[Kapitel] Kapitel 2 hinzugefügt
This commit is contained in:
parent
acdcaebadc
commit
3073c0a4cc
4 changed files with 109 additions and 0 deletions
BIN
Bilder/800px-Cathode_ray_tube_de.png
Normal file
BIN
Bilder/800px-Cathode_ray_tube_de.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 70 KiB |
BIN
Bilder/Harvard-architektur.png
Normal file
BIN
Bilder/Harvard-architektur.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 4.7 KiB |
BIN
Bilder/Von-Neumann_Architektur.png
Normal file
BIN
Bilder/Von-Neumann_Architektur.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 32 KiB |
109
Kapitel/02_Rechner.tex
Normal file
109
Kapitel/02_Rechner.tex
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,109 @@
|
|||
\chapter{Rechner}
|
||||
\columnratio{0.55}
|
||||
\begin{paracol}{2}
|
||||
\textsf{\textbf{Rechner}} \newline
|
||||
Hilfsmittel zum Durchführen von \enquote{Rechnungen}.
|
||||
\begin{itemize}[noitemsep]
|
||||
\item schneller
|
||||
\item fehlerfreier
|
||||
\item besseres Speichervermögen
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\switchcolumn
|
||||
|
||||
\textsf{\textbf{Rechenmaschine}}
|
||||
\begin{itemize}[noitemsep]
|
||||
\item Abakus (mechanisch, digital)
|
||||
\item Rechenschieber (mechanisch, analog)
|
||||
\end{itemize}
|
||||
\end{paracol}
|
||||
|
||||
|
||||
\textsf{\textbf{Arbeitsweise}}
|
||||
|
||||
Man unterscheidet zwischen mechanisch vs elektrisch und digital vs analog.
|
||||
|
||||
Moderne \enquote{Rechner} (PC \& Co.) arbeiten elektrisch und digital. Dem gegenüber stehen elektrische Analogrechner (elektrisch und analog; um die 1920er).
|
||||
|
||||
|
||||
\section{Geschichte}
|
||||
\subsection{Elektrischer Digitalrechner}
|
||||
|
||||
\begin{description}
|
||||
\item[ZUSE] Z1, Z2 (ab \circa{1940})
|
||||
|
||||
Relais als zentrale Bauteile (elektromagnetischer Schalter mit Elektromagnet)
|
||||
|
||||
\begin{itemize}[noitemsep]
|
||||
\item[$\oplus$] Automatismus möglich
|
||||
\item[$\ominus$] langsame Geschwindigkeit
|
||||
\item[$\ominus$] großer Platzverbrauch
|
||||
\item[$\ominus$] Geräusche beim Schalten
|
||||
\item[$\ominus$] hoher Energieverbrauch beim Schalten
|
||||
\item[$\ominus$] großer Verschleiß
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\item[ENIAC] (\circa{1945}) \newline
|
||||
Die ENIAC besitzt als zentrales Bauteil eine Elektronenröhr. Eine Elektronenröhre ist ein eigentlich analog arbeitender Verstärker, wird hier aber als digitaler Schalter genutzt. Die Funktionsweise wird in \autoref{fig:elektronenstrahlroehre} dargestellt, wobei die Kathode negativ und die Anode positiv geladen sind.
|
||||
|
||||
\begin{itemize}[noitemsep]
|
||||
\item[$\oplus$] sehr hohe Geschwindigkeit
|
||||
\item[$\ominus$] großer Platzverbrauch
|
||||
\item[$\ominus$] ständiges Summen bei $50Hz$ oft möglich
|
||||
\item[$\ominus$] hoher, ständiger Energieverbrauch
|
||||
\item[$\ominus$] großer Verschleiß
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=11cm]{Bilder/800px-Cathode_ray_tube_de.png}
|
||||
\caption{Funktionsweise Kathodenstrahlröhre [Quelle: \href{https://de.wikipedia.org/wiki/Kathodenstrahlr\%C3\%B6hre}{Wikipedia}]}
|
||||
\label{fig:elektronenstrahlroehre}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\item[Moderne Rechner] Moderne transistorisierte Digitalrechner (\zB Uniac) ab Ende der 1950er).
|
||||
\begin{itemize}[noitemsep]
|
||||
\item Transistor als zentrales Bauteil.
|
||||
Ein Transistor ist ein analog arbeitender Verstärker, wird hier aber als digital arbeitender Schalter genutzt.
|
||||
\item[$\oplus$] sehr hohe Geschwindigkeit
|
||||
\item[$\oplus$] sehr geringer Platzverbrauch
|
||||
\item[$\oplus$] keine Geräuschentwicklung (außer Lüfter)
|
||||
\item[$\oplus$] sehr niedriger Energieverbrauch
|
||||
\item[$\oplus$] geringer Verschleiß
|
||||
\end{itemize}
|
||||
\end{description}
|
||||
|
||||
\section{Fundamentalarchitektur}
|
||||
\subsection{von-Neumann-Architektur}
|
||||
In \autoref{fig:neumann_architektur} wird die von-Neumann-Architektur vereinfacht dargestellt.
|
||||
|
||||
\begin{description}
|
||||
\item[Zentraleinheit (\acs{CPU})] Die CPU besteht aus:
|
||||
\begin{description}
|
||||
\item[Rechenwerk] Rechnen mit Zahlen und logischen Werten
|
||||
\item[Steuerwerk] Zuständig für das Steuern und Koordinieren aller anderen Komponenten $\Rightarrow$ Interpretation und Ausführung des (Maschinensprachen-)Programms
|
||||
\end{description}
|
||||
\item[Speicherwerk] (Hauptspeicher, Primärspeicher) \newline
|
||||
Speichern von Informationen (sowohl Programmcode als auch Nutzdaten gleichermaßen)
|
||||
\item[Bus] verbindet alle Komponenten und ermöglicht den Informationsaustausch/Datenfluss zwischen ihnen.
|
||||
\item[Eingabewerk] \enquote{Schnittstelle} für Eingabegeräte (\zB USB-Controller, S-ATA-Controller) nicht jedoch das Peripheriegerät selbst (also nicht die Tastatur)
|
||||
\item[Ausgaberwerk] \enquote{Schnittstelle} für Ausgabegeräte (\zB Grafikkarte)
|
||||
\end{description}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=8cm]{Bilder/Von-Neumann_Architektur.png}
|
||||
\caption{Vereinfachte Darstellung der von-Neumann-Architektur}
|
||||
\label{fig:neumann_architektur}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\subsection{Harvard-Architektur}
|
||||
Die Harvard-Architektur ist ähnlich der von-Neumann-Architektur, besitzt aber anstatt eines gemeinsamen, zwei getrennte Speicherwerke für Nutzdaten und für Programmcode. Zusätzlich kann noch ein optionales zweites Eingabewerk existieren, welches nur für den Programmcode vorhanden ist. Das Speicher- und Eingabewerk für den Programmcode wird über einen zweiten Bus angebunden. \newline
|
||||
Dadurch ist eine klare physikalische Trennung von Programmcode und Nutzdaten möglich.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=8cm]{Bilder/Harvard-architektur.png}
|
||||
\caption{Vereinfachte Darstellung der Harvard-Architektur}
|
||||
\label{fig:harvard_architektur}
|
||||
\end{figure}
|
||||
Loading…
Reference in a new issue