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Commit 5b875f5

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‎11_Modell_CPU.md‎

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@@ -0,0 +1,169 @@
1+
<!--
2+
3+
author: Sebastian Zug & André Dietrich & Fabian Bär
4+
email: sebastian.zug@informatik.tu-freiberg.de & andre.dietrich@informatik.tu-freiberg.de & fabian.baer@student.tu-freiberg.de
5+
version: 0.0.2
6+
language: de
7+
narrator: Deutsch Female
8+
9+
import: https://raw.githubusercontent.com/liascript-templates/plantUML/master/README.md
10+
11+
mark: <span style="background-color: @0;
12+
display: flex;
13+
width: calc(100% + 32px);
14+
margin: -16px;
15+
padding: 6px 16px 6px 16px;
16+
">@1</span>
17+
red: @mark(#FF888888,@0)
18+
blue: @mark(lightblue,@0)
19+
gray: @mark(gray,@0)
20+
-->
21+
22+
# Rechnerarithmetik
23+
24+
**TU Bergakademie Freiberg - Wintersemester 2020 / 21**
25+
26+
Link auf die aktuelle Vorlesung im Versionsmanagementsystem GitHub
27+
28+
[https://github.com/TUBAF-IfI-LiaScript/VL_EingebetteteSysteme/blob/10_CPU_Basis.md](https://github.com/TUBAF-IfI-LiaScript/VL_EingebetteteSysteme/blob/master/10_CPU_Basis.md)
29+
30+
Die interaktive Form ist unter [diesem Link](https://liascript.github.io/course/?https://raw.githubusercontent.com/TUBAF-IfI-LiaScript/VL_EingebetteteSysteme/master/10_CPU_Basis.md#1) zu finden
31+
32+
33+
---------------------------------------------------------------------
34+
35+
** Fragen an die Veranstaltung**
36+
37+
+ Welche Funktionalität sollte eine ALU bereitstellen?
38+
+ Welcher Trade-Off ist mit der Entscheidung über die Wortbreite einer
39+
+ CPU und der Breite des möglichen OP-Codes verbunden?
40+
+ Welche Register gehören zum Programmiermodell eines Rechners?
41+
+ Welche Register sind für das Laden der Programmbefehle erforderlich und wir arbeiten sie zusammen?
42+
+ Erklären Sie die Vorgänge in der Fetch- und Execute-Phase der Befehlsabarbeitung.
43+
44+
<!--
45+
style="width: 80%; min-width: 420px; max-width: 720px;"
46+
-->
47+
```ascii
48+
49+
Abstraktionsebenen
50+
51+
+----------------------------+ -.
52+
Ebene 6 | Problemorientierte Sprache | |
53+
+----------------------------+ |
54+
⎬ Anwendungssoftware
55+
+----------------------------+ |
56+
Ebene 5 | Assemblersprache | |
57+
+----------------------------+ -.
58+
59+
+----------------------------+
60+
Ebene 4 | Betriebssystem | Systemsoftware
61+
+----------------------------+
62+
63+
+----------------------------+
64+
Ebene 3 | Istruktionsset | Maschinensprache
65+
+----------------------------+
66+
67+
+----------------------------+ -. ╔═══════════════╗
68+
Ebene 2 | Mikroarchitektur | | ◀══║ HIER SIND WIR!║
69+
+----------------------------+ | ╚═══════════════╝
70+
⎬ Automaten, Speicher, Logik
71+
+----------------------------+ |
72+
Ebene 1 | Digitale Logik | |
73+
+----------------------------+ -.
74+
75+
+----------------------------+
76+
Ebene 0 | E-Technik, Physik | Analoge Phänomene
77+
+----------------------------+ .
78+
```
79+
80+
---------------------------------------------------------------------
81+
82+
## Ausgangspunkt
83+
84+
## Wortformate
85+
86+
Befehlsformat:
87+
88+
```text @plantUML
89+
@startuml
90+
ditaa
91+
15 12 11 0
92+
+------------+-------------------------------+
93+
|c00F OPCODE | cFF0 Operantenaddresse |
94+
+------------+-------------------------------+
95+
@enduml
96+
```
97+
98+
Datenformat:
99+
100+
```text @plantUML
101+
@startuml
102+
ditaa
103+
15
104+
+-------+------------------------------------+
105+
|cF00 V | cFF0 |
106+
+-------+------------------------------------+
107+
@enduml
108+
```
109+
110+
## Vom Modell ....... zum funktionsfähigen Rechner
111+
112+
```text @plantUML
113+
@startuml
114+
ditaa
115+
+-----------+ Speicherbezogene Komponenten
116+
| Memory |
117+
|c33F |<-----------------------+
118+
+---+-------+ |
119+
| ^ |
120+
15 V | 0 11 | 0
121+
+------+---------------+ +-----------+-----------+
122+
|Memory Buffer Register| |Memory Address Register|
123+
|cAAF | |cAAF |
124+
+----------------------+ +-----------------------+
125+
@enduml
126+
```
127+
128+
```text @plantUML
129+
@startuml
130+
ditaa
131+
+-----------------------------+
132+
|c88F Z-Register |
133+
+-----------------------------+
134+
|cFF4 | Datenpfadbezogene
135+
| | Komponenten
136+
| ALU |
137+
| |
138+
+-----------+-----------------+
139+
| ^
140+
V |
141+
+-----------------+-----------+
142+
|c88F A |
143+
+-----------------------------+
144+
@enduml
145+
```
146+
147+
```text @plantUML
148+
@startuml
149+
ditaa
150+
11 0
151+
+-------------------------------+
152+
| cFF0 Program Counter |
153+
+-------------------------------+
154+
155+
15 12 11 0
156+
+------------+-------------------------------+
157+
|c00F OPCODE | cFF0 Operant |
158+
+------------+-------------------------------+
159+
Instruction Register
160+
161+
+-----------------+
162+
|cF88 | +-----------+ +-------------+
163+
| control unit | |c44F Run FF| |c44F State FF|
164+
| | +-----------+ +-------------+
165+
+-----------------+
166+
167+
Kontrolleinheit bezogene Komponenten
168+
@enduml
169+
```

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