PC Technik kapitel 3

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Erklären Sie das EVA- Prinzip	Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe Die Reihenfolge von Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe ist zwingend einzuhalten!
2. Skizzieren Sie die Hauptkomponenten des Verarbeitungsgerätes nach der „Von Neumann-Architektur“.	Zeichnen Image: cbbf5f96-0ef7-42e7-9757-1d6ae47f9d86 (image/png)
3. Übersetzen Sie das Kürzel „CPU“ in Englisch und in Deutsch.	Central Processing Unit  Zentrale Verarbeitungseinheit / Zentraleinheit Zentrale Prozessor Einheit
4. Erklären Sie die grundsätzliche Funktionsweise einer CPU.	Die CPU steuert den kontinuierlichen Datenfluss zwischen den einzelnen Funktionseinheiten
5. Geben Sie über die einzelnen Funktionseinheiten (8 Stück) einer CPU detailliert Auskunft.	 IDU  „Instruction Decod Unit“ „Befehlsdecoder“. Alle eingehenden Befehle werden in einen Mikrocode übersetzt und an die ausführende (executive) Einheit übergeben.  EXU  „Execution Unit“ „Ausführungseinheit“. Alle Befehle die nun im Mikrocode vorliegen werden ausgeführt.  COL  „Control Logic“ „Steuereinheit“ Sie sorgt für die Steuerung des Mikrocodeablaufs.  BIL  „Bus Interface Logic“ „Bussteuereinheit“. Sie überwacht und steuert den Bus.  ALU  „Arithmetic Logic Unit“ Arithmetische-logische Einheit. Sie ist zuständig für Arithmetische und logische Rechenaufgaben. (Plus, Minus, Division, Subtraktion, Und, Oder, Nicht.)  FPU  „Floating Point Unit“ „Fließkomma-Rechner“. Vom ihm werden Berechnungen mit Fließkommazahlen durchgeführt.  DC  „Data Cache“ Er dient als schneller Datenzwichenspeicher.  CC  „Code Cache“ Er dient als schneller Befehlszwischenspeicher.  MMU  „Memory Management Unit“ Speicherverwaltungseinheit
6. Was Bedeutet der Begriff „Die“	Der Begriff „DIE“ bedeutet  Der (nackte) Mikrochip. (Plättchen)
7. Geben Sie Auskunft über die Fertigungstechniken (Gehäuse, Strukturgröße, Takt, Prozessorkerne) einer CPU.	Die CPU basiert auf der Mikrochip technologie. Dabei werden zuzeit bis zu 1,2 Milliarden Transistoren als Elektronische Schalter auf einem nur wenige Quadratzentimeter großen Träger aus Halbleitermaterial (meist Silizium) implantiert – dem Mikrochip. Zum Schutz vor mechanischen Belastungen werden die Mikrochips in einem Gehäuse aus Kunststoff oder Keramik untergebracht. Leistungsfähige Prozessoren besitzen eine Abdeckung aus Metall (Heatspreader) welche die entstehende Wärme auf eine größere Fläche abführt und das empfindliche Prozessor DIE schützt. Moderne Prozessoren wie zb. der I7 werden im 32nm Prozess gefertigt wobei 2002 ein P4 noch im 130nm Prozess gefertigt wurde. Die verkleinerung erlaubt ein Reduzierung der Spannung sowie die erhöhung des Taktes und der Transistorzahl. Dadurch verbrauchen moderne Prozessoren weniger Energie bei gleicher Leistung oder bei gleichem Energieverbrauch mehr Leistung. Durch die Erhöhung des Taktes bekam man Probleme mit der Kühlung, man ist dazu übergegangen mehrere niedrig getaktete Prozessorkerne in einem Prozessor zusammenzufassen. Inzwichen gi
8. Zählen Sie die Leistungsmerkmale einer modernen CPU auf.	 Taktfrequenz (Intern und extern)  Art des Befehlssatzes (Multi-Threading)  Anzahl der CPU-Kerne (Multicor-Processor)  Größe des Caches. Vorhandensein des L3 Cache  Geschwindigkeit der Speicheranbindung  Prozessorarchitektur  Busbreite (64 Bit)  Vorhandensein der Befehlssatzerweiterung zur Beschleunigung bestimmter Berechnungen. (SSE, früher MMX oder 3dNow).
