Files
TI-Studium-Mitschriften/Semester 6/COMARCH/Zusammenfassung/Vorlesung 1.md
2025-07-21 11:52:03 +02:00

3.1 KiB
Raw Blame History

📘 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 Befehlssatzachritektur (ISA): Maschinensprache
  4. Ebene 3 Betriebssystem: Multiprogramming, IO-Abstraktion
  5. Ebene 4 Assemblersprache: maschinennahe Programmierung
  6. Ebene 5 Problemorientierte Sprachen: unabhängige Algorithmen, Compiler oder Interpreter

📜 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)

🧠 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?“