(15) Rechnerarchitektur und -organisation  2/5 Jürgen Branke. Yovisto Academic Video Search. CPU Operationen Inhalt Daten Rechner Speicherelement Ebene Neumann Bit Befehl z.B. Steuerung Hardware Folge Übertragung Universität Karlsruhe effizient vorles algorithm hardware-implementier hauptargument programmausfuhr spekulativ fuhr auslast problem erheb pipelin -stufig modern signalprozessor vektorrechn modern pipelining operationsfolg verschied folg shift addierwerk bearbeitungsein teilaufgab gleitkomma-addition gleitkomma-multiplikation operation elementaroperation eben befehlseb pipelin bemerk befehl operationsfolg hierfur pipelin execute-phas fetch teilaufgab befehlsverarbeit aufgab takt takt reduktion takt ausfuhr operand befehl befehlsphasen-pipelining beispiel anordn linear prozessor-reih fliessband pipelin pipeline-rechn nach aufgab zeitlich taktgeb global arbeitsrhythmus nachbarn ergebnis teilaufgab arbeitsweis teilaufgab gleichgross aufgab zerleg erford prozessor prozessorteil bearbeitungsein spezialisiert mehr folg zahl bestimmt such suchvorgang anwend typisch bemerk verbreitet rechnerstruktur assoziativ art probl schaf kohn grosspietsch capra assoziativspeich operation ausfuhr vergleichslog hardwar komplex assoziativspeich zahl indikator suchregist vergleichsindikator bit-position entsprech erfolgreich maskenregist bit-position derjen inhalt speicherelement inhalt takt suchregist inhalt vergleich assoziativspeich aufbau suchmust adress speicherelement assoziativspeich dat zugriff inhaltsorientiert assoziativ vektorrechn konzept vektoroperation hardware-unterstutz vektorkomponent einzeln adressier adressgenerator initialisier datentyp element anzahl vektor basisadress vektor-deskriptor gesamt cpu hardware-eb vektor datentyps aufbau beispiel leistungssteiger cach voll parallel overhead verlangsam worst erganz anforder leistung doppelt cas leistungsaufnahm hoh gatt multi-prozessor-maschin betriebssyst prozessorchip registersatz intel simultan prozessor theoret schatzung integer-operation rechenleist thread thread befehl takt prozessor hyperthreading multi-threading simultan kommunikationsmog bess grossenordn hoh dat buss optisch technologi neu behandl kollisionserkenn bus teilnehm sendewill ethernet zuteil fair sendewill erst leitung verfugbarkeitssignal gemeinsam sendewunsch hoch sendewunsch prioritat eindeut bus send polling teilnehmerwunsch meldeleit eig teilnehm moglich verschied bussteuerein steuer buszuteil busstruktur speich funktionsein steuersignal datum adress datenbus adressbus speicheradress berechnet cpu arbeitsspeicherelement bit anzahl datenbuss breit dat busart kommunikationsmechanism kontrollinstanz system verteilt cray ibm paragon workstation-clust multiprozessorsystem mimd-rechn rechn zusatz prozessor vollstand komplex hoh machin connection maspar simd-rechn steuer zentral bearbeitungselement spezialisiert verwend ausfuhrungszeit ablauf feinkorn abstraktionseb qualitativ bemerk job-eb anweisungseb unterteil grob benutzerprogramm besteh multi-threading symmetric java threadkonzept adressraum gleich thread prozess leichtgewicht dezidiert einheit funktionell programmiersprach elementaroperation parallelisier automat effizienzsteiger verfahr laufzeitsystem modern eben nachsthoh dekodi lad befehlsphas funf unterscheid parallelverarbeit eben internet uber gridcomputing client-server-system workstation-clust system verteilt rechn autonom iii ibm multiprozessorsystem bezeichn verbindungsnetz schnell prozessor vollstand cray vektorrechn maspar feldrechn pipeline-rechn vertret typisch rechenwerk prozessorteil speziell fahig betriebsmittel gewiss leistungssteiger massnahm wichtig operation ausfuhr gleichzeit parallelverarbeit befehlszahl ergebnis operation speich steuersignal notwend funktionsein beteiligt befehlsausfuhr operandenteil bestandteil zerleg befehlsart erkenn befehl arbeitsspeich aktuell adress dafur execut decod fetch arbeitsvorgang niedergelegt programm ausfuhr maschinenbefehlszyklus steuerwerk aufgab befehl befehl aufgab steuerwerk subtraktion addition verknupf logisch speich lad alu operation typisch gespeichert funktionsein beschreibu ngen funktions inheit zustand statusregi stern akkumulato regist operand resultat operation speicher regist dat verarbeit aufgab rechenwerk externspeich speicherhierarchi gross faktor rechn ausnutz schlecht cach mehrstuf referenziert befehl nach speicher zugriff wahlfrei bindeglied benutzerprogramm dat neustart system boot systemfunktion teil arbeitsspeich cache-speich regist kapazitat zugriffszeit bit preis ziel folg organisiert cpu attribut objekt datei kell schlang list linear verkettet matrix vektor genau erweitert doppelt einfach komplex gleitpunktzahl zahl ganz datentyp neumann-rechn speicherelement wesent datenstruktur zugriff hardware-eb typenkenn datenein wohlstrukturiert komplex speicherelement-inhalt skalar idealfall hardwar datenstruktur unterstutz alternativ entsprech speicherelement-inhalt unspezif verwaltungsaufwand speich dat reprasentation inhalt binar speicherelement typlos folg struktur abbild neumann-rechn list array datenstruktur komplex verwend programmiersprach hoh datenstruktur-rechn hardware-eb datentyp neumann-engpass vermeid konzept streng befehl ausfuhr vielfach arbeitsspeich cpu vielzahl transport befehlszyklus befehl folg neumann-rechn dat speicherinhalt transformation verander programm aufgab wesent neumann-engpass rechnerarchitektur alternativ leistungssteiger konzept kontrollstruktur ublich programm hohersprach eben berechn sequentialisier leitung bit ubertragbar anzahl bandbreit buss bus funktionsein angesproch buss sogenannt datensammelweg hoh signalleit speziell statusinformation befehl dat funktionsein zusammenwirk voraussetz buskonzept zuordnung fest cpu organisation moglich kommunikation steuer bit-wort befehl verhaltniss programm ausfuhr fahrt nach bearbeit interrupthandl bereitschaft peripheriegerat statusregist programmausfuhr schemas folgend anwend maschinenbefehl bit takt ghz isdn-leit grund unterbrechungsgesteuert ausgabevorgang nach befehlszahl zahl ergebnis schreib fuhr ausfuhr operand execut konstant inhalt addition entschlusseln decod instruktionsregist hol fetch beispielhaft befehl bearbeit anfangszustand speicherzell inhalt erhoh addierbefehl abarbeit steuer ablauf beispiel struktur logisch bus steuer art moglich meldung ruckmeld signal speicherzell adressiert datum adress aktion folgend schreib speicheradress wert cpu speicherzugriff beispiel byt aufeinanderfolg zusammensetz bezeichn synonym verwend unterschied bit gross typisch stell binar anzahl fest speicherelement adress speicherelement durchnummeriert gleichgross folg arbeitsspeich aufbau logisch speich primarspeich hauptspeich memory arbeitsspeich auss ergebniss ausgab speich eingab programmablauf steuer leitwerk operation ausfuhr dat programm speicher bestandteil datenfluss steuerfluss cpu ausgabewerk rechenwerk steuerwerk speicherwerk neumann goldstin burk universalrechn konzept klassisch neumann-rechn rechnerarchitektur