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Tutorial zur Computerorganisation und -architektur

Computerorganisation und -architektur werden zum Entwerfen von Computersystemen verwendet. Unter Computerarchitektur versteht man die Attribute eines Systems, die für den Benutzer sichtbar sind, wie Adressierungstechniken, Befehlssätze und für Daten verwendete Bits, und die einen direkten Einfluss auf die logische Ausführung eines Programms haben. Sie definieren das System in einer Zusammenfassung Auf diese Weise geht es darum, was das System tut.

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Während es sich bei der Computerorganisation um die Art und Weise handelt, wie ein System strukturiert werden muss, handelt es sich um operative Einheiten und die Verbindungen zwischen ihnen, die die Architekturspezifikationen erreichen. Es handelt sich um die Verwirklichung des abstrakten Modells und es geht darum, wie das System implementiert wird.

In diesem Tutorial zur Computerorganisation und -architektur lernen Sie alle grundlegenden bis fortgeschrittenen Konzepte wie Pipelining, mikroprogrammierte Steuerung, Computerarchitektur, Befehlsdesign und Format.



Inhaltsverzeichnis

Grundlegende Computeranweisungen:

  1. Ein einfaches Verständnis von Computer
  2. Probleme im Computerdesign
  3. Hierarchie der Computersystemebene
  4. Computerarchitektur und Computerorganisation
  5. Grundlegende Computeranweisungen
  6. Zeitdiagramm des MOV-Befehls im Mikroprozessor
  7. Assemblersprache und Hochsprache
  8. Adressierungsmodi
  9. Speicherbasierte vs. Registerbasierte Adressierungsmodi
  10. Von Neumann-Architektur
  11. Harvard-Architektur
  12. Interaktion eines Programms mit Hardware
  13. Vereinfachter Lehrcomputer (SIC)
  14. Befehlssatz, der im vereinfachten Lehrcomputer (SIC) verwendet wird
  15. In SIC/XE verwendeter Befehlssatz
  16. RISC und CISC
  17. RISC und CISC | Satz 2
  18. Klassifizierung von Vektorprozessoren
  19. Wesentliche Register für die Befehlsausführung
  20. CPU-Organisation auf Basis eines einzelnen Akkus
  21. Stapelbasierte CPU-Organisation
  22. Allgemeine CPU-Organisation auf Registerbasis
  23. Anweisungen zur Datenübertragung im AVR-Mikrocontroller
  24. Arithmetische Anweisungen im AVR-Mikrocontroller
  25. Bedingte Verzweigungsanweisungen im AVR-Mikrocontroller
  26. CALL-Anweisungen und Stack im AVR-Mikrocontroller
  27. Verzweigungsanweisungen im AVR-Mikrocontroller
  28. Logische Anweisungen im AVR-Mikrocontroller
  29. Anweisungen zur Datenmanipulation
  30. Anleitung zur Maschinensteuerung
  31. VLIW-Architektur (Very Long Instruction Word).

Unterrichtsdesign und -format:

  1. Verschiedene Unterrichtszyklen
  2. Wesentliche Register für die Befehlsausführung
  3. Maschinenanweisungen
  4. Befehlsformate (Null-, Eins-, Zwei- und Drei-Adress-Befehl)
  5. 2-Adressen-Anweisungen und 1-Adressen-Anweisungen
  6. 3-Adressen-Anweisung und 0-Adressen-Anweisung
  7. 3-Adressen-Anweisung und 2-Adressen-Anweisung
  8. Registrieren Sie den Inhalt und den Flaggenstatus nach den Anweisungen
  9. Debuggen eines Programms auf Maschinenebene
  10. Vektoranweisungsformat
  11. Vektorbefehlstypen
  12. Zweigvorhersage in Pentium
  13. Anweisung Wortgröße
  14. >> Problemlösung zum Anweisungsformat

Computerarithmetik:

  1. Computerarithmetik | ALU und Datenpfad
  2. Computerarithmetik | Set 1
  3. Computerarithmetik | Satz 2
  4. Unterschied zwischen 1er-Komplement und 2er-Komplement
  5. Wiederherstellen des Divisionsalgorithmus für vorzeichenlose Ganzzahlen
  6. Nicht wiederherstellende Division für vorzeichenlose Ganzzahlen
  7. Booths Algorithmus
  8. Überlauf in der arithmetischen Addition
  9. Wie werden die negativen Zahlen im Speicher gespeichert?
  10. Konventionelles Rechnen vs. Quantencomputing

>> Quiz zur Zahlendarstellung

Mikroprogrammierte Steuerung:

