{"id":4488,"date":"2019-04-08T12:33:36","date_gmt":"2019-04-08T10:33:36","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.wi-lex.de\/index.php\/rechnerarchitektur\/"},"modified":"2022-03-28T12:01:09","modified_gmt":"2022-03-28T10:01:09","slug":"rechnerarchitektur","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/wi-lex.de\/lexikon\/technologische-und-methodische-grundlagen\/hardware\/rechnerarchitektur\/","title":{"rendered":"Rechnerarchitektur"},"content":{"rendered":"

Die Rechnerarchitektur beschreibt Aufbau und Abl\u00e4ufe innerhalb eines Computers. Sie setzt sich zusammen aus den Bereichen Befehlssatzarchitektur, Rechnerorganisation und Hardware.<\/em><\/p>\n

Historisch gesehen bezeichnete man als Rechnerarchitektur denjenigen Teil eines Rechners, der f\u00fcr einen (Maschinensprachen<\/a>-) Entwickler sichtbar ist und von ihm verwendet werden kann (Gene M Amdahl, 1964). Nach M\u00e4rtin \u201ebezeichnet man [diesen Teil] heute [auch] als Befehlssatzarchitektur oder ISA (Instruction Set Architecture)\u201c (M\u00e4rtin, 2003).<\/p>\n

Zus\u00e4tzlich zur Befehlssatzarchitektur sehen Patterson und Hennessy zwei weitere Teilaspekte, die zur Rechnerarchitektur geh\u00f6ren, die Rechnerorganisation und die Hardware (John L. Hennessy, 2003). Daraus l\u00e4sst sich der in Abbildung 1 dargestellte Aufbau ableiten.<\/p>\n

\"Komponenten<\/p>\n

Abbildung 1 \u2013 Komponenten der Rechnerarchitektur<\/p>\n

Befehlssatzarchitektur (Instruction Set Architecture): Patterson und Hennessy erl\u00e4utern den Begriff Befehlssatzarchitektur (Instruction Set Architecture) als Schnittstelle zwischen Software und Hardware und verdeutlichen anhand eines Beispiels: \u201eDank der Befehlssatzarchitektur k\u00f6nnen Rechnerarchitekten Funktionen unabh\u00e4ngig von der diese Funktionen ausf\u00fchrenden Hardware betrachten. So k\u00f6nnen wir beispielsweise \u00fcber die Funktionen einer Digitaluhr (Zeit messen, Zeit anzeigen, Alarmfunktion aktivieren) unabh\u00e4ngig von der Hardware der Uhr (Quarz, LED-Anzeige, Kunststoffkn\u00f6pfe) sprechen.\u201c (David A. Patterson, 2005)<\/p>\n

Rechnerorganisation (Microarchitecture): Die (Rechner-)Organisation beschreibt wie die im Rechner enthaltenen Komponenten zusammenh\u00e4ngen bzw. zusammenarbeiten, um die Befehlssatzarchitektur zu implementieren. Die Rechnerorganisation enth\u00e4lt \u201ehigh-level Aspekte des Computerdesign wie z.B. das Speichersystem, die Struktur des Busses, und das Design der CPU.\u201c (John L. Hennessy, 2003). So gibt es z.B. mehrere Prozessoren, die die MIPS64 Befehlssatzarchitektur implementieren, jedoch mit v\u00f6llig unterschiedlicher Cache Organisation arbeiten. Vergleicht man etwa den NEC VR 4122 mit dem NEC VR 5432, so unterst\u00fctzen beide den gesamten MIPS64 Befehlssatz, jedoch emuliert der VR 4122 den Flie\u00dfkommateil auf Softwareebene im Gegensatz zum VR5432, der diesen Teil in der Hardware abbildet.<\/p>\n

Hardware (System Design): Dar\u00fcber hinaus gibt es Architekturen, die sowohl die gleichen Befehlssatzarchitekturen unterst\u00fctzen, als auch eine sehr \u00e4hnliche Organisation aufweisen, sich jedoch bei der Verwendung der Hardware stark unterscheiden. So sind \u201ez.B. der Pentium II und der Celeron nahezu identisch, bieten jedoch unterschiedliche Taktraten und unterschiedliche Speichersysteme\u2026\u201c (John L. Hennessy, 2003)<\/p>\n

\n

Literatur<\/h3>\n

David A. Patterson, J. L. (2005). Rechnerorganisation und -entwurf. M\u00fcnchen: Elsevier GmbH, S. 20.<\/p>\n

Gene M Amdahl, G. A. (April 1964). Architecture of the IBM system\/360. IBM Journal of Research and Development, S. 87-101.<\/p>\n

John L. Hennessy, D. A. (2003). Computer Architecture – A quantitative approach (3. Ausg.). San Francisco: Elsevier Science (USA), S. 9-10.<\/p>\n

M\u00e4rtin, C. (2003). Einf\u00fchrung in die Rechnerarchitektur. Leipzig: Fachbuchverlag Leipzig, S. 11<\/p>\n

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Dieser Eintrag ist unter Mitarbeit\u00a0von\u00a0Lars Beckmann\u00a0<\/span>verfasst worden.<\/p>\n

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