Rechnerarchitektur: Grundlagen Und Verfahren

ISBN-13: 9783540096566 / Niemiecki / Miękka / 1980 / 278 str.

Arndt Bode; Wolfgang Hndler; Wolfgang Handler

Opis

Das vor1iegende Buch umfa t den 1. Tei1 eines zweisemestrigen Vor1esungs zyk1us Uber Rechnerarchitektur. Es richtet sich an Personen mit Grundkennt nissen in Informatik. Der Vor1esungszyk1us wird im Informatik-Studium an der Universitat Er1angen-NUrnberg a1s Grund1agenkurs nach dem Vordip10m angeboten. Die Rechnerarchitektur ist ein Kerngebiet der Informatik, das in a11e vier Bereiche dieser Wissenschaft hineinreicht: Es gilt, die physika1ischen E1emen te einer Rechenan1age (Hardware) durch geeignete Anordnungen (physika1isch und 10gisch) so miteinander zu verbinden, daB das jewei1ige Einsatzzie1 (Anwendung) optimal rea1isiert ist. Das Zusammenspie1 der Einze1tei1e wird dabei weitgehend durch das Betriebssystem Uberwacht, so da sich die Rech nerarchitektur also auch mit der Software beschaftigen muB. Sch1ieB1ich gilt es auch noch, durch geeignete Methoden der Theorie der Informatik aus der Abstraktion gewisser realer Rechnerkonfigurationen einerseits und der an fa11enden Aufgabenprofi1e andererseits optima1e Prob1em1osungen zu gewinnen. Die Rechnerarchitektur befa t sich also nicht nur mit einer Bestandsaufnahme bestehender Rechnermode11e oder -rea1isierungen. Man erkennt, da ihre zweite Aufgabe darUberhinaus darin besteht, die Kategorisierung und kritische Bewer tung dieser Mode11e nach verschiedensten Kriterien vorzunehmen. Sch1ie lich 5011 die Rechnerarchitektur a1s drittes versuchen, den ProzeB des Entwurfes von Rechenan1agen bei gegebener Aufgabenste11ung zu beschreiben, urn fUr die einze1nen Entwurfsentscheidungen praktische Hi1fen zu geben."

