Aufgaben zu: Rechnerarchitektur

Einordnung des Artikels

• Einführung in die Informatik
  • Rechnerarchitektur
    • Aufgaben zu: Rechnerarchitektur

1. Berechnen Sie 1/8, 2/8,...,7/8 von (1000)₁₆. Geben Sie das Ergebnis als Hexadezimalzahl, Dezimalzahl und Dualzahl an.
2. Was versteht man unter einer Boolschen Funktion?
3. Geben Sie die logische Tabelle für NAND und XNOR an!
4. Maschinensprache-Befehle werden in Gruppen unterteilt. Nennen und beschreiben Sie vier Arten davon. Geben Sie ein Beispiel für einen Befehl an, der aus zwei dieser Gruppen kombiniert wird.
5. Beschreiben Sie die Befehlsabarbeitung beim von Neumann Computer.
6. Beschreiben Sie den Unterschied zwischen der von Neumann-Architektur und der Harvard-Architektur.
7. Erklären Sie die Begriffe Single-Tasking und Multi-Tasking in der Rechnerarchitektur.
8. Wie kann ein Ein-Kern-Prozessor Multi-Tasking-fähig sein?
9. Berechnen Sie die Länge der Adressen eines Hauptspeichers mit 4 GB. Wie lange müssen die Adressen sein, wenn der Speicher auf 16 GB erweiterbar ist?
10. Aus vier Alternativen soll eine ausgewählt werden. Wie wird die logische Schaltung mit Hilfe von 2:1-Multiplexern realisiert? Wieviele Eingänge muss der 4:1-Multiplexer insgesamt besitzen?
11. Welche Ein- und Ausgabewerte hat ein Adress-Dekodierer, mit dem 8 Adressen angesprochen werden können?
12. Erklären Sie, was man unter einem Halb-Addierer beziehungsweise unter einem Voll-Addierer versteht.
13. Ein Flip-Flop kann mit NAND (anstelle von OR wie in der Vorlesung) realisiert werden. Geben Sie die Schaltung an und diskutieren Sie die Schaltung wie in der Vorlesung. Insbesondere: gibt es instabile und inkonsistente Zustände? Geben Sie den Zustands-Graphen für die Schaltung an.
14. Geben Sie eine Schaltung an, die mit Hilfe von Toggle-Flip-Flops von (0000)₂ ausgehend hochzählt. Wie sieht die entsprechende Schaltung aus, wenn die Schrittweite 2 betragen soll?
15. Was versteht man unter einer logischen Tabelle einer Boolschen Funktion? Was versteht man unter dem Zustands-Graphen eines Schaltwerkes?
16. Nennen und erläutern Sie drei Kriterien, nach denen man Speichermedien klassifizieren kann.
17. Welche Arten von Festplatten werden heute eingesetzt. Beschreiben Sie den Aufbau einer sogenannten HD. Wie erfolgt ihre Adressierung?
18. Der Prozessor und der Hauptspeicher kommunizieren über ein Bussystem:
    • Welche Arten von Bussen gibt es darin?
    • Beschreiben Sie die Kommunikation für den Fall, dass ein Maschinensprache-Befehl mit bekannter Adresse aus dem Hauptspeicher in den Prozessor geladen werden soll?
19. Für den Zugriff des Prozessors auf den Hauptspeicher ist eine Speicher-Hierarchie vorgesehen. Beschreiben Sie diese Hierarchie und ihre Vorteile gegenüber dem direkten Zugriff auf den Hauptspeicher.
20. Erklären Sie die Aufgabe des Befehlszählers (PC = program counter) und des Befehlsregisters (IR = instruction register).
21. Die Ausführung eines Maschinensprache-Befehls wird in mehrere Phasen unterteilt. Nennen und beschreiben Sie diese Phasen.
22. Was versteht man unter Maschinencode und was unter einem Mikro-Programm?