IT-Lab VL2: Funktionsweise eines Computers-Karteikarten | Quizlet

Wie wird der Datentyp char (8bits) dargestellt in der ASCII-Tabelle und was ist der Wertebereich?

Verwendung nur von 7 Bits! erste 3 Bits für Spalte und letzte 4 für Zeile; WB: 0 bis 257

Erkläre das Vorgehen bei der Berechnung eines half-precision float (float16)

1. Berechnung biased Exponent: Zahlenwert mit Bit Nr. 2-6 von links (k=5) wobei das höchste 2^4 und das kleinste 2^0 ist Bsp. zahl 10 finde zahl in dezimal raus

2. Berechnung des Exponenten: biased Exponent - (2^(k-1)-1) Bsp. 10-2^(4)-1 also -5 (Zahl - bias exponent bei 16 ist es 15, 32 bit-127, 64:1023)

3. Berechnung Mantisse: Werte der ersten 10 bits von links wobei das 1. bit 2^-1 ist und das 10. also ganz rechte bit 2^-10 ist.

4. Berechnung Wert: sign * 2^Exponent * Mantisse

Was ist der Unterschied zwischen einem unsigned byte und einem signed byte und was sind jeweils die Wertebereiche?

unsigned: kein Vozeichenbit, WB: 0 bis 255

signed: besitzt Vorzeichen bit, WB: -127 bis 127

Wie wird das 2er-Komplement eines bits erstellt und was bewirkt das?

Darstellung der negativen Zahl in einer Weise, wodurch auch Additionsoperation direkt möglich wird

1. Bits invertieren (0 zu 1 und 1 zu 0)

2. Zahl 1 addieren

Dann z.B. von 81 zu -81 erreicht

Was hat den ASCII-Standard abgelöst und wie?

von UTF-8 abgelöst, jedoch Ordnung von ASCII beibehalten und lediglich erweitert durch Variable-length Codierung

Welche verschiedenen Teile unterscheiden wir bei der Darstellung von Gleitkommazahlen als half-precision float? (float16)

Sign

Biased Exponent (exponent welcher im speicher steht>=0 einfach binärin dez)

Exponent (Biased Exponent - Bias)

Mantisse

Wert

Wie lange (in bits) sind jeweils das sign, der Exponent und die Mantisse beim float16?

sign: 1bit

Exponent: 5bits

Mantisse 10bits

gesamt: 16 bits

Wie wird der Wert eines half-precision float (float16) berechnet?

Wert = sign 2^Exponent Mantisse

Erkläre die Abbildung zur Funktionsweise von Transistoren

siehe Abb.

Welche Outputs werden mit welchen Inputs (I1 und I2) beim OR-Gate, XOR-Gate und beim NAND-Gate erreicht?

siehe Abb.

Gib die Menge an Bits bzw Bytes bei diesen SI-Einheiten an:

Bit b

Byte B

Kilobyte kB

Megabyte MB

Gigabyte GB

Terabyte TB

Petabyte PB

Bit: 1b

Byte: 8b, 1B

Kilobyte: 8*10^3b, 10^3B

Megabyte: 8*10^6b, 10^6B

Gigabyte: 8*10^9b, 10^9B

Terabyte: 8*10^12b, 10^12B

Petabyte: 8*10^15b, 10^15B

Welche Outputs werden mit welchen Inputs (I1 und I2) beim AND-Gate erreicht?

siehe Abb.

Betrachte die Darstellung des AND-Gates mithilfe von zwei Transistoren

siehe Abb.

Betrachte die Darstellung des 1-bit-Halbaddierer, welcher bei zwei aktiven Inputs einen Übertrag (Carry) "speichert" und zum nächsten Gate-Komplex weitergibt, weil 2er nicht mit einem bit darstellbar sind in der Summe

siehe Abb.

Was ist ein Microprozessor?

integrierter Schaltkreis, der Vielzahl von Operationen ausführen kann:

1. Arithmetische und logische Operationen

2. Kontrolliert über Input (Programmierung)

Was sind die Vor- und Nachteile eines Microprozessors im Vergleich zu einem integrierten Schaltkreis (ICs, elektronische Bauteile aus Transistoren mit einer best. Funktion)

Vorteile:

+ Trennung von Bauteil und Programmierung

+ Wiederverwendbarkeit

Nachteile:

- Höhere Komplexität

- Mehraufwand für Ausführungen (=Overhead)

Was besagt das Moor'sche Gesetz?

Anz. Transistoren pro gegebener Fläche verdoppelt sich pro best. Zeit (mit Geschichte der CPU-Entwicklung korrekt)

Woraus besteht eine Central Processing Unit (CPU) und welche Aufgabe erfüllen die Bestandteile?

Clock: Gibt Takt vor in Hertz (z.B. Gigahertz meint 10^9 Zyklen pro Sek)

Control Unit (CU): Kontrolliert u. koordiniert Komponenten auf CPU

Arithmetic Logic Unit (ALU): Führt Arithmetische und Logik-Operationen aus

Register: Speicher auf CPU

Beim Erstellen eines CPU-Programms (z.B. simple Addition) führt die CPU eine Reihe von Instruktionen aus. Was sind Instruktionen?

Instruktionen bestehen aus einem OP-Code und einer Adresse, die auf Bereich im Hauptspeicher zeigt (siehe Abb.)

Welche Phasen durchläuft ein Instruktionszyklus jeweils?

Fetch - Decode - Execute

Was bedeutet es, dass jede Funktion des CPU-Instruktionszyklus hard-wired sein muss und wofür zählt das auch neben den Elementen der CPU selbst?

Jede Funktion muss als Bauteil umgesetzt sein

auch für:

sämtliche Bus-Systeme

alle Arithmetik- und Logikbauteile

alle Speichereinheiten

Wie kommuniziert die CPU mit den I/O-Geräten?

CPU hat spezielle Instruktionen (z.B. In oder Out) um Daten an I/O-Geräte zu schicken. Diese Daten sind dann wiederum selber Instruktionen, die vom Hardware Controller des I/O-Geräts verarbeitet werden

Welche Aufgabe erfüllt der OP-Code?

benennt den auszuführenden Befehl. (z.B. Load = 0001)

Was ist das Instruction Set/ der Befehlssatz einer Prozessorarchitektur und was erklärt dies?

Summe aller unterstützten Instruktionen. Erklärt Inkompatibilität zwischen Intel CPU und M3 von Apple

Wo in der Speicherhierarchie entsteht der bekannte grosse Sprung in der Geschwindigkeit?

Zwischen Hauptspeicher (RAM) und Sekundärspeicher, elektronisch (SSD) nämlich von 10^-8 Sekunden zu 10^-4 Sekunden!

Wird gerade gelernt (10)

Diese Begriffe lernst du gerade. Immer weiter so!