## 📘 **Zusammenfassung: V3 Prozessor (Teil 1) – Computerarchitektur** ### 🧠 Einführung: CPU-Leistungsfaktoren - **Instruction Count (IC):** Anzahl der Befehle → bestimmt durch ISA & Compiler\ - **Cycles Per Instruction (CPI):** Anzahl der Takte pro Befehl → bestimmt durch Hardware\ - **Cycle Time (CT):** Dauer eines Takts → bestimmt durch Hardware\ - **CPU-Zeit Formel:**\ CPU-Zeit=IC×CPI×CTCPU\text{-Zeit} = IC \times CPI \times CT --- ### 🔁 Ablauf der Instruktionsausführung 1. **Fetch:** Befehl aus Speicher laden (PC → Instruction Memory)\ 2. **Decode:** Register lesen, Operanden bestimmen\ 3. **Execute:** ALU berechnet Ergebnis oder Adresse\ 4. **Memory Access:** Speicherzugriff bei Load/Store\ 5. **Write Back:** Ergebnis ins Register zurückschreiben\ 6. **PC Update:** PC + 4 oder Sprungadresse\ --- ### 🗂️ MIPS-Befehlssatz (Überblick) #### 📦 Register - 32 Register: z. B. `$s0-$s7`, `$t0-$t9`, `$zero` (immer 0), `$sp`, `$ra`\ - Daten müssen in Register geladen werden, bevor ALU-Operationen möglich sind.\ #### 🛠️ Befehle ![[Pasted image 20250708193917.png]] ![[Pasted image 20250708193937.png]] --- ### 🧮 Aufbau der CPU: Datenpfad (Datapath) #### 🛠️ Bausteine - **Register:** Speicherung von Zwischenwerten\ - **ALU (Arithmetic Logic Unit):** führt Berechnungen durch\ - **Multiplexer (MUX):** entscheidet zwischen Eingangsquellen\ - **Memory:** Instruktions- & Datenspeicher\ - **Control Unit:** steuert Datenfluss und Operationen\ #### 📐 Schrittweise Entwicklung - **R-Typ Befehle:** nur Registeroperationen\ - **Load/Store:** ALU berechnet Adresse, Speicherzugriff\ - **Branch:** ALU-Vergleich → PC-Update bei Bedingung\ --- ### 🔄 Taktgesteuerte Logik - **Kombinatorische Elemente:** berechnen Ausgaben ohne Zustände\ - **Sequenzielle Elemente (Register):** speichern Zustände, aktualisieren mit **Taktflanke**\ - **Clocking Methodology:** Längste Verzögerung bestimmt Taktperiode.\ --- ### 🔥 Besonderheiten MIPS - **Load/Store Architektur:** Nur Load/Store greifen auf Speicher zu; alle anderen Befehle arbeiten mit Registern.\ - **Einheitliche Befehlslänge (32 Bit):** vereinfacht Dekodierung.\ - **Pipelining-Fähigkeit:** parallele Bearbeitung mehrerer Instruktionen möglich (kommt in Teil 2).\ --- ### 📝 Für die Klausur merken ✅ CPU-Leistungsfaktoren & Formel ✅ MIPS-Befehle (insbesondere `lw`, `sw`, `add`, `beq`, `j`) ✅ Unterschied komb. Logik ↔ sequenzielle Logik ✅ Aufbau des Datenpfades & Rolle der einzelnen Elemente ✅ Load/Store-Prinzip (Register-Register-Arithmetik) ---