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2025-07-08 18:34:59 +02:00
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### 🏛️ 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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#### Nullte Generation (vor 1945)
- Mechanische Rechenmaschinen (Pascal, Leibniz, Babbage)
- Zuse Z3 (1941) erster programmgesteuerter Computer
#### Erste Generation (19451955)
- 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
- Gemeinsamer Speicher für Daten & Programme
- Vorteil: Programme können sich selbst ändern
- Harvard-Architektur:
- Trennung von Daten- & Programmspeicher
- Vorteil: schneller & sicherer
- Trennung von Daten- & Programmspeicher
- Vorteil: schneller & sicherer
#### Zweite Generation (19551965)
- **Transistoren** ersetzen Röhren
- Minicomputer (DEC PDP)
#### Dritte Generation (19651980)
- **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)
- _Rechnerorganisation und Rechnerentwurf_
- _Computer Organization and Design_ (RISC-V Edition)
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### 📝 Organisatorisches
- **Vorlesung:** Do 13:3015:00
- **Übung:** Do 15:1516:00
- **Labor:** Do 16:1519:15 (alle 2 Wochen)
- **Prüfung:** E-Klausur 90 min (mind. 50% zum Bestehen)
- **Voraussetzungen:** DIGIT & BESYST bestanden
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