PU11 03
Stufe 3
Stufe 3
CPU Central Processing Unit
Was macht es und wie funktionierts?
EVA- oder Von-Neumann-Prinzip
Steuerung zwischen den Funktionseinheiten
Was ist wichtig, was den Prozessor betrifft? ...Prozessorspezifikation
- Breite
- Geschwindigkeit
- Architektur
Von-Neumann-Architektur
studierte an der ETH
Im Gegensatz zu Harvard-Architektur nur ein gemeinsamer Bus für Daten und Befehle.
Revolutionär, denn zuvor entwickelte Rechner waren an ein festes Programm gebunden, das entweder hardwaremässig verschaltet war oder über Lochkarten eingelesen werden musste.
Mit den Von Neumann Architektur war es nun möglich, änderungen an Programmen sehr schnell und ohne änderungen an der Hardware durchzuführen oder in kurzer Folge verschiedene Programme ablaufen zu lassen.
Was sind Lochkarten?
https://blog.otto-office.com/arbeitsalltag/pausenecke-arbeitsalltag/lochkarte/
Der Speicherzyklus beinhaltet 5 Phasen (im 5 Herz Takt)
Laden eines Befehls aus dem Speicher in das Befehlsregister
Bildung des Befehls durch das Steuerwerk
Laden von Daten operanden aus dem Speicher in das datenregister
Ausführung des Befehls im Rechenwerk
Erhöhendes befehlszählers
Kann nur addieren. Wenn er subtrahieren muss addiert er negative Zahlen.
CPU Komponenten
Bild
Coprozessoren FPU (FLOATING POINT UNIT) ...führt
führt Berechnungen mit Gleitkommazahl. Bei modernen Computer = 128 Bit
Was ist CU (Control Unit)
Bild
Hier eine Idee wie eine CPU funktioniert:
Bild
Was sind die Aufgaben des CU/Leitwerk
Lesen der Daten aus dem Ram
Speichern der Daten im Ram
Bereitstellen, decodieren und Ausführen von Befehlen
interrupt-Steuerung
Überwachen des gesamten Systems
Was ist eine Halbleiter?
Ein Halbleiter ist ein Material, das in Bezug auf seine elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Leiter und einem Isolator liegt. Im Gegensatz zu reinen Leitern wie Metallen, die einen hohen Grad an elektrischer Leitfähigkeit aufweisen, und Isolatoren wie Nichtmetallen, die praktisch keinen elektrischen Strom leiten, haben Halbleiter eine leitende Eigenschaft, die stark von verschiedenen Faktoren abhängt, wie beispielsweise der angelegten Spannung oder der Temperatur.
Die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern beruhen auf ihrem atomaren Aufbau. Ein Halbleiter besteht typischerweise aus Kristallen, bei denen Atome in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Die Atome in einem Halbleiter haben eine sogenannte Valenzschale, die teilweise mit Elektronen gefüllt ist. Diese Elektronen können unter bestimmten Bedingungen von der Valenzschale abgetrennt werden und zur elektrischen Leitfähigkeit beitragen.
Die Leitfähigkeit eines Halbleiters kann durch Dotierung gezielt beeinflusst werden. Bei der Dotierung werden gezielt Fremdatome in den Halbleiter eingefügt, um zusätzliche Elektronen (n-Dotierung) oder fehlende Elektronen, sogenannte "Löcher" (p-Dotierung), einzubringen. Durch die Kombination von n- und p-dotierten Bereichen entstehen Halbleiterbauelemente wie Dioden und Transistoren, die grundlegende Bausteine der modernen Elektronik sind.
Halbleitermaterialien wie Silizium (Si) und Germanium (Ge) werden aufgrund ihrer Verfügbarkeit, Stabilität und Halbleitereigenschaften in der Elektronikindustrie am häufigsten verwendet. Sie bilden die Grundlage für die Herstellung von Mikrochips, Transistoren, Solarzellen, LEDs und vielen anderen elektronischen Komponenten.
Dank ihrer einzigartigen elektrischen Eigenschaften haben Halbleiter eine enorme Bedeutung für die moderne Technologie und haben die Entwicklung von Computern, Kommunikationssystemen, Unterhaltungselektronik und vielen anderen Bereichen vorangetrieben.
