Rechnerarchitektur: Aufbau, Organisation und Implementierung by Paul Herrmann

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By Paul Herrmann

Buchhandelstext
Das kompakte Lehrbuch, erprobt in Lehrveranstaltungen in T?bingen und Leipzig, beschreibt die hardware-technischen Merkmale moderner Rechnerarchitekturen und herstellerabh?ngig deren konkrete Implementierungen. Neben der virtuellen Speicherverwaltung werden die Mikroprogrammierung und die Pipelineverarbeitung sowie deren Implementierungs-Besonderheiten behandelt. Breiten Raum in der Diskussion nehmen die Rechnerarchitekturen mit Superskalar- und Superpipeline-Funktionseinheiten ein. Modernste leistungssteigernde Ma?nahmen, die unter dem Oberbegriff "Dynamic Execution" zusammengefa?t werden k?nnen, werden am Beispiel des Intel-Mikroprozessors "Pentium seasoned" vorgestellt. Hardware-Einrichtungen zur Unterst?tzung des Betriebssystems, die Ein- und Ausgabe, Vektorrechner und Parallelrechner bilden weitere f?r den Leser interessante Themenkomplexe.

Inhalt
Einfachstrechner - Virtuelle Speicher - RISC-Architekturen - Superskalare Architekturen - Dynamic Execution - Vektorrechner - Parallelrechner

Zielgruppe
Studenten mit Fach Informatik oder Wirtschaftsinformatik (Diplom) im Hauptstudium Studenten mit Fach Informatik im Nebenfach (Mathematik, Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften) Lehramtsstudenten

?ber den Autor/Hrsg
Dr. rer. nat. Paul Herrmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter mit dem Arbeitsgebiet "Logic layout Automation" am Institut f?r Informatik der Universit?t Leipzig. Das Buch entstand auf der Grundlage eines Skriptums und Lehrveranstaltungen zusammen mit Prof. Spruth, Universit?t Leipzig.

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H. eine Geschwindigkeitssteigerung ist nicht mehr durch die Erhöhung der Transistorzahl im Prozessorentwurf zu erreichen. Gleichzeitig nehmen mit zunehmender Transistorzahl die Weglängen zwischen ihnen und damit die Signallaufzeiten ab, und damit wird das Design insgesamt schneller. Zusätzlich wird ein weiterer Effektivitätsschub durch noch kürzere Schaltzeiten der Transistoren erreicht, was einen weiteren Geschwindigkeitsgewinn bedeutet. Die letztere Komponente wird wesentlich beeinflußt durch die Taktzykluszeit des Prozessors, wobei sich die CPU-Leistung bzw.

3 Funktions-Einheiten Man erkennt, daß der Zustand des FlipFlops für]= K= 1 und für das Clock-Signal C = 1 geändert wird. 7 auf High-Pegel gelegt. h. aus einem High-Pegel wird Low und umgekehrt. 9. , ist der vor dem Kippen des FlipFlops. Qc .. •D stellt den Zustand nach dem Kippen dar. 9 T-FlipFlop Um einen 12 Bit Befehlszähler aufzubauen, werden 12 der ~Master-Slave-FlipFlops benötigt. Für das Verständnis der Arbeitsweise sind 3 dieser Funktionseinheiten ausreichend. 10 ist ein 3-stufiger asynchroner Befehlszähler abgebildet.

Dieser Rechner stammt ursprünglich von Phil Koopman [Kap 87] und wurde an einigen Universitäten der Südstaaten der USA tatsächlich für Praktika in Hardware implementiert. Um einen Rechner implementieren zu können, muß zunächst über seine Architektur nachgedacht werden. Wenn ein Haus gebaut werden soll, dann muß der Architekt zuerst die Architektur in Form von Bauzeichnungen entwickeln. Das bedeutet, daß er überlegt, wie lang und wie breit der Grundriß sein soll, wieviele Zimmer und mit welchen Maßen entstehen sollen, wie die Türen und Fenster aussehen etc.

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