Neumann-Archtitektur - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Was versteht man unter der Van-Neumann-Architektur

a) Unter der Von-Neumann-Architektur versteht man ein Modell eines einfachen Computers. Auf diesem Prinzip basieren die meisten modernen Computer. Die Von-Neumann-Architektur eines Computers wurde von John von Neumann entwickelt

b) Unter der Van-Neumann-Architektur versteht man ein Bus-System (=Leitungsanordnung), wie verschiedene Funktionseinheiten eines Rechners miteinander verbunden werden. Im Gegensatz zu einem modernen Computer verfügt das Von-Neumann-Prinzip eines einfachen Rechners nur ein Adressbus als Bussystem

2) Wie ist ein einfacher Rechner nach der Von-Neumann-Architektur aufgebaut?

a) Nach der Von-Neumann-Architektur ist ein Computer aus vier Einheiten aufgebaut: dem Rechenwerk, Steuerwerk, Speicherwerk und Ein-/Ausgabewerk. Moderner Von-Neumann-Rechner basieren auf dem EVA-Prinzip (Verarbeitung & Ausgabe) und bestehen aus fünf Funktionseinheiten. Hierzu zählen die sogenannten Periphergeräte (die an Ein-/Ausgabewerk angeschlossen sind). Dazu zählen Drucker, Scanner Festplatten und Wechselspeicherlaufwerke

b) Nach der Von-Neumann-Architektur ist ein Computer aus drei Einheiten aufgebaut und folgt dem sogenannten EAV-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe). Die drei Funktionseinheiten eines Von-Neumann-Rechner sind: Steuerwerk, Speicherwerk und Ein-/Ausgabewerk

3) Im Rahmen der Von-Neumann-Archtiketur gibt es eine Verarbeitungseinheit, der sogenannte Prozessor (Central Prozessing Unit, CPU). Diese EInheit regelt die Ablauf und Ausführung der Befehle. Welche Einheiten bilden den Prozessor?

a) Der sogenannte Prozesser in der Von-Neumann-Architektur wird durch Speicherwerk und Ein-/Ausgabewerk gebildet.Die Verbindung zwischen den Komponenten bezeichnet man heute als Bus-System.

b) Der sogenannte Prozesser in der Von-Neumann-Architektur wird durch Rechenwerk und Steuerwerk gebildet, Die Verbindung zwischen den Komponenten bezeichnet man heute als Bus-System.

4) Was sind die Vorteile von "Von-Neumann-Rechnern" im Vergleich zu den Vorgänger-Modellen (z.B. Zuse Z3)?

a) In einem Von-Neumann-Rechner werden alle Befehle und Daten über das sogenannte Bus-System geführt. Dieses Bus-System besteht aus Steuerbus, Adressbus und Datenbus.Daher hat ein Von-Neumann-Rechner eine 3x so hohe Taktfrequenz wie andere Modelle zu damaligen Zeit.

b) Bei dem Von-Neumann-Rechner handelt es sich um das Modell eines programmierbaren Rechner (vergleichbar dem Zuse Z3). Im Gegensatz zu den andern (Vorgänger) Architekturen werden Programme und Daten in einem gemeinsamen Speicher abgelegt. Das bedeutet, Code kann als Programm oder als Daten interpretiert werden, da diese im selben Speicher gespeichert sind und nicht unterschieden werden können. Das heißt, dass nach der Von-Neumann-Architektur Computer unabhängig von dem zu lösenden Problem sind (=> Universalrechner)

5) Was sind die Nachteile von "Von-Neumann-Rechnern"?

a) Im Von-Neumann-Rechner werden alle Befehle und Daten über das Bus-System geführt (Steuerbus, Adressbus, Datenbus). Der Nachteil hierdurch ist, dass es nur einen Datenbus und nur einen Adressbus gibt.Daher laufen nun Befehle und Daten über nur einen Bus. Man spricht hier auch vom "Von-Neumannschen-Flaschenhals".

b) Im Vergleich zu anderen Rechnern (wie z.B. dem Zuse 3) ist der Von-Neumann-Rechner aufgrund seiner Architektur wesentlich größer, da er mehr Funktioneinheiten umfasst.

6) Wo liegt der Unterschied der Von-Neumann-Architektur zur Harvard-Architektur?

a) Bei der Harvard-Architektur sind Befehlsspeicher und Datenspeicher voneinander getrennt. Das bedeutet, dass die Steuerung über getrennte Busse,wodurch Befehle und Daten gleichzeitig verarbeitet werden. Bei einer Von-Neumann-Architektur sind hierzu zwei aufeinanderfolgende Prozese notwendig.

b) .Bei der Harvard-Architektur bilden Befehlsspeicher und Datenspeicher einen gemeinsamen Speicher. Das bedeutet, dass die Steuerung über einen Bus luft,wodurch Befehle und Daten gleichzeitig verarbeitet werden.

7) Was sind die "Arbeits-" Prinzipien der "Von-Neumann-Architektur"?

a) Die wesentlichen Prinzipen eines "Von-Neumann-Architektur" sind: Alle Daten sind binär (Zustände 0 und 1) codiert. Programm und Daten sind in demselben Speicher abgelegt. Der Speicher ist in Zellen gleicher Größe geteilt, die fortlaufend nummeriert sind (=> Adressierung von Daten)

b) Die wesentlichen Prinzipen eines "Von-Neumann-Architektur" sind: Alle Daten sind nach dem Hexadezimalprinzip codiert Befehle und Daten werden über verschiedene Bus-Systeme geleitet Der Speicher ist fortlaufend nummeriert

Test – Von-Neumann-Architektur

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