Mikroprozessortechnik / Studium Technik (PDF)
Grundlagen, Architekturen und Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren
Das Buch Mikroprozessortechnik wendet sich an alle, die bei begrenzter Zeit einen leichten
Einstieg in das Thema und einen Überblick über die wichtigsten Techniken suchen. So weit möglich, werden zu allen Themen zunächst die zu Grunde liegenden Ideen...
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Produktinformationen zu „Mikroprozessortechnik / Studium Technik (PDF)“
Das Buch Mikroprozessortechnik wendet sich an alle, die bei begrenzter Zeit einen leichten
Einstieg in das Thema und einen Überblick über die wichtigsten Techniken suchen. So weit möglich, werden zu allen Themen zunächst die zu Grunde liegenden Ideen verständlich und plausibel gemacht; dabei wird großer Wert auf die Zusammenhänge gelegt. An Beispielarchitekturen wird die Umsetzung dieser Ideen in die Praxis aufgezeigt. Nach einer kurzen Behandlung einiger Grundlagen schildert das Buch zunächst das Zusammenspiel der Bausteine in einem Rechnersystem über den Systembus und die Systemadressen. Zentrale Begriffe für einfache Mikroprozessoren sind Register und Flags, Arithmetisch/Logische Einheit, Adressierung, Assembler- und Maschinensprache, CISC- und RISC-Architektur. Zur Veranschaulichung werden zwei aktuelle Beispielarchitekturen - eine CISC- und eine RISC-Architektur - ausführlich behandelt und mit Programmbeispielen in Assemblersprache gegenübergestellt. Nachfolgend werden die wichtigsten Techniken leistungsstarker Prozessoren behandelt: Speichersegmentierungung, Caching und Paging, superskalare Architekturen und Single Instruction Multiple Data (SIMD). Hier wird die Umsetzung in die Praxis an den aktuellen Intel-Prozessoren gezeigt. Zur Überprüfung des Lernerfolgs werden Aufgaben und Testfragen mit Antworten angeboten, so dass das Buch auch zum Selbststudium geeignet ist.
Einstieg in das Thema und einen Überblick über die wichtigsten Techniken suchen. So weit möglich, werden zu allen Themen zunächst die zu Grunde liegenden Ideen verständlich und plausibel gemacht; dabei wird großer Wert auf die Zusammenhänge gelegt. An Beispielarchitekturen wird die Umsetzung dieser Ideen in die Praxis aufgezeigt. Nach einer kurzen Behandlung einiger Grundlagen schildert das Buch zunächst das Zusammenspiel der Bausteine in einem Rechnersystem über den Systembus und die Systemadressen. Zentrale Begriffe für einfache Mikroprozessoren sind Register und Flags, Arithmetisch/Logische Einheit, Adressierung, Assembler- und Maschinensprache, CISC- und RISC-Architektur. Zur Veranschaulichung werden zwei aktuelle Beispielarchitekturen - eine CISC- und eine RISC-Architektur - ausführlich behandelt und mit Programmbeispielen in Assemblersprache gegenübergestellt. Nachfolgend werden die wichtigsten Techniken leistungsstarker Prozessoren behandelt: Speichersegmentierungung, Caching und Paging, superskalare Architekturen und Single Instruction Multiple Data (SIMD). Hier wird die Umsetzung in die Praxis an den aktuellen Intel-Prozessoren gezeigt. Zur Überprüfung des Lernerfolgs werden Aufgaben und Testfragen mit Antworten angeboten, so dass das Buch auch zum Selbststudium geeignet ist.
Lese-Probe zu „Mikroprozessortechnik / Studium Technik (PDF)“
1 Einführung (S. 1-2)1.1 Geschichtliche Entwicklung der Mikroprozessortechnik
Die Geschichte der Computer beginnt lange vor der Geschichte der Mikroprozessoren. die ersten Rechnersysteme waren mechanisch. [38],[5] Die ersten Rechenmaschinen waren mechanisch und wurden von Wilhelm Schickard im Jahr 1623 und von Blaise Pascal 1642 erbaut. 1 Sie funktionierten mit einem Rädertriebwerk und konnten addieren und subtrahieren. Weitere mechanische Rechenmaschinen wurden von Gottfried Wilhelm Leibniz (1672) und Charles Babbage (1833) erbaut, alle diese Maschinen litten aber an der Fehleranfälligkeit der Mechanik und blieben Einzelstücke. Besser waren die Rechner mit elektromagnetischen Relais, wie die 1941 von Konrad Zuse fertiggestellte Z3. Die Z3 lief immerhin mit einer Taktfrequenz von 5 Hertz. Sie war frei programmierbar und verarbeitete sogar Gleitkommazahlen. Das Programm wurde über einen Lochstreifen eingegeben. Die MARK I von Howard Aiken wurde 1944 fertig. Sie arbeitete ebenfalls mit Relais und konnte Festkommazahlen verarbeiten.
