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Grundbegriffe
DVS (Datenverarbeitungssystem):
Programmgesteuerte digitale Systeme zur numerischen und nichtnumerischen Datenverarbeitung = "Computersysteme". Hier: nur Systeme mit flexibler Programmsteuerung, d.h. programmierbare Systeme = Universalrechner. Im Zusammenhang mit Datenverarbeitung versteht man unter einem "System" praktisch immer die Kombination aus "Hardware" (DV-Anlage, Geräte) und "Software" (darauf ablaufende Programme)!  Computer Nach Abmessung, Preis und (bedingt) Leistungsfähigkeit unterscheidet man zwischen: - Groß-Computer (DV-Anlagen, "Mainframe"): Rechner für große wissenschaftliche und kommerzielle Rechenzentren, die in der Regel in klimatisierten Räumen stehen müssen und eine eigene Stromversorgung besitzen.
- Mini-Computer: Laborrechner, Prozessrechner für wissenschaftliche und technische Anwender (z.B. auch NC-Steuerungen) oder Systeme der mittleren Datentechnik (MDT) im kommerziellen Bereich.
- Mikro-Computer: Sehr kompakte Systeme auf der Basis integrierter Steuer- und Verarbeitungsbausteine (Mikroprozessoren) und Speicher (VLSI und ULSI-Bausteine) für allgemeine und spezielle DV-Anwendungen
(z. B. Steuerung, Regelung):
- Tisch-/Personal-Computer (PC),
- Homecomputer,
- Einplatinen-Computer,
- Ein-Chip-Computer.
Die Grenzen sind nicht eindeutig, sondern unscharf und
ständigen Veränderungen unterworfen. Mikrocomputer
reichen in der Leistung immer mehr an Minis heran und diese an die
Großrechner ("Superminis").
Die Grundprinzipien der Struktur und die Arbeitsweise
sind bei allen DV-Systemen weitgehend ähnlich, zum Teil sogar
gleich. Auch komplexe Strukturen der Großrechner werden
zunehmend auf Mini- und Mikrocomputer übertragen. Gleichzeitig
entwickelt sich eine neue Klasse oberhalb der Großrechner,
die "Supercomputer" (z.B. Cray, Suprenum).
Dieses Skript beschränkt sich auf DVS mit
"klassischer" Struktur (siehe später). Auf
Systeme mit neuen komplexeren Strukturen (Feldrechner,
Mehrprozessor-Systeme, Transputer, Rechnernetze, etc.) kann nur
andeutungsweise eingegangen werden.
Ursprünglich dienten Computer als Hilfsmittel zum Rechnen,
wurden also in der numerischen DV eingesetzt (selbst der Name
"Computer" stammt von einer Berufsbezeichnung her;
"Computer" waren Leute, die z.B. in der Astronomie, bei
Volkszählungen oder in Versicherungen Berechnungen
durchführten).Inzwischen hat der Einsatz von nichtnumerischen
Daten fast höhere Bedeutung erlangt (z.B. Textverarbeitung,
Datenbanken ® Handhaben von Datenstrukturen). Durch geeignete
Codierung lassen sich nichtnumerische Informationen genau wie
Zahlen auf binäre Werte (Bitfolgen) abbilden. ®
Erweiterung der "Rechner" auf universelle DV-Systeme.
Die Grundfunktionen eines Computers (= DVS) sind
von Informationen. Je nach Anwendung stehen eine oder mehrere
dieser Aufgaben im Vordergrund.
Grundsätzlich gilt:
Auch bei der nichtnumerischen DV wird gerechnet (ausführen
von logischen und arithmetischen. Operationen) und auch bei der
numerischen DV gibt es Datenstrukturen. Die Bereiche sind nicht zu
trennen.
RISC "Reduced Instruction Set Computer"
(Computer mit eingeschränktem Befehlssatz)
Hat man anfangs versucht, beim Design neuer Prozessor-Chips immer
mehr und immer leistungsfähigere Befehle zu integrieren, so
wird beim RISC-Prozessor der umgekehrte Weg beschritten.
Für jeden Befehl des Prozessors gibt es eine fest
verdrahtete Folge von Ablaufschritten im Chip, das Mikroprogramm.
Je komplexer und mächtiger ein Befehl ist, desto mehr
Einzelschritte muss das Mikroprogramm auf den Chip durchlaufen und
desto mehr Taktzyklen sind notwendig, bis der Prozessor den
nächsten Befehl verarbeiten kann. So liegt z.B. beim Prozessor
8088 die Zahl der Taktzyklen für einen Befehl zwischen 2 und
190.
RISC-Prozessoren haben einen kleinen Befehlssatz, bei dem aber
fast alle Befehle innerhalb eines einzigen Taktzyklus
ausgeführt werden können. Das bedeutet auch eine
Vereinfachung des Chips und erreicht auf diese Weise Taktfrequenzen
von mehr als 60 MHz.
Transputer
Transputer sind RISC-Chips, die einen sehr schnellen
RAM-Speicher mit auf dem Chip haben und über speziellen
Einheiten vernetzbar sind. Auf einem Transputer-Chip (z. B. dem
T800) gibt es eine ganze Reihe von verschiedenen Einheiten.
- 32-Bit-Prozessor,
- 64-Bit-Arithmetik-CPU,
- 4-KByte-RAM,
- Speicherinterface (bis 4 Gigabyte)
- Prozess-Dispatcher
- 4 Links
Links sind
Serielle Schnittstellen, auf denen die Daten mit bis zu 20
Megabit/s übertragen werden können. Über die Links
steht der Transputer mit anderen Transputern und mit der
Außenwelt in Verbindung. Über sie gelangen Programme und
Daten in den Transputer und wieder heraus. Transputer lassen sich
über die Links zu beliebigen Strukturen verketten und mittels
eines speziellen Link-Adapters an "ganz normale"
Computersysteme anschließen.
Informationseinheiten
- Bit (binary digit):
(Dualziffer, Binärziffer)
Bit ist die Kurzform für Binärziffer und wird auch als
Kurzform für Dualziffer verwendet. Ein Bit (groß
geschrieben) ist die kleinste Darstellungseinheit für
Binärcodes und binäre Daten (Binärzeichen).
Bit ist die Maßeinheit für die Anzahl der
Binärentscheidungen. In der Informationstheorie werden alle
logarithmisch definierten Größen, wie
Entscheidungsgehalt, Informationsgehalt, Redundanz in bit
(klein geschrieben!) ermittelt, wenn der Logarithmus zur Basis 2
(Logarithmus Dualis, Kurzform ld) genommen wird.
- Byte:
Eine Folge von zusammen betrachteten acht Binärziffern, die
zur Darstellung eines Zeichens im Rechner verwendet werden
können. Die Codierung der Zeichen kann auf verschiedene Weise
erfolgen.
Die Arbeitsspeicher der heutigen Rechner (vor allem der
Mikrocomputer) sind meist byteweise organisiert, d.h. Transporte
vom und zum Speicher erfolgen byteweise parallel oder parallel in
Vielfachen eines Bytes (16 oder 32 Bit ® Speicherwort).
- Wort:
Eine Folge von Zeichen, die in einem bestimmten Zusammenhang als
eine Einheit betrachtet wird.
Ein wichtiger Zusammenhang, in dem dieser Begriff verwendet
wird, ist der des Speicherwortes (Speicherstelle). Enthält das
Speicherwort einen Befehl, so spricht man von einem Befehlswort.
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DIENSTE
