Rechnerorganisation, Vorlesung, SS2015
by Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Der Inhalt der Lehrveranstaltung umfasst die Grundlagen des Aufbaus und der Organisation von Rechnern; die Befehlssatzarchitektur verbunden mit der Diskussion RISC - CISC; Pipelining des Maschinenbefehlszyklus, Pipeline-Hemmnisse und Methoden zur Auflösung von Pipeline-Konflikten; Speicherkomponenten, Speicherorganisation, Cache-Speicher; Ein-/Ausgabe-System und Schnittstellenbausteine; Interrupt-Verarbeitung; Bus-Systeme; Unterstützung von Betriebssystemfunktionen: virtuelle Speicherverwaltung, Schutzfunktionen.
Episodes
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 23.04.2015, Vorlesung 03
03: Vorlesung | 00:00:07 Kapitel 2: Anforderungen höherer Programmiersprachen: Die Programmiersprache C 00:00:55 Humanoids@KIT 00:08:24 Kapitel 2: Anforderungen höherer Programmiersprachen: Die Programmiersprache C 00:09:01 Vom Quellcode zum ausführbaren Programm 00:11:14 2.3 Grundlagen…
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 28.04.2015, Vorlesung 04 (Übung 1)
04: 1.Übung | 00:00:09 Übersicht für 1. Übung 00:01:19 2.2 Darstellung negativer Zahlen 00:03:59 Darstellung mit Betrag und Vorzeichen 00:10:20 Eierkomponenten-Darstellung 00:18:24 Zweierkomplement-Darstellung 00:37:52 Zahlen in Zweierkomplement 00:38:38 Addition von ZK-Zahlen 00:40:40 Subraktion...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 30.04.2015, Vorlesung 05
05: Vorlesung | 00:00:07 3.2 Darstellung negativer Zahlen 00:01:30 Darstellung mit Betrag und Vorzeichen 00:04:39 Eierkomplement-Darstellung 00:08:55 Zweierkomplement-Darstellung 00:18:19 Beispiel 00:20:31 Offset-Dual- (Exzess- ) Darstellung 00:20:36 Beispiel 00:25:58 Zusammenfassung der...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 05.05.2015, Vorlesung 06
06: Vorlesung | 00:00:08 Ausführungsmodelle 00:19:58 Architektur (ISA) 00:24:28 Datentypen 00:25:53 Datentypen: Gleitkommazahlen 00:27:28 Datentypen 00:32:13 Speicheradressierung 00:48:10 Architektur (ISA) 00:57:43 4.2 Befehlssatz 01:08:49 4.2 Befehlsformate 01:20:34 Befehlsformate des...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 07.05.2015, Vorlesung 07 (Übung 2)
07: 2.Übung | 00:00:10 Übung 2 | Mikroprogrammierung, MIMA-Architektur, Einführung in die Assembler-Programmierung 00:01:04 Organisationsprinzip des von Neumann Rechners 00:03:23 Zentraleinheit 00:04:32 Zentraleinheit: Leitwerk 00:05:32 Zentraleinheit: Rechnerwerk 00:08:42 Hauptspeicher 00:13:19...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 12.05.2015, Vorlesung 08
08: Vorlesung | 00:00:08 4.3 Adressierungsarten 00:06:42 4.3.1 Register-Adressierung 00:07:44 Implizite Adressierung 00:10:03 Flag-Adressierung 00:25:07 Explizite Register-Adressierung 00:26:32 4.3.2 Einstufige Speicher-Adressierung 00:33:23 Unmittelbare Adressierung (imitate Adressen) 00:42:25...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 19.05.2015, Vorlesung 09
09: Vorlesung | 00:00:07 Register-indirekte Adressierung 00:01:35 Indizierte Adressierung (indexed addressing) 00:01:43 Speicher-relative Adressierung 00:05:41 Visualisierung: Register-Adressierung und Einstufige Speicher-Adressierung 00:06:39 Kapitel 5: Ein grundlegendes Rechnermodell 00:08:05…
