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Questions and Answers
Ordne die Bestandteile des Von-Neumann-Rechners ihren jeweiligen Aufgaben zu:
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:
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:
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:
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Ordne die folgenden Begriffe ihrer Kategorie zu:
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Warum wird der Von-Neumann-Rechner als Flaschenhals bezeichnet?
Warum wird der Von-Neumann-Rechner als Flaschenhals bezeichnet?
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Beschreibe kurz die Rolle des Steuerwerks im Von-Neumann-Rechner.
Beschreibe kurz die Rolle des Steuerwerks im Von-Neumann-Rechner.
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Was ist der Unterschied zwischen einem Adressbus und einem Datenbus?
Was ist der Unterschied zwischen einem Adressbus und einem Datenbus?
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Welche Aufgabe hat der Dekoder im Kontext der CPU?
Welche Aufgabe hat der Dekoder im Kontext der CPU?
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In welchem Register wird ein Befehl gespeichert, der gerade ausgeführt wird, und wie heißt das Register, dass die adresse des nächsten Befehls enthält?
In welchem Register wird ein Befehl gespeichert, der gerade ausgeführt wird, und wie heißt das Register, dass die adresse des nächsten Befehls enthält?
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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.