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1-Rechnerarchitekturen-5.md

File metadata and controls

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Welche Levels/Stufen gibt es bei den Rechnerarchitekturen?

  • Level 5: Problem-oriented language level
    • Translation (compiler)
  • Level 4: Assembly language level
    • Translation (assembler)
  • Level 3: Operating system machine level
    • Partial interpretation (operating system)
  • Level 2: Instruction set architecture level
    • Interpretation (microprogram) or direct execution
  • Level 1: Microarchitecture level
    • Hardware
  • Level 0: Digital logic level

Welche Operationsarten gibt es?

  • Datentransfer-Operationen
  • Arithmetische und logische Operationen
  • Programmablaufsteuerung

Welche Informationen enthält ein Befehl?

  • durchzuführende Operation
  • 0, 1 oder n Operanden: Typ, Länge Adressierungsart und Adressen von:
    • erstem Quellenoperand
    • zweitem Quellenoperand
    • Resultat
  • Adresse des nächsten Befehls
    • implizit (durch Befehlslänge)
    • explizit (durch bedingten Sprung)

Welche Adressierungsarten gibt es?

  • Absolute oder direkte Adressierung: absolute Adresse
    • LDA $0832 (lade den Wert aus Speicherzelle 832)
  • Registeradressierung: Name des Registers
    • LDA R1 (lade den Wert aus dem Register 1)
  • Unmittelbare Adressierung: Wertangabe
    • LDA #13 (lade den Wert 13)
  • Indirekte Adressierung
    • LDA (IX): lade den Wert aus dem Register, dessen Adresse unter "IX" zu finden ist
  • Indizierte Adressierung: absolute Adressierung mit Versatz
    • LDA $0832, 5 (lade den Wert fünf Speicherzellen nach der Adresse 832)

Welche Arten von Befehlen gibt es?

  • Einadressbefehle
    • INC $001: Erhöhe den Wert auf der Speicherzelle 1 um 1
  • Zweiadressbefehle
    • ADD $001, $002: Addiere die Werte auf den Speicherzellen 1 und 2 und schreibe das Ergebnis auf die Speicherzelle 1 (oder 2)
  • Dreiadressbefehle
    • ADD $001, $002, $003: Addiere die Werte auf den Speicherzellen 1 und 2 und schreibe das Ergebnis auf die Speicherzelle 3

Was macht und woraus besteht ein Steuerwerk?

Das Steuerwerk steuert den Ablauf der Befehlsabarbeitung. Es verfügt über:

  • einen Program Counter, der auf die nächste Instruktion zeigt
  • ein Instruktionsregister
  • ein Adressregister
  • einen Stackpointer

Wie funktioniert ein Stack?

  • Der Stack ist ein Stapelspeicher, die Daten werden darauf "gestapelt".
  • Es kann nur immer auf das zuoberst gespeicherte Datenelement zugegriffen werden.
    • LIFO: last in first out
    • FILO: first in last out
  • Der Stack Pointer (Stapelzeiger) zeigt immer auf den obersten Eintrag
  • Befehle
    • push: Daten auf den Stack schreiben (obendrauf legen)
    • pop: Daten vom Stack auslesen (wegnehmen)

Wozu wird ein Stack gebraucht?

  • Zur Ausführung von Unterprogrammen
    • Parameterübergabe
    • Speicherung der Rücksprungadresse
    • Ablage des Rückgabewertes
  • Als Zwischenspeicher
  • Zur Interrupt-Behandlung

Was versteht man unter einem Interrupt?

  • Unterbrechungsanforderung für dringende Aufgaben durch ein externes Signal
  • Den Interrupt-Eingängen werden Prioritäten zugeordnet
  • Sonderfall: Interrupt per Software ausgelöst: Trap

Was ist der Unterschied zwischen einem Unterprogramm und einem Interrupt?

  • UP zum Zeitpunkt der Programmierung eingeplant
  • ISR: wird durch ein externes Ereignis ausgelöst

Wie funktioniert einen Interrup Controller?

  • Interrupt Request IRQ von Gerät
  • Interruptsignal zur CPU absenden
  • CPU unterbricht, rettet Context auf Stack, zeigt acknowledge (INTA) an
  • CPU springt mit Hilfe der Interruptvektortabelle in die entsprechende ISR
  • ISR liesst Geräteregister aus und startet entsprechende Aktionen
  • Return from Interrupt: RTI