Grenzen des von Neumann-Prinzips
Das Prinzip der Mindesthardwareanforderungen für von Neumann-Rechner war gerechtfertigt, solange die Hardwarekosten der Rechner sehr hoch waren und die optimale Speicherausnutzung das wichtigste Konstruktionsziel war.
Die Kosten spielten jedoch nur noch eine untergeordnete Rolle in der Computerproduktion und der einfache Verbindungsaufbau zwischen Speicher und Prozessor, durch den alle Daten und Befehle transportiert werden mussten, führte zu einem Engpass, der von Neumann-Engpass genannt wird (Die von Neumann-Architektur, die auch als von Neumann-Modell und Princeton-Architektur bekannt ist, ist eine Computerarchitektur, die auf der 1945 vom Mathematiker und Physiker John von Neumann und anderen im ersten Entwurf eines Berichts über die EDVAC beschrieben wurde). Auch die Ausführung der Befehle im Prozessor war viel schneller, als der Zugriff auf den Speicher möglich war.
Es gab auch Probleme bei der Ausführung der höheren Programmiersprachen. Diese getrennten Befehle von Daten, aber von Neumann-Rechner hatten nur einen Speicher für beide, noch höhere Sprachkonstrukte (z.B. Prozeduren) oder mehrdimensionale Datenstrukturen (wie Listen oder Bäume) kamen in Konflikt mit der linearen (Linearität ist die Eigenschaft einer mathematischen Beziehung oder Funktion, d.h. sie kann als gerade Linie grafisch dargestellt werden) Speicherorgani
Computerspeicher
Das von-Neumann-Prinzip und seine Bedeutung
Um die Bedeutung des von John von Neumann (John von Neumann war ein ungarisch-amerikanischer Mathematiker, Physiker, Erfinder, Informatiker und Universalgelehrter) entwickelten Prinzips für die Weiterentwicklung von Computern und Computerarchitekturen besser zu verstehen, sollte man sich zunächst dessen Struktur und Funktionsweise genauer ansehen. Das Prinzip des von Neumann-Computers
Von Neumann begründete mit der Entwicklung seines Computers grundlegende Prinzipien, die bis heute Bestand haben.
Die Struktur eines von Neumann-Rechners besteht in etwa aus einer Steuereinheit, einem Rechner (zusammen bilden sie die Zentraleinheit, heute CPU genannt (Eine Zentraleinheit ist die elektronische Schaltung innerhalb eines Rechners, die die Befehle eines Computerprogramms ausführt, indem sie die grundlegenden arithmetischen, logischen, Steuer- und Ein-/Ausgabeoperationen ausführt, die in den Anweisungen angegeben sind)), einem Speicher und Ein- und Ausgabegeräten, die alle eine Verbindung (heute Bus genannt) zueinander haben. Dies ist das so genannte Prinzip des minimalen Hardwareaufwands, bei dem keine Komponente zur
Erfüllung der Aufgaben ausgelassen werden darf.
Programmbefehle und Daten können über die Ein- und Ausgabegeräte eingegeben und ausgegeben werden. Das eingegebene Programm macht den Computer betriebsbereit. Die Programmbefehle und Daten
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Der Hauptspeicher (RAM)
Was sind die typischen Merkmale eines solchen Speichermoduls?
SDRAM: Hat 16 Datenleitungen; Speicherzugriff mit 64 Bit pro Modul; Geräte haben 168 Kontakte und 2 Kerben (Sockel); die Speicherkapazität beträgt heute schon 1024 (meist DDR-Ram).
Der Hauptspeicher ist ein flüchtiger Schreib- und Lesespeicher. Er ist für die Speicherung der Daten während der Verarbeitung verantwortlich, da der Prozessor sie nur bedingt in seinen Registern und Caches speichern kann. Die Größe des Hauptspeichers (RAM) ist daher entscheidend dafür, welche Programme und welche Datenmengen verarbeitet werden können.
RAM Abkürzung: Random Access Memory; Ram ist der Hauptspeicher (Random-Access Memory ist eine Form der Computerdatenspeicherung, die häufig verwendete Programmbefehle speichert, um die allgemeine Geschwindigkeit eines Systems zu erhöhen) eines Computers. Random Access bedeutet Zufallszugriff. SDRAM Abkürzung: Synchronous Dynamic Random Access Memory; Ein neuer Speichertyp, der üblicherweise in DIMM (A DIMM oder Dual In-Line Memory Module) ausgeführt ist, besteht aus einer Reihe von dynamischen, integrierten Speicherschaltungen mit wahlfreiem Zugriff und ermöglicht den Speicherzugriff ohne zusätzliche Wartezustände, d.h. synchron zum Systemtakt des Computers. SDRAMs haben 16 Datenleitungen (x16 Organisation) Zusätzlich beträgt der Speicherzugriff 64 Bit pro Modul. Die Module
Was ist Hardware?
Hardware sind die Komponenten eines Computers. Die Hardware
beinhaltet:
Ausgabegeräte ( Monitor, Lautsprecher (Ein Lautsprecher ist ein elektroakustischer Wandler, der ein elektrisches Audiosignal in einen entsprechenden Ton umwandelt) , Drucker (Bei der Berechnung ist ein Drucker ein Peripheriegerät, das eine dauerhafte, menschenlesbare Darstellung von Grafiken oder Texten auf Papier oder ähnlichen physikalischen Medien ermöglicht)….))
Eingabevorrichtungen (Beim Rechnen ist ein ‘ ein Peripheriegerät, das verwendet wird, um Daten- und Steuersignale an ein Informationsverarbeitungssystem wie einen Computer oder ein Informationsgerät zu liefern) (“Tastatur, Maus”)…)
Erweiterungskarten: Ein Computer benötigt mindestens Hardware, um ausgeführt zu werden. Die wichtigsten Komponenten in einem Computer sind der Speicher, in dem sie Daten speichern, die später abgerufen werden können, z.B. gespeicherte Texte. Bei ausgeschaltetem Computer gehen jedoch alle im Arbeitsspeicher gespeicherten Daten verloren, da der Arbeitsspeicher (Arbeitsspeicher ist ein kognitives System mit begrenzter Kapazität, das dafür verantwortlich ist, Informationen vorübergehend zur Verarbeitung bereitzuhalten) geleert wird. Auch die Grafikkarte spielt eine große Rolle. Es überträgt die Signale vom Computer auf den Bildschirm. Die Grafikkarte kann für 2D- und 3D-Anwendungen, z.B. Spiele, verwendet werden. 2D-Anwendungen