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Rechnerorganisation I

von Prof. Dr. Harald Richter

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Beschreibung

Die Vorlesung besteht aus den drei Teilen A, B und C. In Teil A sollen die Studierenden die Grundlagen der Rechnerarchitektur kennenlernen. In Teil B ist das Lernziel die Peripherieeinheiten eines Prozessors. In Teil C lernen die Studierenden die Architektur von RISC-Rechnern mit Schwerpunkt auf Verfahren zur Beschleunigung der Befehlsausführung.

4.2015

Vorlesungsaufzeichnungen

29.09.201601:31:191.186
Vorlesung 1: Übersicht zu den Prozessorfamilien, Grundlagen der Rechnerorganisation
29.09.201601:31:44472
Vorlesung 2: Grundlagen der Rechnerorganisation
29.09.201601:32:11327
Vorlesung 3 : Grundlagen der Rechnerorganisation
Rechenwerke, Registerspeicher, Zähler
29.09.201601:31:59296
Vorlesung 4: Grundlagen der Rechnerorganisation
Moore Automatik, Speicher, Bussysteme, Peripherie
29.09.201601:31:47224
Vorlesung 5: Grundlagen der Rechnerorganisation
Fesplatten, von Neumann Maschine, Steuereinheiten
29.09.201601:02:27128
Vorlesung 6: Grundlagen der Rechnerorganisation
Embedded Controller, DMA (Direct Mermory Access), Eigener I/O Adressraum, Polling, Interrupts
29.09.201647:59133
Vorlesung 7: Grundlagen der Rechnerorganisation, Die Zentraleinheit (CPU)
29.09.201654:57140
Vorlesung 8: Die Zentraleinheit (CPU)
29.09.201601:33:47152
Vorlesung 9: Cisc Prozessoren, Caches
Orhogonaler Befelssatz, CISC-Prozessoren, Register/Speicher Architektur, Caches
29.09.201601:23:36110
Vorlesung 10: Caches, Virtueller Hauptspeicher und Speicherverwaltung
29.09.201601:30:2488
Vorlesung 11: Virtueller Hauptspeicher und Speicherverwaltung, Risc Prozessoren
29.09.201601:29:55115
Vorlesung 12: Beschleunigung der Befehlsausführung bei RISC-Prozessoren
Pipelining: Pipeline-Prinzip, Mit und ohne Pipelining, Raum-Zeitdiagramm für den Durchlauf eines Befehls, Vergleich ohne/mit Pipelining, Maße bei einer Pipeline, Speedup (Beschleunigung), Arithmethisches-, Phasen- und Befehls-Pipelining, Superpipelining, Vorteil von Superpipelining, Nachteil von Superpipelining, Blasenfreie Pipeline, Steuerflusskonflikte; Sprungvorhersage (Branch Prediction): Branch Unit, Branch Target Cache (Sprungzielspeicher), Aufgabenverteilung Sprungvorhersage/Sprungzielvorhersage, Vorteil von Sprungvorhersage + Sprungzielvorhersage, Nachteil von Sprungvorhersage + Sprungzielvorhersage, Maximale Beschleunigung der Befehlsausführung
29.09.201601:31:2595
Vorlesung 13: Beschleunigung der Befehlsausführung bei RISC-Prozessoren
Branch Target Cache, Sprungzielvorhersage, Statische Vorhersage, Prepare to branch, Assume Backward Branches as taken, Dynamische Vorhersage, Branch History Table. Pattern History Table, Verbesserte adaptive Sprungvorhersage, Mehrfache Sprungzielvorhersage, Beispiel Pentium 2, G-Shove Mode, Agrees Mode, Prädikatierung
29.09.201601:28:2183
Vorlesung 14: Beschleunigung der Befehlsausführung bei RISC-Prozessoren, Grenzen der Beschleunigung im Falle von Pipelining, Hinausschieben der Grenzen durch Scoreboarding und Tomasulo
Prädikatierung, Grenzen der Beschleunigung im Falle von Pipelining, Ressourcenkonflikt, Datenflusskonflikt, Write-After-Read Konflikt, Write-After-Write Konflikt, Hinausschieben der Pipelinegrenzen durch Scoreboarding und Tomasulo, Scoreboarding, Tomasolu
29.09.201638:4372
Vorlesung 15: Hinausschieben der Pipeline-Grenzen durch Scoreboarding und Tomasulo
Tomasulo Register