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Rechnerorganisation: die Prinzipien

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Main Author:	Liebig, Hans 1939- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin [u.a.] Springer 2003
Edition:	3., neu bearb. und erw. Aufl.
Series:	Springer-Lehrbuch Engineering online library
Subjects:	Rechnerorganisation
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adam_text	HANS LIEBIG RECHNERORGANISATION DIE PRINZIPIEN UNTER MITWIRKUNG VON M. MENGE 3., NEU BEARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE MIT 172 ABBILDUNGEN SPRINGER INHALTSVERZEICHNIS 1 GRUNDLAGEN KLASSISCHER RECHNERORGANISATION 1 1.1 INFORMATION, ALGORITHMEN, AUTOMATEN . . 1 1.1.1 MATERIE-UND INFORMATIONSPROZESSE 1 1.1.2 CODIERUNG VON INFORMATION UND ALGORITHMEN 3 1.1.3 PROGRAMMSTEUERUNG UND DATENVERARBEITUNG 7 1.1.4 AUTOMATEN 14 1.2 ELEMENTARE MASCHINEN 24 1.2.1 DIE TURING-MASCHINE 24 1.2.2 DIE IN-/DEKREMENTIER-MASCHINE (ZAEHLMASCHINE) 28 1.2.3 DIE EXOR-/AND-MASCHINE (LOGIKMASCHINE) 31 1.2.4 MASCHINELLE VERARBEITUNG VON DATEN 36 1.2.5 MASCHINELLE CODIERUNG VON PROGRAMMEN 41 1.3 DER KLASSISCHE V.-NEUMANN-RECHNER 47 1.3.1 GESCHICHTLICHE BEDEUTUNG 47 1.3.2 ARCHITEKTUR 49 1.3.3 MIKROALGORITHMEN FUER 2-KOMPLEMENT-ZAHLEN 57 1.3.4 DIE WICHTIGSTEN RECHNERBEFEHLE 68 1.3.5 DIE WICHTIGSTEN ADRESSIERUNGSARTEN 75 1.4 DER KLASSISCHE 2-PHASEN-ASSEMBLER 81 1.4.1 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG 81 1.4.2 DIE WICHTIGSTEN ASSEMBLERANWEISUNGEN 83 1.4.3 DIE WICHTIGSTEN ADRESSRECHNUNGEN 89 1.4.4 AUFBAU EINES 2-PHASEN-ASSEMBLERS 91 2 PRINZIPIEN DER RECHNERSTRUKTUREN 94 2.1 EINTEILUNG VON RECHNERN NACH BEFEHLSFORMATEN 94 2.1.1 ADRESSANZAHL GEGENUEBER ADRESSLAENGE 94 2.1.2 HARDWARE-PROGRAMME 95 2.1.3 N+1-ADRESS-ARCHITEKTUR 97 2.1.4 N-ADRESS-ARCHITEKTUR 101 2.1.5 STACK-ARCHITEKTUR 106 2.2 AUFWANDS-, GESCHWINDIGKEITS- UND DURCHSATZOPTIMALE SYSTEME . . 108 2.2.1 ORGANISATIONSFORMEN 108 2.2.2 SERIELL-GEGENUEBER PARALLELORGANISATION 116 VNI 2.2.3 FLIESSBANDORGANISATION . ., 124 2.2.4 KONFLIKTLOESUNG BEI FLIESSBANDVERARBEITUNG 129 2.3 MIKROPROGRAMMIERUNG UND PROZESSORSTRUKTUR 137 2.3.1 DIE MASCHINE IN DER MASCHINE 137 2.3.2 COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTER (CISC) 147 2.3.3 REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER (RISC) 155 2.3.4 GEGENUEBERSTELLUNG VON RISC UND CISC 158 2.4 PRAEGENDE ARCHITEKTUREN DER MIKROPROZESSORTECHNIK . 