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Cartes-fiches
CPU Central Processing Unit
Was macht es und wie funktionierts?
EVA- oder Von-Neumann-Prinzip
Steuerung zwischen den Funktionseinheiten
Was ist wichtig, was den Prozessor betrifft? ...Prozessorspezifikation
- Breite
- Geschwindigkeit
- Architektur
Von-Neumann-Architektur
studierte an der ETH
Im Gegensatz zu Harvard-Architektur nur ein gemeinsamer Bus für Daten und Befehle.
Revolutionär, denn zuvor entwickelte Rechner waren an ein festes Programm gebunden, das entweder hardwaremässig verschaltet war oder über Lochkarten eingelesen werden musste.
Mit den Von Neumann Architektur war es nun möglich, änderungen an Programmen sehr schnell und ohne änderungen an der Hardware durchzuführen oder in kurzer Folge verschiedene Programme ablaufen zu lassen.
Was sind Lochkarten?
https://blog.otto-office.com/arbeitsalltag/pausenecke-arbeitsalltag/lochkarte/
Der Speicherzyklus beinhaltet 5 Phasen (im 5 Herz Takt)
Laden eines Befehls aus dem Speicher in das Befehlsregister
Bildung des Befehls durch das Steuerwerk
Laden von Daten operanden aus dem Speicher in das datenregister
Ausführung des Befehls im Rechenwerk
Erhöhendes befehlszählers
Kann nur addieren. Wenn er subtrahieren muss addiert er negative Zahlen.
CPU Komponenten
Bild
Coprozessoren FPU (FLOATING POINT UNIT) ...führt
führt Berechnungen mit Gleitkommazahl. Bei modernen Computer = 128 Bit
Was ist CU (Control Unit)
Bild
Hier eine Idee wie eine CPU funktioniert:
Bild
Was sind die Aufgaben des CU/Leitwerk
Lesen der Daten aus dem Ram
Speichern der Daten im Ram
Bereitstellen, decodieren und Ausführen von Befehlen
interrupt-Steuerung
Überwachen des gesamten Systems
Was ist eine Halbleiter?
Ein Halbleiter ist ein Material, das in Bezug auf seine elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Leiter und einem Isolator liegt. Im Gegensatz zu reinen Leitern wie Metallen, die einen hohen Grad an elektrischer Leitfähigkeit aufweisen, und Isolatoren wie Nichtmetallen, die praktisch keinen elektrischen Strom leiten, haben Halbleiter eine leitende Eigenschaft, die stark von verschiedenen Faktoren abhängt, wie beispielsweise der angelegten Spannung oder der Temperatur.
Die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern beruhen auf ihrem atomaren Aufbau. Ein Halbleiter besteht typischerweise aus Kristallen, bei denen Atome in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Die Atome in einem Halbleiter haben eine sogenannte Valenzschale, die teilweise mit Elektronen gefüllt ist. Diese Elektronen können unter bestimmten Bedingungen von der Valenzschale abgetrennt werden und zur elektrischen Leitfähigkeit beitragen.
Die Leitfähigkeit eines Halbleiters kann durch Dotierung gezielt beeinflusst werden. Bei der Dotierung werden gezielt Fremdatome in den Halbleiter eingefügt, um zusätzliche Elektronen (n-Dotierung) oder fehlende Elektronen, sogenannte "Löcher" (p-Dotierung), einzubringen. Durch die Kombination von n- und p-dotierten Bereichen entstehen Halbleiterbauelemente wie Dioden und Transistoren, die grundlegende Bausteine der modernen Elektronik sind.
Halbleitermaterialien wie Silizium (Si) und Germanium (Ge) werden aufgrund ihrer Verfügbarkeit, Stabilität und Halbleitereigenschaften in der Elektronikindustrie am häufigsten verwendet. Sie bilden die Grundlage für die Herstellung von Mikrochips, Transistoren, Solarzellen, LEDs und vielen anderen elektronischen Komponenten.
Dank ihrer einzigartigen elektrischen Eigenschaften haben Halbleiter eine enorme Bedeutung für die moderne Technologie und haben die Entwicklung von Computern, Kommunikationssystemen, Unterhaltungselektronik und vielen anderen Bereichen vorangetrieben.
