Rechnerarchitektur  – Computer architecture Die Rechnerarchitektur - wie ist ein Rechner überhaupt aufgebaut?

Damit es nicht zu sehr Verwirrend ist beschränke ich mich nur auf den von Neumann-Rechner deren Aufbau, Grundelemente des von Neumann-Rechners sowie Leitwerk und dem Rechenwerk.

Der von Neumann-Rechner:
95% alle derzeit installierten Rechenanlagen (PC´s usw.) arbeiten nach dem vom ungarisch-amerikanischen Mathematiker John von Neumann (geb. 1903-1957) in den 40er Jahren von ihm entwickeltem Rechnerkonzept.
Neumann unterscheidet dabei bei einer Anlage die folgenden Komponenten:

  • Zentaralprozessor
  • Ein- und Ausgabeteile für Daten, Informationen und Befehlen
  • Daten – und Programmspeicher

Der Zentralprozessor (CPU: central processing unit) gliedert sich auf in

  • ein Leitwerk und
  • ein Rechenwerk.

Dies ist mal eine Übersicht des eigentlichen Aufbaus eines Von Neumann-Rechners/Anlage mit ihren einzelnen unterschieden die man mit anderen Konzepten/Rechnerarten unterscheiden kann.

Aufbau:
Das im Zentralspeicher vorliegende Programm steuert den Prozessor, der folgende Operationen ausführt/bewältigt.

  1. Verknüpfung von Daten aus dem Zentralspeicher.
  2. Steuerung des Programmablaufs, unter Beachtung von Programmverzweigungen, Schleifen, Sprüngen.
  3. Datenführungen im Rechner.

Im Zentralprozessor sind eindeutig zwei wesentliche Komponenten zu unterscheiden:

  • Im Rechenwerk werden die Rechenoperationen durchgeführt.
  • Im Leitwerk wird die Steuerung der Befehlsabfolge, die Entschlüsselung der Befehle und die Durchführung der notwendigen Maßnahmen zur Einleitung der Befehlsausführung übernommen.

Das Rechenwerk übernimmt die für das Leitwerk durchzuführenden Optionen. Mann kann sagen Das Rechenwerk Analysiert die Optionen und gibt diese an das Leitwerk weiter, dass Leitwerk übernimmt die vom Rechenwerk Analysierten Daten und Verarbeitet sie entsprechend.

Hier jetzt zum Überblick die beiden wesentlichen Komponenten des Zentralprozessors in ihren einzelnen Funktionen. Sowie Arbeitsabläufen.

Leitwerk:
Die Ablaufsteuerung ist der wichtigste Leitwerkteil ohne ihn kann man die Daten (Optionen) nicht Verarbeiten.
Sie (Leitwerk) kann als fest verdrahtetes Schaltwerk oder als ein Mikroprogrammiertes Steuerwerk gestalten/benutzt werden/sein.

Rechenwerk:
Es führt alle arithmetischen und logischen Verknüpfungen durch.
Die (ALU) arithmetisch-logische Einheit ist im Rechenwerk Zentral eingebaut (Mitte). Die Typischen Operationen der ALU sind:

  • logische und arithmetische Verknüpfungen,
  • Rotations- und Schiebeoperationen,
  • Register-Manipulationen u. Bit- Veränderungen.

Das war eine mehr oder weniger („versucht Verständlich zu machen“) eine der vielen Rechenarten bzw. Rechnerarchitekturen die es gibt. Die von John Neumann Rechenarchitektur ist einer der Leichts verständlicheren Rechenarten. Außerdem besitzen die meisten Heim- PC´s diese Art der Rechnerarchitektur.

Wer noch mehr an den Rechnerarchitekturen interessiert ist, der sollte entweder in google.de das Wort Rechnerarchitektur oder ähnlichen eingeben. An sonsten in einen der vielen Enzyklopedien nachschlagen. Wie z.B. wikipedia.de oder MSN – Encarta.

Artikel von: Alexander Heyderich

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