Das Dokument beinhaltet die Themen Prozessoren, Controller, Pipelining, Superskalare Architektur, Sprungvorhersagen, Betriebssystem, Interrupts und Speichertechnologien.
Prozessoren
Princeton-Architektur
Harvard-Architektur
Einteilung nach Befehlsumfang (RISC, CISC)
Mehrkernprozessoren
Verbindungssysteme
Prozessoranbindung heute
Zusätzliche Informationen
Princeton-Architektur
ALU: Rechenwerk, führt arithmetische
und logische Verknüpfungen durch, zur
Programmverarbeitung
Control Unit: Steuerwerk, interpretiert
die Anweisungen eines Programms und
verschaltet alle notwendigen ALU-
Komponenten, regelt die
Befehlsabfolge, zur
Programmabarbeitung
BUS: zur Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten
Speicherwerk: speichert Befehle und Daten
Ein- und Ausgabewerk: steuert Ein- und Ausgabe, zum Anwender oder zu anderen
Schnittstellen
Von-Neumann-Zyklus:
1. fetch (Befehl vom Speicherwerk
holen)
2. decode (Befehl im Rechenwerk
dekodieren)
3. fetch operants (Operanten vom
Speicherwerk holen)
Prozessoren 1
, 4. execute (Befehl im Steuerwerk
ausführen)
5. write back (Ergebnis aufschreiben)
Schwachstellen des Systems:
Befehle werden nacheinander abgearbeitet → ineffizient, langsam
Von-Neumann-Flaschenhals → Sachverhalt, dass das Verbindungssystem
(Daten- und Befehls-Bus) zum Engpass zwischen dem Prozessor und dem
Speicher wird
DAHER: Bussystem und Speicherwerk erweitern → während des Rechnens
kann schon ein neuer Befehl ausgeführt werden
Harvard-Architektur
Aufteilung von Befehls- und Datenspeicher, auf die über getrennte Wege zugegriffen
wird
Daten und Befehle liegen in seperaten
Speichern und können parallel in die
Rechenwerke geladen werden
→ Parallelisierung
Einteilung nach Befehlsumfang (RISC,
CISC)
CISC (Complex
RISC (Reduced Instruction Set Computer) Instruction Set
Computer)
Prozessoren 2
, CISC (Complex
RISC (Reduced Instruction Set Computer) Instruction Set
Computer)
besitzen einen sehr
besitzen eine stark reduzierte Anzahl an sehr
Erklärung umfangreichen
effizienten Maschinenbefehlen
Befehlssatz
festverdrahtet, haben keine haben eine
Microprogrammeinheit einheitliches Microprogrammeinheit
Merkmale
Befehlsformat Befehlslänge gleich lang viele Befehlsformate
Register, großer Adressraum unterschiedlich
kaum kompatibel,
Fazit schneller, leistungsfähiger, energieeffizienter
relativ langsam
Pentium mit 139
Beispiele ARM-Prozessoren
Befehlen
Mehrkernprozessoren
Mikroprozessor mit mehr als einem vollständigen Prozessorkern in einem
einzigen Chip. Die Prozessorkern-Komponenten mit Ausnahme des Busses und
eventuell einiger Caches sind mehrfach vorhanden. Es handelt sich also um
mehrere (weitgehend) vollständige, weitgehend voneinander unabhängige CPU-
Kerne inklusive eigener Registersätze und arithmetisch-logischer Einheiten (ALU).
Prozessoren 3
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