Die nächste Generation von Rechnern wurde mit Elektronenröhren betrieben. Berühmt wurde COLOSSUS, ein während des zweiten Weltkrieges in Großbritannien entwickelter Röhrenrechner. Mit ihm konnten die mit der Verschlüsselungsmaschine ENIGMA erstellten Funksprüche an die deutschen U-Boote teilweise entschlüsselt werden. Ein Mitarbeiter des streng geheimen COLOSSUS-Projektes war der bekannte englische Mathematiker Alan Turing. In den USA wurde von John Mauchley und John Presper Eckert der Röhrenrechner ENIAC entwickelt und 1946 vorgestellt. Röhrenrechner waren Ungetüme: ENIAC besaß 18000 Elektronenr öhren, 1500 Relais und eine Masse von 30 Tonnen. Alle Rechner wurden bis zu diesem Zeitpunkt mit Programmen gespeist, die entweder von Lochstreifen eingelesen oder sogar durch elektrische Verbindungen mit Steckbrücken und Kabeln dargestellt wurden.
Das war natürlich sehr umständlich. Einer der
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damaligen Projektmitarbeiter war John von Neumann, er ging nach Princeton und entwickelte ein neues Konzept: Das Programm sollte einfach im Arbeitsspeicher liegen, wie die Daten. Damit war die von-Neumann-Maschine gescha .en, heute die dominierende Architektur. Im Jahr 1953 stellte eine kleine amerikanische Büromaschinen-Firma namens IBM ihren ersten Elektronenröhrencomputer (IBM701) vor, IBM baute Röhrenrechner bis zum Jahr 1958. Die Er.ndung des Transistors durch Bardeen, Brattain und Shockley 1948 (Nobelpreis 1956) in den Bell Laboratorien revolutionierte die Computerwelt in kurzer Zeit.
Transistoren können sich in binärer Logik gegenseitig schalten wie Röhren, sind aber viel kleiner und billiger. Schon 1950 wurde am Massachusetts Institute auf Technology (M.I.T.) der erste Transistor- Computer TX-0 gebaut. 1957 wurde die Firma DEC gegründet, die 1961 einen kommerziellen auf Transistoren beruhenden Rechner namens PDP-1 auf den Markt brachte. Die Nachfolger PDP-8 und PDP-11 hatten schon ein modernes Buskonzept und Zykluszeiten von 5ìs undweniger. Sie waren um Größenordnungen billiger als Röhrenrechner und verdrängten diese vom Markt. Mit den PDP-Rechnern war der Minicomputer geboren, den sich schon ein einzelnes Labor leisten konnte. Auch Marktführer IBM stellte nun auf transistorisierte Computer um. Eine junge Firma namens Control Data Corporation (CDC) stellte 1964 den CD6600 vor, einen Rechner mit vielen modernen Konzepten, der speziell bei numerischen Aufgaben seine Konkurrenten um Größenordnungen schlug und an vielen Universitäten eingesetzt wurde.
Transistoren können sich in binärer Logik gegenseitig schalten wie Röhren, sind aber viel kleiner und billiger. Schon 1950 wurde am Massachusetts Institute auf Technology (M.I.T.) der erste Transistor- Computer TX-0 gebaut. 1957 wurde die Firma DEC gegründet, die 1961 einen kommerziellen auf Transistoren beruhenden Rechner namens PDP-1 auf den Markt brachte. Die Nachfolger PDP-8 und PDP-11 hatten schon ein modernes Buskonzept und Zykluszeiten von 5ìs undweniger. Sie waren um Größenordnungen billiger als Röhrenrechner und verdrängten diese vom Markt. Mit den PDP-Rechnern war der Minicomputer geboren, den sich schon ein einzelnes Labor leisten konnte. Auch Marktführer IBM stellte nun auf transistorisierte Computer um. Eine junge Firma namens Control Data Corporation (CDC) stellte 1964 den CD6600 vor, einen Rechner mit vielen modernen Konzepten, der speziell bei numerischen Aufgaben seine Konkurrenten um Größenordnungen schlug und an vielen Universitäten eingesetzt wurde.
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Autoren-Porträt von Klaus Wüst
Professor Dr. Klaus Wüst lehrt an der Fachhochschule Gießen-Friedberg im Fachbereich Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik.
Bibliographische Angaben
- Autor: Klaus Wüst
- 2007, 2.Aufl. 2006, 294 Seiten, Deutsch
- Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
- ISBN-10: 3834890847
- ISBN-13: 9783834890849
- Erscheinungsdatum: 18.12.2007
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