Prozessor, Speicher und Bus
Der Prozessor holt, decodiert und führt Befehle aus. Der Bus verbindet ihn mit dem Speicher.
Das lernst du heute
- Ich kenne den Ablauf: holen, decodieren, ausführen.
- Ich kann ein kurzes Maschinenprogramm Schritt für Schritt verfolgen.
- Ich kann aus der Busbreite die Zahl der Speicherzellen berechnen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Der Von-Neumann-Rechner
Der Prozessor arbeitet Befehle nacheinander ab. Jeder Befehl durchläuft drei Schritte: holen, decodieren, ausführen. Das Steuerwerk holt den Befehl aus dem Speicher. Es decodiert, was er bedeutet. Das Rechenwerk führt ihn aus. Ein einfaches Modell hat einen Zwischenspeicher, den Akku, in dem das Rechenergebnis steht. Der Adressbus sagt dem Speicher, welche Zelle gemeint ist. Der Datenbus transportiert den Inhalt. Ein Adressbus mit 8 Leitungen kann 2 hoch 8 = 256 Zellen ansprechen, mit 10 Leitungen 1024 Zellen.
| Adresse | Befehl |
|---|---|
| 0 | LADE 5 |
| 1 | ADDIERE 4 |
| 2 | SPEICHERE 7 |
Das Modellprogramm verfolgen
- Adresse 0: LADE 5. Der Akku wird 5.
- Adresse 1: ADDIERE 4. Der Akku wird 5 + 4 = 9.
- Adresse 2: SPEICHERE 7. Der Inhalt des Akkus (9) kommt in Zelle 7.
- Ergebnis: Zelle 7 enthält die 9.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Befehl holen.
Befehl decodieren.
Befehl ausführen.
Ein Beispiel
Eine Bibliothekarin liest eine Bestellung (holen), versteht sie (decodieren) und bringt das Buch (ausführen). Dann kommt die nächste Bestellung.
Schritt für Schritt
Wir verfolgen LADE 12, SUBTRAHIERE 5, ADDIERE 3.
- LADE 12: Akku ist 12.
- SUBTRAHIERE 5: Akku ist 12 − 5 = 7.
- ADDIERE 3: Akku ist 7 + 3 = 10.
- Am Ende steht 10 im Akku.
Mit einem Bild erklärt
| Befehl | Akku danach |
|---|---|
| LADE 12 | 12 |
| SUBTRAHIERE 5 | 7 |
| ADDIERE 3 | 10 |
Zur Grundlage zurück
- Der Von-Neumann-Rechner – Du kennst den Von-Neumann-Rechner.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Welchen Wert hat der Akku nach dem Programm LADE 5, ADDIERE 4?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne 5 + 4.
Lösung ansehen
Lösung: 9
5 + 4 = 9.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Welchen Wert hat der Akku am Ende von LADE 12, SUBTRAHIERE 5, ADDIERE 3?
Zeig mir den ersten Schritt
12 − 5 = 7, dann + 3.
Lösung ansehen
Lösung: 10
12 − 5 = 7, 7 + 3 = 10.
Tipp: Schreibe nach jedem Befehl den Akku-Wert auf, wie in einer Spurtabelle.
Merksatz: Befehlszyklus: holen, decodieren, ausführen. Adressbus wählt die Zelle, Datenbus transportiert den Inhalt.
Typischer Fehler: Viele verwechseln die Adresse einer Zelle mit ihrem Inhalt. In Zelle 7 steht hier die Zahl 9.
Mini-Quiz
6 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Frage 1 LADE 20, SUBTRAHIERE 8, SPEICHERE 3: Welche Zahl steht danach in Zelle 3?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne zuerst 20 − 8.
Lösung ansehen
Lösung: 12
20 − 8 = 12. Dieser Wert wird in Zelle 3 gespeichert.
Frage 2 LADE 2, dann dreimal ADDIERE 2. Welchen Wert hat der Akku am Ende?
Zeig mir den ersten Schritt
2 plus 2, dann noch zweimal plus 2.
Lösung ansehen
Lösung: 8
2 + 2 + 2 + 2 = 8.
Frage 3 Ein Adressbus hat 8 Leitungen. Wie viele Zellen kann er ansprechen?
Zeig mir den ersten Schritt
Verdopple achtmal ab 1.
Lösung ansehen
Lösung: 256
2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 256.
Lösung ansehen
Lösung: holen, decodieren, ausführen
Lösung ansehen
Lösung: Den Inhalt einer Speicherzelle
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Geschafft
Der Prozessor führt Befehle im Zyklus holen, decodieren, ausführen aus. Der Bus verbindet Prozessor und Speicher. Mit n Adressleitungen sind 2 hoch n Zellen ansprechbar.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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