9. Was ist im Zusammenwirken der Leistungsmerkmale wichtig zu wissen?	Das Zusammenwirken aller dieser funktionen bestimmt die Leistungsfähigkeit eines Prozessors. Dabei kann ein Schwachpunkt an einer Stelle schon drastische auswirkungen auf die Gesamtleistung haben. „Viel hilft viel“
10. Geben Sie die wichtigsten Informationen zur Taktfrequenz eines PC- Systems an.	Die CPU verarbeitet Daten und Befehle in einem festgelegtem Rhythmus der durch einen Taktgeber (Clock) festgelegt wird. Die Frequenz (Taktimpulse pro Sekunde) wird in Hertz angegeben. Bei modernen Prozessoren liegt die Frequenz im Gigahertz Bereich. Die Prozessoren tauschen ihre Daten zwar mit der Taktgeschwindigkeit der Hauptplatine aus, können intern aber mit einem vielfachen dessen rechnen.
11. Erklären Sie den Begriff „Benchmark“ und alles was im direkten Zusammenhang steht.	Benchmarking (Benchmark = Maßstab) bedeutet die Messung der Leistungsfähigkeit der einzelnen Komponenten.  CPU, GPU, gesamtes System.
Passmark	Software für Performance Test, Einschätzung der Leistungsfähigkeit des Systems.
 SiSoftware Sandra	Informations und Diagnose Software, Informationen zur Hard- und Software, enthält auch Benchmarks.
Mips	Millions of Instuctions per Second (Millionen Anweisungen pro Sekunde). Gibt an wie viele Anweisungen eine CPU pro Sekunde bearbeiten kann.
GFlpos	Giga Floating-Point Operations per Second (Milliarden Gleitkomma-Operationen pro Sekunde). Leistungsfähigkeit der Berechnung von gebrochenen Zahlen.
CISC	Complex Instruction Set Computing, bezieht sich auf die Anzahl verschiedener Befehle die ein Prozessor versteht. (Komplexer Befehlsatz)
RISC	Reduced Instuction Set Computing, RISC Prozessoren verfügen über einen begrenzten Befehlssatz. Umfangreichere Befehle werden in mehrere kleinere Teile mit fester Länge zerlegt und nacheinander verarbeitet. (Reduzierter Befehlssatz)
 RISC – CISC Verschmelzung	Bei modernen x86 Prozessoren gibt es keine klare Trennung mehr zwichen RISC und CISC, alle Prozessore enthalten Elemente aus beiden Welten.
 Pipelining	Die Befehlsausführung kann in mehrere Abschnitte unterteilt werden. - - Befehl laden, Befehl codieren, Daten werden geladen, Operation wird ausgeführt, Ergebnis wird zurück gespeichert. Das Pipelining stellt in der CPU Funktionseinheiten bereit, die jeden Abschnitt unabhängig voneinander bearbeiten kann.
 64-Bit Prozessoren	Prozessoren mit 64 Bit Technologie arbeiten intern im Gegensatz zu echten 64 Bit Prozessoren mit 32 Bit, können aber im 64 Bit Modus adressiert werden. Ein 64Bit Prozessor ist abwärtskompatibel zu 32Bit. Beim Einsatz von 64Bit Systemen werden entsprechende 64Bit Treiber benötigt, was bei älterer Hardware und Peripherie ein Problem darstellen kann.
Real Mode	Nach dem Bootvorgang arbeitet ein Prozessor stets zuerst im Real Mode. Erst durch ein bestimmten Programmbefehl wird der Prozessor in den erweiterten (Protected Mode geschaltet. Nachteile – begrenzung des adressierbaren Speichers auf 1 MB).
Protected Mode	Der Prozessor kann durch einen Maschinenbefehl umgeschaltet werden, vergessen sind die 1 MB Grenze und die feste Einteilung des Hauptspeichers. Alle wichtigen Daten können somit irgendwo im zu Verfügung stehenden Hauptspeicher abgelegt werden. Dieses birgt allerdings gewisse Risiken. Es muss dafür gesorgt werden dass die Daten im RAM nicht von einem anderen Programm überschrieben werden. Zu diesem Zweck wurden Schutzmechanismen eingebaut.