Spis treści

1. Einführung in die Rechnerarchitektur.- 1.1 Definitionen zur Rechnerarchitektur.- 1.2 Einführung in die Vorgehensweise der Rechnerarchitektur.- 1.2.1 Phasen des Entwurfs.- 1.2.2 Gestaltungsgrundsätze.- 1.3 Möglichkeiten der Einteilung von Rechenanlagen.- 2. Bewertung der Leistungsfähigkeit von Rechenanlagen.- 2.1 Rechnerbewertungsverfahren.- 2.1.1 Ziele bei der Rechnerbewertung.- 2.1.2 Übersicht über Rechnerbewertungsverfahren.- 2.1.2.1 Auswertung von Hardwaremaßen und -Parametern.- 2.1.2.2 Laufzeitmessungen bestehender Programme.- 2.1.2.3 Messung des Betriebs bestehender Anlagen.- 2.1.2.4 Modell theoretische Verfahren.- 2.1.2.5 Beispiel und Bewertung.- 2.2 Verkehrstheorie.- 2.2.1 Einführung in die Verkehrstheorie.- 2.2.1.1 Modellbildung.- 2.2.1.2 Analyse.- 2.2.2 Mathematische Behandlung der Verkehrsmodelle zur Berechnung der charakteristischen Verkehrsgrößen.- 2.2.3 Beispiele zur Berechnung der charakteristischen Verkehrsgrößen.- 2.2.3.1 Beispiel 1: Einfaches Prozeßmodell mit einer Warteschlange.- 2.2.3.2 Beispiel 2: Modell für den Verkehr zwischen Rechnerkern und E/A-Steuerwerk.- 2.3 Graphentheoretische Betrachtung des Flusses in Netzen.- 2.3.1 Informationsfluß, Kanal, Kanalkapazität.- 2.3.2 Netzwerke: Geographie, Zuverlässigkeit und Fluß.- 2.3.2.1 Netzwerke und ihre Darstellung als Graphen.- 2.3.2.2 Der Ford-Fulkerson-Algorithmus.- 2.3.2.3 Unterbrechungen in Netzwerken.- 2.4 Zuverlässigkeitstheorie.- 2.4.1 Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Rechenanlagen.- 2.4.2 Berechnung der Zuverlässigkeit.- 2.4.3 Beispiele für die Verfügbarkeit von Rechnersystemen.- 2.4.3.1 Allgemeine Beispiele.- 2.4.3.2 Verfügbarkeit unkonventioneller Rechnerarchitekturen.- 3. Anmerkungen zur Technologie.- 3.1 Einfluß der technologischen Entwicklung auf die Rechnerarchitektur.- 3.2 Mikroprozessoren und Mikrocomputer.- 3.2.1 Übersicht.- 3.2.2 Architektur vollständiger 8-bit Mikroprozessoren.- 3.2.3 Architektur mikroprogrammierbarer Bitscheiben-Prozessoren.- 3.3 Speichertechnologie.- 3.3.1 Rechnerarchitektur und Speichertechnologie.- 3.3.2 Möglichkeiten der Klassifikation von Speichern.- 3.3.3 Beschreibung der wichtigsten Speichertechnologien.- 3.3.3.1 Klassische Technologien.- a) Datenspeicherung durch stabilen magnetischen Fluß.- a1) Ferritkernspeicher.- a2) Magnetschichtspeicher.- a3) Magnetplattenspeicher.- a4) Magnettrommelspeicher.- a5) Magnetbandspeicher.- b) Datenspeicherung durch stabile Strom- bzw. Spannungsverteilung: Halbleiterspeicher.- b1) Halbleiter-Direktzugriffsspeicher.- b2) Halbleiter-Festspeicher.- b3) Serielle Halbleiterspeicher.- b4) Assoziative Halbleiterspeicher.- 3.3.3.2 Zukünftige Technologien.- a) Magnetblasenspeicher.- b) Holographische Speicher (Optische Speicher).- 3.3.3.3 Übersichten.- 4. Formale Hilfsmittel der Rechnerarchitektur.- 4.1 Automatentheorie.- 4.1.1 Automatentheorie in der Schaltkreis- und Schaltwerktheorie.- 4.1.2 Realisierung, Komposition und Dekomposition von Automaten.- 4.2 Petri-Netze.- 4.2.1 Einführung in die Petri-Netze.- 4.2.2 Anwendungsbeispiele.- 4.3 Berechnungsschemata.- 4.3.1 Elementare Berechnungsschemata.- 4.4 Rechnerentwurfssprachen.- 4.4.1 Kurze übersicht über einige Rechnerentwurfssprachen.- 4.4.2 Beispiel in ERES.- 5. Teilwerke von Rechenanlagen.- 5.1 Busse.- 5.1.1 Entwurfsmerkmale von Bussen.- 5.1.1.1 Anzahl und Art der Busse.- 5.1.1.2 Art der Busverwaltung.- 5.1.1.3 Art der Kommunikations technik auf dem Bus.- 5.1.1.4 Art des Datentransfers.- 5.1.1.5 Breite des Busses.- 5.1.2 Entwurf von Bussen.- 5.1.3 Beispiel eines realen Bussystems: Lockheed-Sue-Infibus.- 5.2 Mikroprogrammierung.- 5.2.1 Einige Definitionen zur Mikroprogrammierung.- 5.2.2 Mikroprogrammierung eines einfachen Beispielrechners.- 5.2.3 Historische Entwicklung der Mikroprogrammierung.- 5.2.4 Ein automatentheoretisches Modell für Mikroprogrammwerkstrukturen.- Literatur.- Sach- undPersonenverzeichnis.