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 21.05.2015, Vorlesung 10
10: Vorlesung | 00:00:08 5.2 Aufbau eines einfachen Mikroprozessors 00:01:06 5.2.1 Steuerwerk 00:01:21 Phasen der Befehlsausführung 00:10:02 5.2.1 Steuerwerk 00:10:12 Ein-/Ausgabesignale des Steuerwerks 00:11:24 Steuerwerk: Fallstudie (1) 00:11:36 Steuerwerk: Zusammenfassung 00:11:43 Aufbau eines...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 26.05.2015, Vorlesung 11 (Übung 3)
11: 3.Übung | 00:00:08 Überblick 00:01:24 Warum MIPS? 00:02:45 Der MARS-Simulator 00:04:55 Installation und Benutzung 00:05:16 Aufbau des MIPS-Prozessors 00:06:33 Registersatz 00:15:43 Speicheraufteilung 00:18:20 Syntax der MIPS-Assemblersprache 00:20:57 MIPS-Assemblerdirektiven 00:25:56…
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 28.05.2015, Vorlesung 12 (Übung 4)
12: 4.Übung | 00:00:11 Befehlssatz 00:07:03 Wichtige MIPS-Befehle 00:10:31 Ersetzung von Pseudoinstruktionen 00:13:37 4. Übung: Assemblerprogrammierung mit dem MIPS-Simulator MARS 00:14:05 Programmiertechniken 00:18:13 Stackprogrammierung 00:18:26 Unterprogrammaufrufe 00:28:15 Stack-Rahmen (stack...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 02.06.2015, Vorlesung 13
13: Vorlesung | 00:00:10 5.3 RISC & CISC 00:05:50 Programmiermodell: Intel 80x86 00:07:55 Befehlsaufbau der Intel-x-86 Prozessoren 00:08:11 CISC & RISC 00:08:54 Mima-Architektur (Übungsblatt 3) 00:09:04 Mikroprogrammsteuerwerke 00:13:12 Implementierung des Steuerwerks 00:13:34 Mikroprogrammierung...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 09.06.2015, Vorlesung 14
14: Vorlesung | Beschreibung: Pipeline-Verarbeitung + Grundprinzip + Pipeline-Stufen und Pipeline-Register + MIPS Pipeline + Pipelining in MIPS-Architektur (DLX-Pipeline) + Pipeline-Konflikte
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 11.06.2015, Vorlesung 15
15: Vorlesung | 00:00:13 6.5 Pipeline-Konflikte 00:05:51 Drei Arten von Pipeline-Konflikten 00:06:59 6.5.1 Datenabhängigkeiten 00:09:49 Beispiel Datenabhängigkeiten 00:12:04 6.5.2 Datenkonflikte 00:12:57 WAR und WAW 00:14:19 Beispiel: RAW Konflikte 00:16:13 Fehlzuweisung durch einen Datenkonflikt...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 16.06.2015, Vorlesung 16
16: Vorlesung | 00:00:07 Kapitel 7: Speicher 00:01:05 Prozessor-Speicher-Performance-Unterschied 00:05:16 Speicher 00:06:27 Organisationsprinzip de von Neumann Rechners 00:06:30 Allgemeine Struktur 00:08:07 7.1 Begriffe 00:09:38 Allgemeine Struktur 00:19:12 Zugriffszeit / Zykluszeit 00:20:30 7.2...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 18.06.2015, Vorlesung 17 (Übung 5)
17: 5.Übung | Übung 5 00:00:07 Pipelining 00:00:38 MIPS-Befehlsformate 00:02:04 Befehlsbearbeitung und Datenpfade in MIPS 00:11:48 DLX-Pipelinestufen 00:15:56 Pipeline-Konflikte 00:16:23 Drei Arten von Pipeline-Konflikten 00:17:53 Pipelinekonflikte in der DLX Pipeline 00:20:40 Datenabhängigkeiten...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 23.06.2015, Vorlesung 18
