Dieses Buch ist aus einem Skript entstanden, das ich für meine Vorlesungen an der Fachhochschule Konstanz und an der Berufsakademie Ravensburg erstellt habe. Es richtet sich vor allem an Studierende der Informatik und auch der Elektrotechnik. Das Buch ist für das Selbststudium geeignet. Das Ziel des Buches ist, die Abläufe in einem Rechner deutlich zu machen. Dazu werden die Zusammenhänge so tiefgehend erklärt, wie es für ein Verstehen wirklich notwendig ist. Bei dem so umfangreichen Thema Rechnerarchitektur ist es, beson ders bei einem so kompakten Buch, eine Gratwanderung zwischen einem zu allge meinen Überblick auf der einen Seite und dem weiten Feld der spezifischen, meist recht kurzlebigen Details auf der anderen Seite. Bei der Themenauswahl diente als Orientierung, was an Prinizipien und Strukturen für ein tiefgehendes Verständnis, zum Erkennen von Zusammenhängen und für eine Beurteilung der heutigen und zukünftigen Techniken wichtig ist. Dabei weisen Beispiele und Anmerkungen auch auf aktuelle Realisierungen hin. Nach einer kurzen Einführung und den wichtigsten Daten der Rechnergeschichte folgt die ZahlendarsteIlung in einem Rechner. Das Hauptkapitel ist der von Neu mann Rechnerarchitektur gewidmet. Dabei bildet seine Architektur den Leitfaden: von der CPU über den Speicher und die internen Datenwege bis zu den Ein- / Aus gabeeinheiten. Es folgt ein Kapitel über alternative System- und Prozessorstruktu ren. Nach einem Überblick über die wichtigsten externen Schnittstellen wird im letzten Kapitel mit dem maschinenorientierten Programmieren die Zusammenarbeit zwischen Hard- und Software dargestellt.

Kompakte Prinzipdarstellung der Rechnerarchitektur mit aussagekräftigen Abbildungen

Autorentext

Dipl.-Ing. Helmut Malz ist Lehrbeauftragter an der FH Konstanz und der Berufsakademie Ravensburg.

Klappentext

Die Rechnerarchitektur ist heute immer noch von der von Neumann-Architektur geprägt. Deshalb wird zunächst der Aufbau eines von Neumann-Rechners schrittweise erklärt. Der Leser soll nach der Lektüre des Buches verstehen, wie die einzelnen Hardware-Komponenten funktionieren und wie sie miteinander kommunizieren. Wichtig für das Verständnis eines Rechners ist ebenfalls, wie Befehle in Maschinensprache oder in einer höheren Programmierspache von der Hardware analysiert und ausgeführt werden. Prinzipien und Strukturen sollen erklärt werden und nicht spezielle Realisierungen, die sich schnell wieder ändern können.

Inhalt

1. Einführung und Grundbegriffe.- 1.1 Vereinbarung.- 1.2 Was bedeutet Rechnerarchitektur?.- 1.3 Aufgaben eines Datenverarbeitungssystems.- 1.4 Einfaches Funktionsmodell.- 1.5 Schichtenmodell.- 1.6 Benutzeroberflächen.- 1.7 Betriebssystem.- 1.8 Schnittstelle zur Hardware.- 1.9 Analog- und Digitalrechner.- 2. Geschichtliche Entwicklung.- 2.1 Wichtige Entwicklungsschritte.- 2.2 Prinzip des Schickardschen Rechners.- 3. Zahlensysteme und ASCII-Zeichen.- 3.1 Dezimalsystem.- 3.2 Dualsystem.- 3.3 Darstellung von negativen Zahlen.- 3.4 Reelle Zahlen.- 3.5 Andere Binärcodes.- 3.6 Oktal- und Hexadezimalcode.- 3.7 ASCII-Code.- 3.8 Zusammenfassung der Zahlensysteme.- 4 Von Neumann-Rechnerarchitektur.- 4.1 Aufbau eines von Neumann-Rechners.- 4.2 Zentrale Recheneinheit.- 4.3 Speicher.- 4.4 Interne Datenwege.- 4.5 Ein- und Ausgabe-Einheiten.- 4.6 Verbesserung an der von Neumann Architektur.- 5 System- und Prozessorstrukturen.- 5.1 Mikroprozessor-Systeme.- 5.2 RISC-Architektur.- 5.3 Transputer.- 5.4 Parallele Strukturen bei Einprozessorsystemen.- 5.5 Klassifizierungsschema von Rechenautomaten.- 6. Schnittstellen.- 6.1 Unterscheidungskriterien.- 6.2 Die wichtigsten Schnittstellen.- 7. Maschinenorientiertes Programmieren.- 7.1 Assembler- und höhere Programmiersprache.- 7.2 Die maschinenorientierte Sprache.- 7.3 Hardware-Merkmale der 80×86-Familie.- 7.4 Struktur der Assemblerbefehle und Programmaufbau.- 7.5 Adressierung.- 7.6 Befehlssatz.- 7.7 Der Debugger.- 7.8 Vom C-Programm zum Maschinenprogramm.- Anhang: Befehlssatz des 8086.- Sachwortverzeichnis.