PDF-Version - am Institut für Baustatik

Arbeitsspeicher Prozessor E/A-Gerät E/A-Gerät
Eine Busstruktur hat gegenüber einer netzwerkartigen Kopplung den Vorteil, daß Leitungen gespart
werden. Beim Aufbau eines Computers mit Busstruktur muß sichergestellt werden, daß zu einem
Zeitpunkt nur eine Übertragung stattfindet. Man unterscheidet bei einem Systembus aufgrund der
verschiedenen Informationsarten zwischen den Busteilen Datenbus, Adreßbus und Steuerbus.
Computer können auch als Mehrbussysteme aufgebaut sein.
4.3 Der Mikroprozessor (CPU)
Der Mikroprozessor (die CPU, Central Processing Unit) enthält das vollständige Steuer- und
Rechenwerk. Er verfügt selbst über gewisse Speicherzellen, den sog. Registern, die für die
Speicherung der Steuerbefehle und Operanden verwendet werden. Je nach Prozessorarchitektur
haben Register Wortlängen von 8, 16, 32 oder 64 Bit. Nach Einsatzgebiet unterscheidet man:
• Befehlsregister (Steuerwerk):
enthält den nächsten ausführbaren Befehl. Es enthält einen Operationsteil und einen Adreßteil.
Der Operationsteil überträgt die Operation zum Rechenwerk, der Adreßteil adressiert die zur
Befehlsausführung benötigten Daten im Arbeitsspeicher.
• Befehlszählregister (steuerwerk):
ist an den Adreßbus angeschlossen und gibt die Adresse des nächsten Befehls im
Arbeitsspeicher an.
• Datenregister (Rechenwerk):
dienen zur kurzzeitigen Speicherung von Daten im Rechenwerk zur Ausführung von
arithmetischen und logischen Operationen.
Man unterscheidet Mikroprozessoren hinsichtlich
• Befehlsvorrat des Rechenwerks (CISC, RISC)
• Registerbreite (8, 16, 32, 64 bit, auch für den Adreßraum entscheidend)
• Arbeitsgeschwindigkeit (Taktfrequenz, Anzahl der Arbeitsschritte pro Zeiteinheit)
• Busbreite (Anzahl der parallelen Datenleitungen zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher)
4.3.1 das Steuerwerk
Das Steuerwerk steuert die Abfolge bei der Programmausführung. Es überträgt aus dem
Arbeitsspeicher Befehle und Daten an das Rechenwerk und umgekehrt, bzw. steuert es die Ein- und
Ausgabeeinheiten an. Die Programmausführung ist ein zyklischer Vorgang mit den Phasen
(Prozeßsequenz):
1.) nächsten Befehl holen
2.) Befehl ausführen
Systembus
Man unterscheidet Transportbefehle, Arithmetische Befehle und Sprungbefehle. Jeder Schritt der
Programmausführung wird in Maschinenbefehle umgesetzt. Komplexere Befehle können mehrere
Maschinenbefehle benötigen.
4.3.2 das Rechenwerk
Das Rechenwerk verfügt über einen definierten Befehlssatz, der auf die zugeführten Daten
angewendet wird. Man unterscheidet Integer- und Floating-Point Rechenwerke. Komplexe Befehle
können oft nur in mehreren, zeitintensiven Arbeitsschritten abgearbeitet werden. Moderne
Prozessoren verfügen deshalb nur über einen relativ kleinen Satz von Befehlen, die jeweils in einem
Arbeitsschritt bzw. Takt abgearbeitet werden können.
17