How does a CPU work 2? Overview
Mai 14, 2023== Wie funktioniert eine CPU 2 - Inhaltsverzeichnis
Von kombinatorischer zu sequentieller Logik - Einführung
Wir gelangen von rein kombinatorischen Logikschaltungen ohne jegliche Form von Speicher zu sequentiellen Logikschaltungen mit irgendeiner Art von Speicher (meistens Flipflops)
Uhren, Flipflops und Register
X2_cordic (de)
März 26, 2023Der CORDIC-Algorithmus und die direkte digitale Synthese (DDS)
Der CORDIC-Algorithmus (Abkürzung für „Coordinate Rotation Digital Computer“) wurde 1956 von Jack.E. Volder entwickelt, um die analogen Drehmelder, die für die Navigation von Raketen verwendet wurden, durch digitale Berechnungen auf einem Digitalcomputer zu ersetzen. Der Algorithmus erwies sich als sehr erfolgreich und ist heute in jedem Taschenrechner zu finden, wo er Berechnung der trigonometrischen Funktionen Sinus, Kosinus und Tangens. Der Algorithmus ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann nach den erforderlichen Änderungen auch logarithmische und exponentielle Funktionen berechnen.
X0_multiplication (de)
April 24, 2022Multiplikation und Division
Multiplikationsoperationen können auf sehr unterschiedliche Weise implementiert werden : Langsam, als serielle Operation, gesteuert durch ein Mikroprogramm oder schnell in dedizierter Hardware.
Die Division ist eine komplexere Operation und wird daher in einem anderen Beitrag behandelt. Auch für die Multiplikation legen wir den Umfang auf vorzeichenlose Ganzzahlen fest.
Links- und Rechtsverschiebung
Für Multiplikatoren, die Zweierpotenzen sind, ist die Operation sehr einfach und kann durch eine Linksverschiebung implementiert werden.
07_RISC-V (de)
März 21, 2022== Digitales Design trifft auf Computerarchitektur
RISC vs. CISC und die RISC-V-Architektur
Bestehende Prozessortypen können nach ihrem Befehlssatz klassifiziert werden: Computer mit reduziertem Befehlssatz (RISC), Computer mit komplexem Befehlssatz (CISC) und Mischformen. Während Miniprozessoren wie ARM für eingebettete Systeme meist reduzierte Befehlssätze verwenden , sind heutige Workstation- und Server-Architekturen (x86, x86_64) Mischformen aus RISC und CISC. Die Idee eines reduzierten Befehlssatzes besteht darin, große komplexe Anweisungen und mehrere unterschiedliche Adressierungsmodi (wie sie typischerweise in x86-Architekturen verwendet werden) zu vermeiden. Zu den Vorteilen einer RISC-Architektur gehören kürzere Pipelines, die eine schnellere Taktung ermöglichen. RISC-Architekturen folgen einem einfachen Schema: „Abrufen → Dekodieren → Operanden abrufen → Ausführen → Zurückschreiben“ Außerdem haben Anweisungen eine konstante Länge, Speicheroperationen sind von arithmetischen Operationen getrennt, was als Load/Store-Architektur bekannt ist. RISC-V ist ein offener Standard für die Befehlssatzarchitektur (ISA). Der größte Teil dieses Beitrags bezieht sich auf das beliebte Buch „Computer Organization and Design (RISC-V) Edition“ von Hennessey und Patterson.
How does a CPU work? Overview
Dezember 20, 2020== Wie funktioniert eine CPU - Inhaltsverzeichnis
Einführung und Überblick
Einführung und Überblick
Jedes Thema dieses Kurses ist in zwei Teile gegliedert:
Ein Teil über die mathematische Seite der digitalen Logik, idealerweise fast unabhängig von Implementierungsdetails und ein konkreterer Teil, der genau diese Details behandelt. Im konkreten Teil werden wir hauptsächlich die Implementierung auf einer elektrischen Ebene diskutieren, obwohl auch andere Lösungen möglich sind, die auf Fluiddynamik oder optische Gatter basieren. Die meisten Computer und Logikgatter basieren immer noch auf Elektronik und Halbleitertechnologie, und das wird sich auch mit Quantencomputing nicht ändern, das hauptsächlich an die Wahrscheinlichkeitstheorie gebunden ist bzw. diese ergänzt. Mit dem Quantencomputing werden sich jedoch die Grundlagen, die der Autor hier beschreibt, vollständig ändern.