Von Neumann Rechner
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Der Von-Neumann-Rechner (VNR), benannt nach John von Neumann, stellt ein grundlegendes Architekturprinzip dar, das bereits seit 1946 Bestand hat. Die Langlebigkeit dieses Konzeptes basiert auf der einzigartigen Kombination von Einfachheit und Flexibilität.
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Merkmale
Der Von-Neumann-Aufbau kann durch einen geringen Speicherbedarf und eine sequentielle Arbeitsweise charakterisiert werden. Erst durch die flexiblen Einsatzmöglichkeiten sind die großen Stückzahlen möglich geworden. Die Einfachheit orientiert sich an einem minimalen Hardwaraufwand nicht nur in Bezug auf die CPU, da der Befehls- und Datenprozessor integriert sind. Der Arbeitsspeicher kann mit Maschinenprogrammen und Daten belegt werden und mit der Input- und Output-Schnittstelle (I/O) ist eine Verbindung zu Peripherie-Geräten möglich ( Kommunikation Rechner <-> Umwelt). Selbstmodifizierender Code kann erzeugt werden. Der Datentransport erfolgt über einen Bus, wodurch eine Verbindung zwischen mehreren logischen Einheiten des Rechners vorhanden ist. Der Flaschenhals des VNR besteht im Datenbus.
Interne Architektur
Steuerwerk
Das Steuerwerk besteht aus den Funktionseinheiten Befehlsregister, Decoder und Controller / Sequenzer mit Maschinenzyklussteuerung, Zeitsteuerung und Ablaufsteuerung. Es steuert den gesamten Ablauf aller Operationen, die bei der Abarbeitung eines Befehls anfallen. Außerdem liefert das Steuerwerk die Steuersignale für den Verkehr mit I/O-Bausteinen des Mikrocomputersystems.
Registerwerk
Register sind Speicher, die bei der Verarbeitung von Daten, z.B. zur Speicherung von Zwischenergebnissen, Basisadressen oder oft benutzten Werten eingesetzt werden. Der Befehlszähler ist ein 16-bit Register, das die Adresse des nächsten abzuarbeitenden Befehls enthält.
Rechenwerk
Das Rechenwerk verarbeitet 8-bit Worte in der Arithmetical and Logical Unit (ALU) im Zusammenwirken mit dem Akkumulatorregister, dem 8-bit Zwischenspeicher, dem 5-bit Flagregister. In der ALU werden arithmetische, logische und Schiebe-Operationen durchgeführt. Der Akkumulator übernimmt bei sämtlichen Operationen die Zwischenspeicherung des 1. Operanten. Das Zwischenspeichern des 2. Operanten, z.B. bei arithmetischen Operationen übernimmt der Zwischenspeicher. Ergebnisse werden zurück in den Akkumulator geschrieben. Die 5 Flags des Flagregisters zeigen gemeinsam den Status der letzten Rechenoperation an: Zero, Carry, Sign, Parity, Auxiliary Flag.
Weblinks
- http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/baukasten/DA/VNR_Einleitung.html - Von-Neumann-Rechner
