2.1.3.1.2 Rechenwerk
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Das folgende Video erläutert die Arbeitsweise des Rechenwerks, insbesondere auch die Zusammenarbeit mit dem Steuerwerk. | <p> | ||
<p><loop_media type=" | Ein weiterer Bestandteil der CPU ist das Rechenwerk: | ||
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<p><loop_figure title="Rechenwerk mit ALU" description="" copyright="" index=true show_copyright=false>[[Datei:Cpu4.jpg|700px]]</loop_figure></p> | |||
Wie im Video erläutert, kann das Steuerwerk eine Reihe von Funktionen beim Rechenwerk in Auftrag geben. Diese Funktionen sind u.a.: | <br /> | ||
* Addition der Operanden | == Definition: Rechenwerk == | ||
* Subtraktion (A-B) | <p> | ||
* Multiplikation (A*B) | <loop_index id="5fa9787606e00">Rechenwerk</loop_index><loop_index id="5fa978bd55c95">ALU</loop_index><loop_index id="5fa978bd55c9c">arithmetic-logical Unit</loop_index><loop_index id="5fa978bd55ca0">arithmetisch-logische Einheit</loop_index> | ||
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Das '''Rechenwerk''' ist ein Bestandteil der CPU und führt vom Steuerwerk in Auftrag gegebene Berechnungen durch. Der Hauptbestandteil des Rechenwerks ist die '''ALU''' (arithmetic-logical Unit, arithmetisch-logische Einheit). | |||
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Damit ist sofort ersichtlich, dass eine Verbindung zwischen Steuerwerk und Rechenwerk existieren muss. Diese Verbindung ist bidirektional, d.h. das Steuerwerk gibt über entsprechende Steuerleitungen eine zu berechnende Funktion in Auftrag und das Rechenwerk liefert den Status der Berechnung, die sogenannten <loop_index id="5fa9787606e08">Flags</loop_index>Flags, an das Steuerwerk zurück. | |||
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== Arbeitsweise des Rechenwerks == | |||
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Das folgende Video erläutert die <loop_index id="5fa9787606e0d">Arbeitsweise, Rechenwerk</loop_index><loop_index id="5fa97876a0fa2">Rechenwerk, Arbeitsweise</loop_index>Arbeitsweise des Rechenwerks, insbesondere auch die <loop_index id="5fa9787606e13">Zusammenarbeit Rechenwerk-Steuerwerk</loop_index>Zusammenarbeit mit dem Steuerwerk. | |||
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<loop_area icon="Video.png" icontext="Video"> | |||
<loop_media type="video" title="Arbeitsweise des Rechenwerks (02:26)" description="http://youtu.be/Zsreix2gLkc" copyright="CC-BY" index=true show_copyright=true id="5fa9787606e18">{{#ev:youtube|Zsreix2gLkc|700}}</loop_media> | |||
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Das Bild der CPU vervollständigt sich langsam: | |||
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<loop_figure title="Rechenwerk mit ALU" description="" copyright="" index=true show_copyright=false id="5fa9787606e1d">[[Datei:Cpu4.jpg|700px]]</loop_figure> | |||
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== Vom Rechenwerk bereitgestellte Funktionen == | |||
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Wie im [[Rechenwerk#Arbeitsweise_des_Rechenwerks|Video]] erläutert, kann das Steuerwerk eine Reihe von Funktionen beim Rechenwerk in Auftrag geben. Diese Funktionen sind u.a.: | |||
* Addition der Operanden (A + B) | |||
* Subtraktion (A - B) | |||
* Multiplikation (A * B) | |||
* Konjunktion (logisches UND, bitweise) | * Konjunktion (logisches UND, bitweise) | ||
* Disjunktion (logisches ODER, bitweise) | * Disjunktion (logisches ODER, bitweise) | ||
* Vergleich von A und B (bitweise) | * Vergleich von A und B (bitweise) | ||
* etc. | * etc. | ||
<p><loop_figure title="Funktionen des Rechenwerks, die vom Steuerwerk in Auftrag gegeben werden können" description="" copyright="" index=true show_copyright=false>[[Datei:Cpu5.jpg|700px]]</loop_figure></p> | </p> | ||
Ebenfalls im Video erläutert wurden die Statusbits, die vom Rechenwerk als Ergebnis jeder Operation an das Steuerwerk übermittelt werden. Diese sind u.a | <div class="clearer"></div> | ||
