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📘 Zusammenfassung: V1 Einführung – Computerarchitektur
🏛️ Was ist Computerarchitektur?
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Definition: Untersuchung, wie alle Teile eines Computersystems entworfen werden müssen, um eine optimale Programmierung zu ermöglichen.
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Enthält: Datentypen, Operationen, Merkmale, Komponenten auf unterschiedlichen Ebenen.
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Begriffspaare:
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Computerarchitektur = was der Programmierer „sieht“ (Befehlssatz, Speicher, IO)
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Computerorganisation = wie es technisch umgesetzt ist (Mikroarchitektur, Logikgatter)
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🔄 Wichtige Kundenfragen
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Ist der neue Rechner kompatibel?
- Betriebssystem, Programme, Peripherie => Abwärtskompatibilität
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Unterschiedliche Bedürfnisse von Mensch & Maschine → Abstraktion nötig
🪜 Ebenen der Abstraktion (Virtuelle Maschinen)
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Ebene 0 – Digitale Logik: Gatter, Flipflops
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Ebene 1 – Mikroarchitektur: ALU, Register, Datenpfade
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Ebene 2 – ISA (Instruction Set Architecture): Maschinensprache
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Ebene 3 – Betriebssystemebene: Multiprogramming, IO-Abstraktion
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Ebene 4 – Assemblersprache: maschinennahe Programmierung
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Ebene 5 – Höhere Programmiersprachen: unabhängige Algorithmen
📜 Historie der Computer
Nullte Generation (vor 1945)
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Mechanische Rechenmaschinen (Pascal, Leibniz, Babbage)
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Zuse Z3 (1941) – erster programmgesteuerter Computer
Erste Generation (1945–1955)
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Relais, Vakuumröhren
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ENIAC, COLOSSUS, IAS-Maschine
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Einführung der Mikroprogrammierung (Wilkes, 1951)
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Von-Neumann-Architektur:
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Gemeinsamer Speicher für Daten & Programme
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Vorteil: Programme können sich selbst ändern
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Harvard-Architektur:
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Trennung von Daten- & Programmspeicher
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Vorteil: schneller & sicherer
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Zweite Generation (1955–1965)
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Transistoren ersetzen Röhren
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Minicomputer (DEC PDP)
Dritte Generation (1965–1980)
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Integrierte Schaltungen
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IBM System/360 → Abwärtskompatibilität
Vierte Generation (ab 1980)
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VLSI (Very Large Scale Integration)
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Personal Computer (IBM PC, Commodore, Apple)
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RISC vs. CISC Architekturen
Fünfte Generation (heute)
- Cloud Computing, Mobile Geräte, Embedded Systems
🚀 Meilensteine
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Intel 4004 (1971): erster Mikroprozessor (4-bit)
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Intel 8080, 8086: Vorläufer moderner x86-Architektur
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Cray-1 (1977): erster Vektorrechner/Supercomputer
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PDP-11 (1970): Unix & Programmiersprache C entstanden darauf
📚 Literatur (Hauptquelle für Klausurvorbereitung)
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Patterson & Hennessy:
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Rechnerorganisation und Rechnerentwurf
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Computer Organization and Design (RISC-V Edition)
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📝 Organisatorisches
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Vorlesung: Do 13:30–15:00
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Übung: Do 15:15–16:00
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Labor: Do 16:15–19:15 (alle 2 Wochen)
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Prüfung: E-Klausur 90 min (mind. 50% zum Bestehen)
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Voraussetzungen: DIGIT & BESYST bestanden
🧠 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?“