode = Analysiert und bereitet den Befehl vor Execute = Führt den analysierten Befehl aus Write Back = Speichert das Ergebnis des Befehls

Ordne die folgenden Register ihren Funktionen im Von-Neumann Rechner zu:

Instruktionsregister (IR) = Speichert den aktuell auszuführenden Befehl Akkumulator (ACC) = Speichert Zwischenergebnisse von Berechnungen Programmzähler (PC) = Speichert die Adresse des nächsten auszuführenden Befehls Operandenregister = Speichert die für eine Instruktion benötigten Daten

Ordne die folgenden Busse ihren Funktionen korrekt zu:

<p>Adressbus = Überträgt die Speicheradresse Datenbus = Überträgt die eigentlichen Daten Steuerbus = Überträgt Steuersignale Bussystem = Ermöglicht Kommunikation zwischen Bauteilen</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihrer Kategorie zu:

<p>ALU = Bestandteil der CPU Assembler = Maschinennahe Programmiersprache Mnemonics = Lesbare Darstellung von Maschinensprache Hauptspeicher = Speicherort von Daten und Instruktionen</p> Signup and view all the answers

Warum wird der Von-Neumann-Rechner als Flaschenhals bezeichnet?

<p>Weil Daten und Befehle im selben Speicher abgelegt sind und über den selben Datenbus geladen werden, was zu Performance-Einbußen führt.</p> Signup and view all the answers

Beschreibe kurz die Rolle des Steuerwerks im Von-Neumann-Rechner.

<p>Das Steuerwerk koordiniert die Ausführung von Befehlen und steuert den Datenfluss zwischen den verschiedenen Komponenten.</p> Signup and view all the answers

Was ist der Unterschied zwischen einem Adressbus und einem Datenbus?

<p>Der Adressbus überträgt Speicheradressen, während der Datenbus die eigentlichen Daten und Befehle transportiert.</p> Signup and view all the answers

Welche Aufgabe hat der Dekoder im Kontext der CPU?

<p>Der Dekoder interpretiert den aktuellen Befehl und entscheidet, welche Operationen ausgeführt werden sollen.</p> Signup and view all the answers

In welchem Register wird ein Befehl gespeichert, der gerade ausgeführt wird, und wie heißt das Register, dass die adresse des nächsten Befehls enthält?

<p>Der aktuelle Befehl wird im Instruktionsregister (IR) gespeichert, die Adresse des nächsten Befehls im Programmzähler (PC).</p> Signup and view all the answers

Study Notes

Von-Neumann-Rechner-Aufbau

  • Besteht aus Rechenwerk, Steuerwerk, Speicherwerk, Ein-/Ausgabewerk und Bussystem (Adress-, Daten- und Steuerbus).

Von-Neumann-Zyklus

  • Fetch: Speicheradresse des aktuellen Befehls wird an das Speicherwerk gesendet, um den Befehl zu empfangen.
  • Decode: Der Befehl wird analysiert und Vorbereitungen für die Ausführung getroffen. Der Programmzähler wird erhöht.
  • Fetch Operands: Zusätzliche benötigte Operanden werden abgeholt.
  • Execute: Der aktuelle Befehl wird ausgeführt (z.B. vom Rechenwerk). Beauftragt das Rechenwerk mit der Ausführung.
  • Write Back: Das Ergebnis des Befehls wird an die vorgesehene Stelle (z.B. Register oder Speicher) geschrieben.

Flaschenhals

  • Aufgrund der gemeinsamen Speicherung von Daten und Befehlen im selben Speicher und deren Zugriff auf denselben Datenbus kommt es zu Performance-Einbußen. Sequenzieller Zugriff verlangsamt den Prozess.
  • Da sowohl Daten als auch Befehle im selben Speicher gespeichert sind und auf denselben Datenbus zugreifen, kann es zu Leistungseinbußen kommen. Nacheinanderladen verlangsamt den Prozess.

CPU-Aufbau

  • Instruktionsregister (IR): Gibt an, welcher Befehl als nächstes ausgeführt wird.
  • Hauptspeicher: Enthält Daten und Instruktionen.
  • Dekoder: Interpretiert den Befehl und entscheidet, ob eine Rechnung durchgeführt oder nur der Programmzähler erhöht werden muss.
  • ACC (Accumulator): Zwischenspeicherung von geladenen Daten und Ergebnissen.
  • ALU (Rechenwerk): Führt Berechnungen aus.
  • PC (Programmzähler): Wird iterativ erhöht.
  • Operandenregister: Speichern Operanden (Daten) für Berechnungen.

Assemblersprache

  • Eine maschinennahe Sprache, die auf den Befehlsvorrat einer bestimmten Prozessorarchitektur abgestimmt ist.
  • Maschinensprache wird durch lesbare Mnemonics (z.B. Abkürzungen) dargestellt.

Mnemonics

  • Kürzel oder Abkürzungen, die Befehle in der Assemblersprache darstellen. Diese sind lesbarer als die Maschinensprache.

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Description

Dieses Quiz behandelt den Aufbau des Von-Neumann-Rechners sowie den Ablauf des Von-Neumann-Zyklus. Es werden zentrale Komponenten wie Rechenwerk, Steuerwerk und Speicherwerk erklärt, sowie die Schritte der Befehlsverarbeitung beschrieben. Verstehen Sie die Herausforderungen, die durch den Flaschenhals im System entstehen.

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