  1. Mikrooperation
  2. Mikroarchitektur und Befehlssatzarchitektur
  3. Arten von Programmsteuerungsanweisungen
  4. Unterschied zwischen CALL- und JUMP-Anweisungen
  5. Festverdrahtete vs. mikroprogrammierte Steuereinheit
  6. Implementierung eines Micro-Instructions-Sequencers
  7. Leistung des Computers
  8. Steuereinheit und Design
  9. Horizontale mikroprogrammierte vs. vertikale mikroprogrammierte Steuereinheit
  10. Vergleiche zwischen festverdrahteter und mikroprogrammierter Steuereinheit
  11. Computerorganisation | Unterprogramm und seine Eigenschaften

Speicherorganisation:

  1. Einführung in Speicher und Speichereinheiten
  2. Speicherhierarchiedesign und seine Eigenschaften
  3. Unterschied zwischen byteadressierbarem Speicher und wortadressierbarem Speicher
  4. Unterschied zwischen simultanen und hierarchischen Zugriffsspeicherorganisationen
  5. Registerzuordnung
  6. Cache-Speicher
  7. Cache-Organisation | Set 1 (Einführung)
  8. Mehrstufige Cache-Organisation
  9. Lokalitäts- und Cache-freundlicher Code
  10. Ort der Referenz und Cache-Operation
  11. Amdahls Gesetz und sein Beweis
  12. Unterprogramm, Unterprogrammverschachtelung und Stapelspeicher
  13. RAM vs. ROM
  14. Was ist der Unterschied zwischen CPU-Cache und TLB?
  15. Verschiedene Arten von RAM
  16. Arten von Computerspeicher (RAM und ROM)
  17. Sekundärspeicher – Festplatte
  18. Einführung in Solid-State-Laufwerke (SSD)
  19. Lese- und Schreibvorgänge im Speicher
  20. 2D- und 2,5D-Speicherorganisation

Eingabe- und Ausgabesysteme:

  1. Prioritätsunterbrechungen | (S/W-Polling und Daisy-Chaining)
  2. I/O-Schnittstelle (Interrupt- und DMA-Modus)
  3. Direkter Speicherzugriff mit DMA-Controller 8257/8237
  4. Asynchrone Eingabe-Ausgabe-Synchronisation
  5. Programmierbare Peripherieschnittstelle 8255
  6. Schnittstelle 8255 mit 8085-Mikroprozessor für 1er- und 2er-Komplement einer Zahl
  7. 8255 (programmierbare Peripherieschnittstelle)
  8. Mikrocomputersystem
  9. Funktioniert mit einem 8085-basierten Single-Board-Mikrocomputer
  10. Schnittstelle 8254 PIT mit 8085 Mikroprozessor
  11. Synchrone Datenübertragung
  12. Eingabe-Ausgabe-Prozessor
  13. MPU-Kommunikation
  14. Speicherzugeordnete E/A und isolierte E/A
  15. BUS-Schiedsverfahren

Pipelining:

  1. Parallelität auf Befehlsebene
  2. Ausführung, Phasen und Durchsatz
  3. Typen und Stalling
  4. Abhängigkeiten und Datenrisiken

IEEE-Nummernstandards

  1. Gleitkommazahlen nach IEEE-Standard 754

Verschiedenes :

  1. Mikroprozessor
  2. Mikroprozessor | Extern initiierte Operationen
  3. Busorganisation des 8085-Mikroprozessors
  4. Generationen von Computern
  5. Intel x86-Entwicklung und Hauptmerkmale
  6. Speicherbanking
  7. Einführung in das Quantencomputing
  8. Konventionelles Rechnen vs. Quantencomputing
  9. Binär neu denken mit Quantencomputern
  10. Flynns Taxonomie
  11. Cluster in der Computerorganisation
  12. Parallelverarbeitung – systolische Arrays
  13. 8259 PIC-Mikroprozessor
  14. Blockdiagramm des 8259-Mikroprozessors
  15. Mikroprozessor | 8251 USART
  16. Entwicklung der Mikroprozessoren
  17. Mensch-Computer-Interaktion im Wandel der Zeit
  18. Computeranschlüsse
  19. Einführung in das parallele Rechnen
  20. Hardware-Architektur (Parallel Computing)
  21. Computerarchitektur | Multiprozessor und Multicomputer
  22. Zeitdiagramm von INR M

Programme:

  1. Programm zur Binär-Dezimal-Konvertierung
  2. Programm zur Dezimal-Binär-Konvertierung
  3. Programm zur Dezimal-Oktal-Konvertierung
  4. Programm zur Oktal-Dezimal-Konvertierung
  5. Programm für Hexadezimal in Dezimal

Quicklinks:

  • „Quiz“ zur Computerorganisation und -architektur!
  • „Übungsaufgaben“ zur Computerorganisation und -architektur!