Informatikmaterialien  von Tino Hempel

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	Richard-Wossidlo-Gymnasium Ribnitz-Damgarten Fachbereich Informatik

Umsetzung der John-von-Neumann-Architektur

Zentraleinheit

Die Komponenten Rechenwerk und Steuerwerk sowie Grundelemente des Speichers (Register) der Von-Neumann-Architektur werden in der Zentraleinheit (CPU - Central Processing Unit) vereint. Alle Rechenoperationen werden im Rechenwerk mit Hilfe der Register vorgenommen. 

Ein angeschlossener Taktgeber sorgt für die schrittweise Arbeit der CPU und des gesamten System. Die Erhöhung der Taktfrequenz ist eine Möglichkeit, die Arbeitsgeschwindigkeit zu verbessern. Allerdings sind hier Grenzen gesetzt, da die Operationen zeitlich aufeinander abgestimmt sind.

Ein Beispiel für eine CPU ist der Z80-Prozessor der Firma Zilog. Diese CPU hat eine Verarbeitungsbreite von 8 Bit und war um 1980 die populärste CPU auf dem Markt. Sie wurde insbesondere auch als U 880 in vielen Computern der Ostblockstaaten eingesetzt. Sie ist auch heute noch in Automaten und einfachen Steuerungsgeräten im Einsatz.

BUS (Binary Unit System)

Wir unterscheiden drei Busse:

• Adressbus
  gibt die Nummer (Adresse) der Speicherzelle oder des I/O-Ports an
• Datenbus
  dient der Übermittlung der Daten vom/zum Speicher bzw. der I/O-Unit (Ports)
• Steuerbus
  legt u. a. fest, ob
• Daten verschickt (WRITE/WR) oder
• Daten gelesen (READ/RD) werden und ob
• der Zugriff auf den Speicher (MEMORY REQUEST/MREQ) oder
• der Zugriff auf die I/O-Unit (I/O-REQUEST/IORQ) geschieht
• ein Befehl beginnt (M1)
• die CPU angehalten wurde (HALT)
  

Minimalcomputer - LC 80

Der LC 80 (Lerncomputer mit Z80-Prozessor) zeigt sehr anschaulich eine Minimalumsetzung der von-Neumann-Architektur. Die CPU vereint Rechenwerk und Steuerwerk. Als Speicher stehen statischer  Arbeitsspeicher und Festwertspeicher für das Betriebssystem zur Verfügung. Die I/O-Unit (3 Schaltkreise) ermöglichen den Anschluss von Tastatur, 7-Segment-Anzeige und Erweiterungsports (am rechten Bildrand) 

Quellen:

• Duden Informatik. Ein Sachlexikon für Studium und Praxis. 2., vollst. überarb und erw. Auflage. Mannheim: Dudenverlag, 1993. Eintrag: Von-Neumann-Rechner.
• Engelmann, L. (Hrsg.): Informatik. Gymnasiale Oberstufe. Berlin: Verlag DUDEN PAETEC GmbH, 2006.
• Wikipedia. URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Von-Neumann-Architektur [10.08.2007]
• Foto von John von Neumann: Wikipedia. URL: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/JohnvonNeumann-LosAlamos.jpg [10.08.2007]
  
• Abbildung 1: Wikipedia. URL: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/d/db/Von-Neumann_Architektur.svg/333px-Von-Neumann_Architektur.svg.png [10.08.2007]

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