Flashcards
5.7 Computersysteme I, Leitwerk
Cards in this deck (37)
- 1Welche Aufgabe hat das Leitwerk?Maschinenbefehle (bzw. Makrobefehle) aus dem Hauptspeicher ins Befehlsregister zu laden und anschließend zu interpretieren
- 2Warum wird heutzutags in der Praxis ausschließlich die Mehrzyklenarchitektur angewandt, auch wenn eine Einzyklenarchitektur möglich wäre?Weil dadurch aufwendige Funktionseinheiten
wie z.B. eine ALU zeitlich versetzt genutzt werden können und daher nicht mehrfach vorhanden sein müssen - 3Welchen Nachteil haben Einzyklenarchitekturen aufgrund ihrer tiefen Schaltnetzesehr lange Verzögerungszeiten und somit deutlich geringere Taktfrequenzen.
- 4Wie wird bei einer Multizyklenarchitektur ein Befehl grundsätzlich verarbeitet?Diese wird durch eine Folge von Steuerwörtern (Mikrobefehle) für Rechenwerk, Speicher und Ein/Ausgabe umgesetzt
- 5Auf welche zwei Arten können bei einer Mehrzyklenarchitektur grds. die einzelnen Mikrobefehle durch die Ablaufsteuerung erzeugt werden?entweder festverdrahtet
oder als
Mikroprogramm-Steuerwerk - 6Welche Variante zur Implementierung der Mikrobefehle wird bei CISC-Architekturen eingesetzt?Ein Mikroprogrammsteuerwerk,
weil der Befehlssatz in der Regel sehr umfangreich und komplex ist - 7Bei welchen Architekturen kann das sog. Pipelining in Zusammenhang mit einer Mehrzyklenarchitektur genutzt werden?Bei RISC-Architekturen, wenn die Befehlsstruktur gleich ist
- 8Welche Vorteile bietet eine Mehrzyklenarchitektur in Zusammenhang mit Pipelining?es können mehrere Maschinenbefehle zeitlich überlappend in durch Register voneinander entkoppelten Hardwarestufen ausgeführt werden, somit erreicht man sehr hohe Taktraten und das Leitwerk vereinfacht sich wesentlich
- 9Auf welche Komponenten reduziert sich das Leitwerk bei Verwendung einer Mehrzyklenarchitektur mit Pipelining?es besteht im Grunde nur noch aus einem Decodierschaltnetz für den Opcode
- 10Welche Vorteile haben Mikroprogrammsteuerwerke für die Ablaufsteuerung?Diese können leichter entwickelt und gewartet werden als festverdrahtete Steuerwerke
- 11Was ist der Nachteil von Mikroprogrammsteuerwerken zur Ablaufsteuerung?Sie sind wesentlich langsamer als
eine feste Verdrahtung, da sie die Mikrobefehle erst aus dem Steuerwort-Speicher holen müssen. - 12Ergänze: Um bei Verwendung eines Mikroprogrammsteuerwerks eine hohe Taktrate zu erreichen, muss der Steuerwortspeicher...?sehr schnell sein
- 13Was ist ein Mikroprogramm?Zu jedem Makrobefehl gibt es einen Bereich im Steuerwort-Speicher, der die zugehörigen Mikrobefehle enthält und den man als Mikroprogramm bezeichnet.
- 14Wodurch wird der Befehlssatz eines Prozessors definiert?durch die Menge sämtlicher Mikroprogramme
- 15Lassen sich die Mikroprogramme (Firmware) durch den Anwender verändern?Bei den meisten Rechnern nicht, diese haben einen festen Befehlssatz
- 16Worüber verfügen mikroprogrammierbare Rechner zusätzlich ggü. "normalen" Rechnern?Zusätzlichen RAM zur Aufnahme der Mikroprogramme
- 17Welche zusätzlichen Möglichkeiten bietet die Mikroprogrammierung gegenüber einer festen Verdrahtung?Grundsätzlich mehr Flexibilität, so
z.B. die Emulation anderer Rechner. - 18Womit kann man Mikroprogramme entwickeln ?Dafür gibt es symbolische Sprachen, die mit Assemblern vergleichbar sind. Man nennt sie daher auch Mikroassembler
- 19Was ist das Control Memory Adress Register CAMR?dieses hat auf Mikroprogramm-Ebene die gleiche Funktion wie der Programmzähler für Makroprogramme.