Überwachung mittels Privilegstufen	. Diesen Code bzw. Datensegmenten wird eine Privilegstufe von 0 bis 3 zugeteilt. Je niedriger eine Privilegstufe desto geschützter ist ein Programm.
Speichersegmentattribute	An die Code- und Datensegmente werden bestimmte Attribute vergeben. Z. b. das Attribut „nur Lesen“. Sollte ein Programm versuchen in ein solch geschütztes Segment zu schreiben wird wiederrum über einen Interrupt die Kontrolle an das Betriebssystem übergeben.
Virtual Real Mode	In diesem Modus ist ein 80386 Prozessor in der Lage mehrere 8086/88 CPU`s zu Emulieren. Jetzt kann in jedem dieser virtuellen Real Modes ein Programm ungestört von anderen ablaufen. Heutige Betriebssysteme unterstützen diesen Modus nicht mehr.
14. Informieren Sie sich allgemein über die derzeit wichtigsten Prozessoren und den dazugehörigen Einsatzbereich.	Desktop – Pentium4, Intel Core 2 Duo, Intelpentium 2 Quad, Intel Celeron, Intel Core I3-I5-I7, AMD Athlon xp, AMD Athlon 64, AMD Athlon 64 X2, AMD Phenom Server – Intel Xeon, AMD Opteron, Intel Itanium
15. Erklären Sie im Zusammenhang der Prozessorkühlung folgende Begriffe: CPGA, OPGA, PPGA, Headspreader.	 CPGA  Keramische basierende Trägerplatte  OPGA  Organische basierende Trägerplatte  PPGA  Kunststoff basierende Trägerplatte  Headspreader  „DIE- Plättchen“ mit Alu- oder Kupferplatte abgedeckt
16. Welche Betriebstemperatur sollte eine CPU nicht übersteigen?	CPU`s sollten eine bestimmte Betriebstemperatur von 60 -100°C im Innern nicht überschreiten.
17. Erklären Sie den Begriff TDP und was wird damit festgelegt?	TDP  Thermal Design Power. Die TDP wird vom Hersteller bestimmt und legt fest welche Menge an Abwärme die Kühlung bewältigen muss. (Thermische Verlustleistung)
18. Was gilt es zum Energiehaushalt von Mehrkernprozessoren zu wissen?	Sobald ein Kern nicht ausgelastet ist wird er schlafen gelegt, der Multiplikator und die Spannung werden abgesenkt. Dadurch kann der Energieverbrauch deutlich gesenkt werden.
19. Erklären Sie im Zusammenhang der Luftkühlung eines Prozessors die Begriffe: Heatpipes, Boxed oder In-A-Box.	 Heatpipes  Flüssigkeitgefüllte Wärmerohre zur Ableitung der Wärme  Boxed, In A Box  Prozessor, Kühlkörper Einheit zum Kauf
20. Was ist bei einer lüfterlosen Kühlung von PCs wichtig zu wissen?	CPU`s mit einer TDP von bis zu 120 Watt lassen sich lüfterlos kühlen, es muss jedoch ein stetiger Luftstrom durch das Gehäuse gewährleistet sein.
21. Was bedeutet der Begriff Overclocking?	 Übertackten
22. Was ist der Vorteil einer Wasserkühlung gegenüber einer Luftkühlung?	Bei einer Wasserkühlung kann mehr Abwärme effektiv abgeführt werden da Wasser eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt als Luft. Daneben ist eine Wasserkühlung meist leiser als eine Luftkühlung.
23. Bei speziellen Kühlmethoden gibt es die Kühlung durch Peltier- Elemente oder Phase Change Cooling oder Flüssigstickstoff. Erklären Sie diese Kühlmethoden mit kurzen Worten.	 Peltier-Element  Thermoelektrische Kühlung (z. B.: Kühlbox für Auto)  Phase Change Cooling Verdampfungskühlung, Funktioniert wie eine Klimaanlage  Flüssigstickstoff  Kühlung bis ca. -196 °C.

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