167 2.4.1 AM2900: PROZESSOREN AUS PROZESSORBAUSTEINEN 167 2.4.2 M6800: EINER DER ERSTEN 8-BIT-MIKROPROZESSOREN 169 2.4.3 LSI-11: EIN FRUEHER 16-BIT-PROZESSOR FUER DEN INDUSTRIELLEN EINSATZ 170 2.4.4 MC68020: EIN 32-BIT-MIKROPROZESSOR AUF CISC-BASIS . . . . 172 2.4.5 SPARC: EIN 32-BIT-MIKROPROZESSOR AUF RISC-BASIS 176 2.5 HOEHERE FORMEN DER PARALLELVERARBEITUNG (AUTOR: M. MENGE) . . . . 181 2.5.1 LOESUNG DES SPRUNGKONFLIKTS IN FLIESSBAND-PROZESSOREN . . . . 182 2.5.2 STATISCHE OPERATIONSPARALLELITAET 190 2.5.3 DYNAMISCHE OPERATIONSPARALLELITAET 197 3 PROZESSORORGANISATION UND ASSEMBLERPROGRAMMIERUNG 213 3.1 RECHNERBEFEHLE, ASSEMBLERANWEISUNGEN- VOM PROBLEM ZUM PROGRAMM 213 3.1.1 PROGRAMMIERSPRACHLICHE AUSDRUCKSMITTEL 213 3.1.2 PROGRAMMAUSFUEHRUNG MITTELS ASSEMBLER UND PROZESSOR . . . . 217 3.1.3 ASSOZIATIVER VS. WAHLFREIER DATENZUGRIFF 225 3.1.4 WAHLFREIER VS. SEQUENTIELLER DATENZUGRIFF 230 3.2 ADRESSRECHNUNG UND -MODIFIZIERUNG 232 3.2.1 REGISTER- UND SPEICHERADRESSIERUNG, IMMEDIATE ADRESSIERUNG . 232 3.2.2 REGISTERINDIREKTE ADRESSIERUNG 235 3.2.3 BASISADRESSIERUNG 236 3.2.4 SPEICHERINDIREKTE ADRESSIERUNG 238 3.2.5 INDEXADRESSIERUNG 239 3.2.6 EFFEKTIVADRESS-BILDUNG 241 3.3 UNTERPROGRAMME - FUNKTIONEN UND PROZEDUREN 244 3.3.1 PARAMETERTRANSPORT IN DIE REGISTER 244 3.3.2 PARAMETERTRANSPORT IN DEN STACK 248 3.3.3 ORGANISATIONSFORMEN AUS DER INDUSTRIE 255 3.3.4 GESCHACHTELTE UND REKURSIVE UNTERPROGRAMMAUFRUFE 262 3.4 MAKROBEFEHLE 266 3.4.1 ELEMENTARE MAKROERSETZUNGSTECHNIKEN 266 3.4.2 BEDINGTE UND STRUKTURIERTE ASSEMBLIERUNG 268 3.4.3 IMPLEMENTIERUNG ABSTRAKTER MASCHINEN 270 3.4.4 GESCHACHTELTE UND REKURSIVE MAKROERSETZUNGEN 273 IX 3.5 DATENTYPEN, -FORMATE UND -STRUKTUREN SOWIE ENTSPRECHENDE ARCHITEKTURASPEKTE 277 3.5.1 DIE DATENTYPEN-PROBLEMATIK 277 3.5.2 DATENTYPEN, -FORMATE UND -STRUKTUREN 285 3.5.3 TYPISCHE BEFEHLE HANDELSUEBLICHER PROZESSOREN 287 3.5.4 GLEITKOMMABEFEHLE 293 3.5.5 SPRACHORIENTIERTE RECHNERARCHITEKTUREN 298 4 SYSTEMBUS- UND SPEICHERORGANISATION 303 4.1 DATENUEBERTRAGUNG MIT DEN SYSTEMKOMPONENTEN 303 4.1.1 ADRESSIERUNG PROZESSOREXTERNER SPEICHERZELLEN UND REGISTER . 