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TI-Studium-Mitschriften/Semester 6/COMARCH/Zusammenfassung/Vorlesung 1.md
2025-07-07 19:57:44 +02:00

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📘 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)


🔄 Wichtige Kundenfragen

  • Ist der neue Rechner kompatibel?

    • Betriebssystem, Programme, Peripherie => Abwärtskompatibilität
  • Unterschiedliche Bedürfnisse von Mensch & Maschine → Abstraktion nötig


🪜 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


📜 Historie der Computer

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

  • Harvard-Architektur:

    • 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

🚀 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


📚 Literatur (Hauptquelle für Klausurvorbereitung)

  • Patterson & Hennessy:

    • Rechnerorganisation und Rechnerentwurf

    • Computer Organization and Design (RISC-V Edition)


📝 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


🧠 Für die Klausur merken

Unterschiede Von-Neumann vs. Harvard-Architektur
Abstraktionsebenen (05) 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?“