DHBW_AI_16/Rechnerarchitektur_Roethig
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Andre Meyering 2017-10-26 13:12:38 +02:00
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Kapitel/02_Rechner.tex
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@ -8,9 +8,9 @@
\item fehlerfreier
\item besseres Speichervermögen
\end{itemize}
\switchcolumn
\textsf{\textbf{Rechenmaschine}}
\begin{itemize}[noitemsep]
\item Abakus (mechanisch, digital)
@ -18,7 +18,6 @@
\end{itemize}
\end{paracol}
\textsf{\textbf{Arbeitsweise}}
Man unterscheidet zwischen mechanisch vs elektrisch und digital vs analog.
@ -31,9 +30,9 @@ Moderne \enquote{Rechner} (PC \& Co.) arbeiten elektrisch und digital. Dem gegen
\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
@ -45,7 +44,7 @@ Moderne \enquote{Rechner} (PC \& Co.) arbeiten elektrisch und digital. Dem gegen
\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
@ -61,7 +60,7 @@ Moderne \enquote{Rechner} (PC \& Co.) arbeiten elektrisch und digital. Dem gegen
\label{fig:elektronenstrahlroehre}
\end{figure}
\item[Moderne Rechner] Moderne transistorisierte Digitalrechner (\zB Uniac) ab Ende der 1950er).
\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.
@ -241,7 +240,6 @@ Dadurch ist eine klare physikalische Trennung von Programmcode und Nutzdaten mö
\item[\acf{DMF}] Ist die minimale Darstellung einer Ausgabefunktion und damit eine Vereinfachung einer \acs{DNF}
\end{description}
\subsection{Halbaddierer}
Addition von zwei einstelligen Binärzahlen $a$ und $b$ zu einer zweistelligen Binärzahl $c_{out}s$ (Übertrag und Summe). Schaltsymbol und Schaltnetz des Halbaddierer werden in \autoref{fig:halbaddierer} dargestellt.
@ -284,9 +282,11 @@ Die folgende Tabelle zeigt den Gedankenweg, wie ein Halbaddierer funktioniert.
\draw (PORT5.output) -- ([xshift=8mm]PORT5.output);
\node[right=of PORT5.output] {$s$};
\node[font=\tiny] at ($(PORT5.output) + (0.5,0.25)$) {\textcolor{blue}{2 GLZ}};
\draw (PORT1.output) -- (PORT1.output) |- ++(1,0);
\node[right=of PORT1.output] {$c_{out}$};
\node[font=\tiny] at ($(PORT1.output) + (0.5,0.25)$) {\textcolor{blue}{1 GLZ}};
\end{tikzpicture}
\begin{tikzpicture}[font=\sffamily, circuit logic IEC, large circuit symbols,
knoten/.style={circle,fill,draw,inner sep=0pt,minimum size=1.5mm}]
@ -405,7 +405,7 @@ Addition von drei einstelligen Binärzahlen $a$, $b$ und $c_{in}$ zu einer zweis
\subsection{Paralleladdierer (4-Bit-Ripple-Carry-Paralleladdierer RC-PA)}
Der \acs{RC-PA} ist ein mehrstelliger Addierer für Binärzahlen. In den folgenden Beispielen ist er ein Addierer vierstelliger Binärzahlen $a_3a_2a_1a_0$ und $b_3b_2b_1b_0$. Das Ergebnis ist $s_4s_3s_2s_1s_0$ und somit eine 5-stellige Zahl.
\autoref{fig:paralleladdierer} zeigt das Schaltnetz und Schaltsymbol eines Paralleladdierers.
\autoref{fig:paralleladdierer_rc} zeigt das Schaltnetz und Schaltsymbol eines Paralleladdierers.
\begin{figure}[ht]
\centering
@ -427,6 +427,7 @@ Der \acs{RC-PA} ist ein mehrstelliger Addierer für Binärzahlen. In den folgend
\draw[black, thick] (-1 + \a*3,-1) rectangle (\a*3 + 1,1);
\ifnum\a<3
\node at (\a*3 + 1,2) {$c_{in_\b}$};
\draw (\a*3 + 0.75,1.7) -- (\a*3 + 0.75,1);
\draw (\a*3 + 0.75,1.7) -- (\a*3 + 1.25,1.7) -- (\a*3 + 1.5,-1.5)
-- (\a*3 + 2.5,-1.5) -- (\a*3 + 2.5,-1);
@ -460,8 +461,8 @@ Der \acs{RC-PA} ist ein mehrstelliger Addierer für Binärzahlen. In den folgend
\node[font=\huge\sffamily] at (5, 1) {4-Bit-RC-PA};
\end{tikzpicture}
\caption{Paralleladdierer -- Schaltnetz und Schaltsymbol}
\label{fig:paralleladdierer}
\caption{RC-Paralleladdierer -- Schaltnetz und Schaltsymbol}
\label{fig:paralleladdierer_rc}
\end{figure}
\textit{Hinweis:} Ein $n$-Bit \acs{RC-PA} ist ein Schaltnetz, kein Schaltwerk. Eine zeichnerische Anordnung mit Verbindungen nur nach unten ist nämlich möglich.