303 4.1.2 ABLAEUFE FUER DEN DATENTRANSPORT ZWISCHEN PROZESSOR UND SPEICHER 306 4.1.3 ASYNCHRONER BUSZYKLUS 313 4.1.4 SYNCHRONER BUSZYKLUS 314 4.2 STRUKTURIERUNG DES ADRESSRAUMS 316 4.2.1 AUFTEILUNG DES ADRESSRAUMS MIT STATUSSIGNALEN 316 4.2.2 ADRESSRAUMAUFTEILUNG DURCH AUSWERTUNG DER ADRESSSIGNALE . . 321 4.2.3 UNTERSCHIEDLICHE DATENFORMATE UND DYNAMISCHE BUSBREITE . . 324 4.3 MASSNAHMEN ZUR BESCHLEUNIGUNG VON SPEICHERZUGRIFFEN 328 4.3.1 VERSCHRAENKTE SPEICHERADRESSIERUNG 328 4.3.2 UEBERLAPPUNG VON BUSZYKLEN 331 4.3.3 PARALLELER ZUGRIFF AUF PROGRAMM-UND DATENSPEICHER . . . . 334 4.3.4 BLOCKBUSZYKLUS 336 4.4 CACHE 338 4.4.1 PROBLEMATIK 338 4.4.2 CACHE-TYPEN 343 4.4.3 ERSETZUNGSSTRATEGIEN 354 4.5 VIRTUELLER SPEICHER 360 4.5.1 PROBLEMATIK 360 4.5.2 SPEICHERVERWALTUNG MIT SEGMENTEN 365 4.5.3 SPEICHERVERWALTUNG MIT SEITEN 367 4.5.4 SPEICHERVERWALTUNG MIT SEGMENTEN UND SEITEN 370 5 EUWAUSGABEORGANISATION IN EINMASTER- UND MULTIMASTER-/MULTIPROZESSORSYSTEMEN 378 5.1 PROZESSORINTERRUPT 378 5.1.1 GRUNDSAETZLICHER ABLAUF 378 5.1.2 INTERRUPTZYKLUS 383 5.1.3 IDENTIFIZIERBARKEIT 387 5.1.4 UNTERBRECHBARKEIT 390 5.1.5 DEMASKIERBARKEIT 395 5.2 EIN-/AUSGABE IM EINMASTERSYSTEM 404 5.2.1 GRUNDSAETZLICHER ABLAUF . 404 5.2.2 TESTEN UND AENDERN DER SYNCHRONISATIONSINFONNATION 409 5.2.3 PARALLELE DATENUEBERTRAGUNG 413 5.2.4 ASYNCHRON-SERIELLE DATENUEBERTRAGUNG (UART) 418 5.2.5 SYNCHRON-SERIELLE DATENUEBERTRAGUNG (SDLC) 429 5.3 BUSARBITRATION 437 5.3.1 GRUNDSAETZLICHER ABLAUF 437 5.3.2 ARBITRATION BEI EINEM MASTER 440 5.3.3 ARBITRATION BEI MEHREREN MASTERN 443 5.3.4 LOKALE BUSARBITRATION 445 5.3.5 GLOBALE BUSARBITRATION 449 5.3.6 NUMERIERBARE PRIORISIERUNG 453 5.4 EIN-/AUSGABE IM MULTIMASTER-ZMULTIPROZESSORSYSTEM 456 5.4.1 GRUNDSAETZLICHE SYSTEMSTRUKTUREN 456 5.4.2 DIRECT MEMORY ACCESS (DMA) 463 5.4.3 ZUSAMMENSPIEL DER SYSTEMKOMPONENTEN 467 5.4.4 PERIPHERIEBUSSE (SCSI) 471 5.4.5 MULTIBUSKONFIGURATIONEN 482 LITERATUR 489 SACHVERZEICHNIS 491
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