18: Vorlesung | 00:00:07 Kapitel 8: Cache-Speicher 00:03:42 Prozessor-Speicher-Performance-Unterschied 00:05:11 Speicherhierarchie 00:20:57 Cache-Speicher 00:26:57 Wieso kommt es zur einer Leistungssteigerung? 00:29:14 8.2 Funktionsweise eines Caches 00:34:13 Durchschreibeverfahren 00:34:32...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 25.06.2015, Vorlesung 19
00:00:07 8.3 Aufbau eines Cache-Speichers 00:04:16 8.4 Cache-Organisationsformen 00:04:45 Vollassoziativer Cache 00:06:07 Beispiel: Vollassoziativer Cache 00:13:31 Direct-mapped-Cache 00:15:12 Adressierung im Direct-mapped-Cache 00:19:24 Merkmale des Direct Mapped Cache 00:22:03...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 30.062015, Vorlesung 20
20: Vorlesung | 00:00:07 Kapitel 9: Virtuelle Speicherverwaltung 00:00:28 Speicherhierarchie 00:04:30 Grundprinzip und Zusammenhang mit dem Betriebssystem 00:04:42 Betriebssystem verkleinert die semantische Lücke 00:05:23 Spezielle Aufgaben von Betriebssystemen 00:05:35 Speicherverwaltung…
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 02.07.2015, Vorlesung 21 (Übung 6)
21: 6.Übung | 00:00:07 6. Übung: Cache-Speicher 00:00:26 Speicherhierarchie 00:06:00 Wieso kommt es zu einer Leistungssteigerung? 00:06:42 Aufbau eines Cache-Speichers 00:09:15 Arbeitsweise eines Cache-Speichers 00:13:09 Cache-Strukturen 00:13:32 Adressierung im Direct-Mapped Cache 00:18:31...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 07.07.2015, Vorlesung 22
22: Vorlesung | 00:00:07 Abbildung virtueller auf physikalische Adressen 00:01:30 Segmentierungs- und Seitenwechselverfahren 00:04:31 Probleme der virtuellen Speicherverwaltung 00:06:54 Zusammenfassung 00:11:29 Speicherhierarchie 00:13:42 Cache und Speicherverwaltungseinheit 00:24:33 Virtueller…
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 09.07.2015, Vorlesung 23
00:00:07 Kapitel 10: Zeitverhalten des Bussystems, Systemsteuer- und Schnittstellenbausteine, Ausnahmebehandlung, DMA 00:01:25 Zeitverhalten der Systemsbussignale 00:02:18 Zeitverhalten eines synchronen Systembus 00:05:02 Timing 00:06:42 Synchroner Systembus 00:07:56 Semi-synchroner Systembus...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 14.07.2015, Vorlesung 24
24: Vorlesung | 00:00:07 Behandlung von Ausnahmesituationen 00:00:56 Ausnahmeroutine/Unterprogramm 00:02:20 Prozessorexterne Ursachen 00:02:55 Prozessorinterne Ursachen 00:03:29 Berechnung der Startadresse der Interrupt Service Routine 00:06:37 Interrupt-Vektortabelle 00:07:09 Beispiel einer...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 16.07.2015, Vorlesung 25 (Forts. Übung 6)
25: Übung | Letzte Übung im Semester
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 21.04.2015, Vorlesung 02
02: Vorlesung | 00:00:07 Wiederholung Y-Diagramm (D.D. Gajski) 00:03:18 Dark Silicon and Dennard Scaling 00:20:13 Example: Thermal Cycling in FPGAs 00:24:48 Thermal Management for Dark Silicon Multicores: Beyond a Single TDP Specifications 00:26:03 Vorlesungsgliederung 00:26:28 Technische...
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Rechnerorganisation, SS 2015, gehalten am 14.04.2015, Vorlesung 01
01: Vorlesung | Organisatorisches, Motivation und Einführung
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