## 📘 **Zusammenfassung: V1 Einführung – Computerarchitektur**

### 🏛️ Was ist Computerarchitektur?

- **Definition:** Untersuchung, wie alle Teile eines Computersystems entworfen werden müssen, um eine optimale Programmierung zu ermöglichen.
    
- **Enthält:** Datentypen, Operationen, Merkmale, Komponenten auf unterschiedlichen Ebenen.
    
- **Begriffspaare:**
    
    - **Computerarchitektur** = was der Programmierer „sieht“ (Befehlssatz, Speicher, IO)
        
    - **Computerorganisation** = wie es technisch umgesetzt ist (Mikroarchitektur, Logikgatter)
        

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### 🔄 Wichtige Kundenfragen

- Ist der neue Rechner **kompatibel**?
    
    - Betriebssystem, Programme, Peripherie => **Abwärtskompatibilität**
        
- Unterschiedliche Bedürfnisse von Mensch & Maschine → **Abstraktion nötig**
    

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### 🪜 Ebenen der Abstraktion (Virtuelle Maschinen)

1. **Ebene 0 – Digitale Logik:** Gatter, Flipflops
    
2. **Ebene 1 – Mikroarchitektur:** ALU, Register, Datenpfade
    
3. **Ebene 2 – ISA (Instruction Set Architecture):** Maschinensprache
    
4. **Ebene 3 – Betriebssystemebene:** Multiprogramming, IO-Abstraktion
    
5. **Ebene 4 – Assemblersprache:** maschinennahe Programmierung
    
6. **Ebene 5 – Höhere Programmiersprachen:** unabhängige Algorithmen
    

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### 📜 Historie der Computer

#### Nullte Generation (vor 1945)

- Mechanische Rechenmaschinen (Pascal, Leibniz, Babbage)
    
- Zuse Z3 (1941) – erster programmgesteuerter Computer
    

#### Erste Generation (1945–1955)

- Relais, Vakuumröhren
    
- **ENIAC**, **COLOSSUS**, **IAS-Maschine**
    
- Einführung der Mikroprogrammierung (Wilkes, 1951)
    
- Von-Neumann-Architektur:
    
    - Gemeinsamer Speicher für Daten & Programme
        
    - Vorteil: Programme können sich selbst ändern
        
- Harvard-Architektur:
    
    - Trennung von Daten- & Programmspeicher
        
    - Vorteil: schneller & sicherer
        

#### Zweite Generation (1955–1965)

- **Transistoren** ersetzen Röhren
    
- Minicomputer (DEC PDP)
    

#### Dritte Generation (1965–1980)

- **Integrierte Schaltungen**
    
- IBM System/360 → Abwärtskompatibilität
    

#### Vierte Generation (ab 1980)

- **VLSI (Very Large Scale Integration)**
    
- Personal Computer (IBM PC, Commodore, Apple)
    
- RISC vs. CISC Architekturen
    

#### Fünfte Generation (heute)

- Cloud Computing, Mobile Geräte, Embedded Systems
    

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### 🚀 Meilensteine

- **Intel 4004 (1971):** erster Mikroprozessor (4-bit)
    
- **Intel 8080, 8086:** Vorläufer moderner x86-Architektur
    
- **Cray-1 (1977):** erster Vektorrechner/Supercomputer
    
- **PDP-11 (1970):** Unix & Programmiersprache C entstanden darauf
    

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### 📚 Literatur (Hauptquelle für Klausurvorbereitung)

- Patterson & Hennessy:
    
    - _Rechnerorganisation und Rechnerentwurf_
        
    - _Computer Organization and Design_ (RISC-V Edition)
        

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### 📝 Organisatorisches

- **Vorlesung:** Do 13:30–15:00
    
- **Übung:** Do 15:15–16:00
    
- **Labor:** Do 16:15–19:15 (alle 2 Wochen)
    
- **Prüfung:** E-Klausur 90 min (mind. 50% zum Bestehen)
    
- **Voraussetzungen:** DIGIT & BESYST bestanden
    

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### 🧠 Für die Klausur merken

✅ Unterschiede Von-Neumann vs. Harvard-Architektur  
✅ Abstraktionsebenen (0–5) und ihre Funktionen  
✅ Historische Entwicklung + wichtige Computer/Prozessoren  
✅ Begriffe wie ISA, Mikroarchitektur, VLSI, Abwärtskompatibilität  
✅ Beispielfragen: „Warum war der Intel 4004 revolutionär?“ oder „Worin liegt der Vorteil der Harvard-Architektur?“
