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2.0 KiB
TeX
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TeX
\section{Mikroprozessoren}
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\subsection{Aufbau eines einfachen Rechners}
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Ein funktionierender Computer soll:
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\begin{itemize}
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\item logische Verknüpfungen von binären Zahlen durchführen können.
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\item Grundrechenarten beherschen können.
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\item Abläufe steuern können.
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\item sein Zustand andhand der Eingaben vom Benutzer ändern können.
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\end{itemize}
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Aus diesem Grund benötigt ein Rechner
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\begin{enumerate}
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\item Ein Speicherwerk, um das auszuführende Programm sowie Daten (z.B. Zwischenergebnisse) ablegen zu können
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\item Ein Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit, ALU), um die arithmetischen und logischen Operationen durchzuführen
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\item Ein Steuerwerk, um den Programmablauf und die Kommunikation zwischen den verschiedenen Blöcken zu regeln
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\item Ein Ein-/Ausgabewerk, um mit der Aussenwelt kommunizieren zu können.
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\end{enumerate}
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Die meisten universellen Rechner haben eine Grundstruktur nach der "von Neumann" Architektur. Der universelle Rechner durchläuft ein Zyklus bestehend aus fünf Teilschritten.
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\begin{itemize}
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\item FETCH (Befehlsabruf): das Steuerwerk holt aus dem Programmspeicher den nächsten Befehl.
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\item DECODE (Dekodierung): ein Befehlswort, das aus einem Instruktionsteil (‚was soll getan werden‘) und aus einer Datenadresse (‚welche Daten sollen manipuliert werden‘) wird durch das Steuerwerk in Schaltinstruktionen aufgelöst.
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\item FETCH OPERANDS (Operandenabruf): aus dem Speicher werden die Operanden geholt, die durch den Befehl verändert werden sollen oder als Parameter verwendet werden.
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\item EXECUTE (Befehlsausführung): eine arithmetische oder logische Operation wird vom ALU ausgeführt.
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\item WRITE BACK (Rückschreiben): das Ergebnis der Berechnung wird in Register oder Speicher zurückgeschrieben.
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\end{itemize} \cite{Luisier2024}
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\includegraphics[width=\linewidth]{fig/Fig_8.png}\cite{Luisier2024} \cite{Luisier2024}
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\end{minipage}
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\begin{minipage}{0.5\linewidth}
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\includegraphics[width=\linewidth]{fig/Fig_9.png}\cite{Luisier2024} \cite{Luisier2024}
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\end{minipage}
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