Rechnerarchitekturen
Rechnerarchitekturen (iRA) passt in das dritte Semester der Studienrichtung Informatik.
Voraussetzungen
- Grundkenntnisse der Informatik
- Programmierung, Kenntnis von C
- Umgang mit Standard-tools
- Grundlagen der Mathematik und der Digitaltechnik
- Zahlensysteme Boolesche Logik
- Hinreichende Englischkenntnisse, um mit englischsprachiger Literatur und Dokumentation arbeiten zu können
Ziele und Inhalte
- Rechnerarchitekturen wie beispielhaft
- AVR-Atmel (ATmega)
- intel-x86
- JVM (Java virtual machine)
- Prozessorstrukturen und Befehlssätze
- Akku
- Register
- Stack
Diese findet man in floating point units (Intel 80x87 und Nachfahren), HP-Taschenrechnern und in der JVM.
- Speicher (-architektur) und Schutzmechanismen
- Ein- und Ausgabe
- Darstellung und Kodierung von Werten im Rechner
- Rechnerarithmetik
Die Themen werden praktisch vertieft mit maschinennahem Programmieren in C (GCC für AVR oder Pi) mit mit Analyse und (bei AVR ggf.) gezielter lokaler Verbesserung des Assemblerkodes.
Die intel-80x86-Rechnerarchitektur ist seit Jahrzehnten [sic!] bewährt, weit verbreitet und vielseitig einsetzbar — siehe das Bild. Die überwiegende Mehrheit von PCs und Servern nutzt diese Architektur. Sie wird als Kontrast zur AVR ATmega-Architektur als zweites Lehrbeispiel betrachtet.
Literatur und Hilfsmittel
Standardliteratur zu Rechnerarchitektur, wie das entspr. Werk von Andrew S. Tanenbaum und Todd Austin.
Zum Üben und Kennenlernen der Stack-Rechnerarchtitektur zwei einfache
Web-Anwendungen mit JavaScript + HTML5:
[ Stackrechner, Anzeige des Stacks ]
[ Stackrechner, Anzeige wie Taschenrechner) ]
Stand: 86d (12.05.2022)