Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- neuerlehrplan:gk:vonneumann [2026/06/23 09:00] – [Komponenten der Von-Neumann-Architektur] lutz
+++ neuerlehrplan:gk:vonneumann [2026/06/23 09:34] (aktuell) – [Verbesserungen durch Moderne Techniken] lutz
@@ Zeile 14: / Zeile 14: @@
 (([[ https://www.opal-schule.de/| Quelle: Opalkurs  Inf11 LB1 Technische Informatik - GDP]]))
-{{ :neuerlehrplan:gk:von-neumann.png?400 |}}
+{{ :neuerlehrplan:gk:von-neumann.png?600 |}}
+(([[ https://www.lehrplanplus.bayern.de/sixcms/media.php/71/RS-IT-1.8-Material-Von-Neumann-Rechner-20160120.pdf| Quelle: Screenshot von https://www.lehrplanplus.bayern.de/sixcms/media.php/71/RS-IT-1.8-Material-Von-Neumann-Rechner-20160120.pdf]]))
+=====Prozessor und Von-Neumann-Zyklus=====
+Ein Von-Neumann-Rechner arbeitet, indem er ständig die Schritte des sogenannten "Von-Neumann-Zyklus" (auch bekannt als Fetch-Execute-Cycle) wiederholt. Dieser Zyklus lässt sich grob in folgende Schritte unterteilen, die in einer Schleife durchlaufen werden:
+  * **Befehl holen (Fetch):** Der Prozessor lädt den aktuellen Befehl aus dem Arbeitsspeicher (RAM).
+  * **Befehl dekodieren (Decode):** Der geladene Befehl wird entschlüsselt, indem im Befehlssatz nachgeschlagen wird, um zu bestimmen, welche Operation ausgeführt werden soll.
+  * **Befehl ausführen (Execute):** Der Prozessor führt die entsprechende Operation aus, indem er elektrische Signale durch bestimmte Schaltkreise leitet, um die gewünschte Berechnung durchzuführen.
+  * **Ergebnis speichern (Store):** Je nach Art des Befehls wird das Ergebnis der Operation möglicherweise im RAM oder in einem Register gespeichert.
+{{ :neuerlehrplan:gk:von_neumann_architektur_zyklus.png?600 |}}
+(([[ https://oinf.ch/konzept/computerarchitektur/| Quelle: https://oinf.ch/konzept/computerarchitektur/]]))
+=====Von-Neumann-Flaschenhals=====
+====Limitierungen der Von-Neumann-Architektur====
+Die Von-Neumann-Architektur hat einige grundlegende Einschränkungen, die moderne Techniken zu überwinden versuchen:
+  * **Von-Neumann-Flaschenhals:** Ein gemeinsamer Datenbus für Befehle und Daten führt zu Engpässen.
+  * **Sequentielle Verarbeitung:** Befehle werden nacheinander abgearbeitet, was die Effizienz begrenzt.
+====Verbesserungen durch Moderne Techniken====
+Die Von-Neumann-Architektur wird durch verschiedene Techniken verbessert:
+===1. Multithreading===
+Multithreading ermöglicht es, mehrere Befehlsströme (Threads) parallel zu verarbeiten:
+  * **Erhöhte Parallelität:** Threads können parallel arbeiten, wodurch der Prozessor effizienter genutzt wird.
+  * **Bessere Ausnutzung der Ressourcen:** Während ein Thread wartet, kann ein anderer ausgeführt werden.
+===2. Cache-Speicher===
+Caches reduzieren den Von-Neumann-Flaschenhals:
+  * **Reduzierung des Flaschenhalses:** Häufig benötigte Daten und Befehle werden schneller zugänglich gemacht.
+  * **Mehrstufige Caches:** L1, L2 und L3 Caches optimieren den Speicherzugriff.
+===3. Pipelining===
+Pipelining erlaubt die Parallelisierung auf Mikroebene:
+  * **Parallelisierung der Befehlsausführung:** Mehrere Befehle können gleichzeitig in verschiedenen Ausführungsstufen sein.
+(([[ https://www.opal-schule.de/| Quelle: Opalkurs  Inf11 LB1 Technische Informatik - GDP]]))