- 20Wie wird das CAMR-Register noch genannt?Mikroprogrammzähler
- 21Was passiert mit dem OPCode des Makrobefehls im Mikroprogrammsteuerwerk des Leitwerkes?Dieser wird im Befehlsregister abgelegt und durch ein Schaltnetz in die Startadresse des zugehörigen Mikroprogramms umgeformt.
- 22Was muss am Ende jedes Mikroprogramms passieren?Das Befehlsregister muss mit dem nächsten Maschinenbefehl geladen werden
- 23Warum benötigt man ein in der Regel ein "reagierendes" Mikroprogrammsteuerwerk?Da während eines Mikroprogramms Interrupts und Status-Flags zu Verzweigungen f7hren können
- 24Was enthalten Mikrobefehle neben den Steuerbits noch?auch Informationen zur Adresserzeugung für den Mikrobefehlszähler.
- 25Aus welchen zwei Teilen setzt sich ein Mikrobefehl im Wesentlichen zusammen?1.ein Steuerwort zur Auswahl der Operationen im Rechenwerk,
2. ein Adressauswahlwort, für die Adresse des nächsten Mikrobefehls - 26Wofür wird der überwiegende Teil des Steuerwortes eines Mikrobefehls benötigt?zur Steuerung von Mikrooperationen im Rechenwerk
- 27Wann können vom Rechenwerk auch mehrere Mikrooperationen gleichzeitig durchgeführt werden?Wenn mehrere Funktionseinheiten im Rechenwerk vorhanden sind
- 28Was ist der Nachteil, wenn das Rechenwerk zuviele Mikrooperationen gleichzeitig durchführen kann?dass damit auch die Zahl der Steuer-Bits bzw. dem Hardwareaufwand des Rechenwerks steigt
- 29Warum verwendet man in der Praxis in der Regel codierte Steuerwörter bei Mikrobefehlen?Wenn anstelle von Multiplexern Schalter oder Bustreiber vor den Registern benutzt werden, können bei uncodierter Ansteuerung Datenpfade geschaltet werden, die auf dasselbe Register führen, sodass diese sich gegenseitig verfälschen
- 30Was unternimmt man in der Regel bei der Mikroprogrammierung, um den Decodierungsaufwand der Steuerwörter gering zu halten?Unterteilung in voneinander unabhängige Felder
- 31Was muss hinsichtlich der Zugriffszeit bezüglich der Codierung der Steuerwörter in der Mikroprogrammierung beachtet werden?dass mit der Decodierung eine Zeitverzögerung verbunden ist, die sich zur Zugriffszeit des Steuerwort-Speichers addiert
- 32Welche zwei Arten von Mikrobefehlen können grundsätzlich unterschieden werden?horizontale und vertikale Mikrobefehle
- 33Was kennzeichnet horizontale Mikrobefehle?viele Steuer-Bits und eine hohe Zahl paralleler Mikrooperationen
- 34Was kennzeichnet vertikale Mikrobefehle?Diese benutzen nur ein Steuerfeld und haben einen hohen Decodierungsaufwand
- 35Wann spricht man von Nanoprogrammierung?Wenn ein zweiter Speicher zur Decodierung langer horizontaler Steuerwörter benutzt wird
- 36Was beschreibt die sog. Befehlssatzarchitektur?Eine Sicht auf die Prozessorarchitektur aus der Perspektive des Programmierers, die nur die vom Prozessor bereitgestellte Funktionalität und nicht deren Realisierung beschreibt
- 37Was ist die sogenannte "Mikroarchitektur"?die logische und technische Implementierung eines Prozessors
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- Apr 10, 2018
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- Created by David Bratschke · Nov 29, 2017
- Copied by Daniel Bratschke · Apr 10, 2018
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