* War letztes Ergebnis gleich Null? (ACC=0?) | <p> | ||
* Waren beide Operanden gleich? (A=B?) | <loop_figure title="Funktionen des Rechenwerks, die vom Steuerwerk in Auftrag gegeben werden können" description="" copyright="" index=true show_copyright=false id="5fa9787606e22">[[Datei:Cpu5.jpg|700px]]</loop_figure> | ||
* War A kleiner als B? (A<B?) | </p> | ||
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== Flags == | |||
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Ebenfalls im [[Rechenwerk#Arbeitsweise_des_Rechenwerks|Video]] erläutert wurden die <loop_index id="5fa9787606e27">Statusbits</loop_index>'''Statusbits''' ('''Flags'''), die vom Rechenwerk als Ergebnis jeder <loop_index id="5fa9787606e2c">Operation, Rechenwerk</loop_index>Operation an das Steuerwerk übermittelt werden. Diese sind u.a. | |||
* War letztes Ergebnis gleich Null? (ACC = 0?) | |||
* Waren beide Operanden gleich? (A = B?) | |||
* War A kleiner als B? (A < B?) | |||
* Gab es einen Überlauf? | * Gab es einen Überlauf? | ||
* etc. | * etc. | ||
<p><loop_figure title="Statusbits des Rechenwerks, die vom Steuerwerk ausgewertet werden können" description="" copyright="" index=true show_copyright=false>[[Datei:Cpu6.jpg|700px]]</loop_figure></p> | </p> | ||
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<loop_figure title="Statusbits des Rechenwerks, die vom Steuerwerk ausgewertet werden können" description="" copyright="" index=true show_copyright=false id="5fa9787606e31">[[Datei:Cpu6.jpg|700px]]</loop_figure> | |||
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< | == Aufgabe 1 == | ||
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In den Beispielen für mögliche Statusbits (Flags) sieht man u.a.<br /> | |||
''"Waren beide Operanden gleich?"'' sowie<br /> | |||
''"War A kleiner als B?"''. | |||
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Die dritte Variante ''"War A größer als B?"'' muss jedoch nicht vorhanden sein. Warum kann das Steuerwerk auch ohne dieses Statusbit auskommen? | |||
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Aktuelle Version vom 9. November 2020, 18:43 Uhr
Ein weiterer Bestandteil der CPU ist das Rechenwerk:
Definition: Rechenwerk
Definition
Das Rechenwerk ist ein Bestandteil der CPU und führt vom Steuerwerk in Auftrag gegebene Berechnungen durch. Der Hauptbestandteil des Rechenwerks ist die ALU (arithmetic-logical Unit, arithmetisch-logische Einheit).
Damit ist sofort ersichtlich, dass eine Verbindung zwischen Steuerwerk und Rechenwerk existieren muss. Diese Verbindung ist bidirektional, d.h. das Steuerwerk gibt über entsprechende Steuerleitungen eine zu berechnende Funktion in Auftrag und das Rechenwerk liefert den Status der Berechnung, die sogenannten Flags, an das Steuerwerk zurück.
Arbeitsweise des Rechenwerks
Das folgende Video erläutert die Arbeitsweise des Rechenwerks, insbesondere auch die Zusammenarbeit mit dem Steuerwerk.
video
Das Bild der CPU vervollständigt sich langsam:
Vom Rechenwerk bereitgestellte Funktionen
Wie im Video erläutert, kann das Steuerwerk eine Reihe von Funktionen beim Rechenwerk in Auftrag geben. Diese Funktionen sind u.a.:
- Addition der Operanden (A + B)
- Subtraktion (A - B)
- Multiplikation (A * B)
- Konjunktion (logisches UND, bitweise)
- Disjunktion (logisches ODER, bitweise)
- Vergleich von A und B (bitweise)
- etc.
Flags
Ebenfalls im Video erläutert wurden die Statusbits (Flags), die vom Rechenwerk als Ergebnis jeder Operation an das Steuerwerk übermittelt werden. Diese sind u.a.
- War letztes Ergebnis gleich Null? (ACC = 0?)
- Waren beide Operanden gleich? (A = B?)
- War A kleiner als B? (A < B?)
- Gab es einen Überlauf?
- etc.
Aufgabe 1
Aufgabe
In den Beispielen für mögliche Statusbits (Flags) sieht man u.a.
"Waren beide Operanden gleich?" sowie
"War A kleiner als B?".
Die dritte Variante "War A größer als B?" muss jedoch nicht vorhanden sein. Warum kann das Steuerwerk auch ohne dieses Statusbit auskommen?