01 – Einführung

 

Begriffsklärung

Die Ingenieurinformatik beschäftigt sich mit Algorithmen und Datenstrukturen. Diese Begriffe sollen daher zunächst erläutert werden:

  • Algorithmus: Berechnungsvorschrift zum Erreichen eines Ziels in n (endlich vielen) Schritten
  • Datenstruktur: Organisation und Speicherung von Daten
  • Abstrakter Datentyp: “Black Box” mit vordefinierten Operationen und definiertem Verhalten. Beispiel: Stapel (was zuletzt drauf kommt, kommt zuerst wieder runter), Warteschlange (was zuerst rein kommt, kommt zuerst wieder raus)

Rechnerarchitektur

Wir gehen bei unseren Algorithmen von einer Von-Neumann-Architektur aus. Diese bildet die Grundlage für die Arbeitsweise der meisten heute bekannten Computer. Hier ein Schaubild für die Architektur:

In der CPU (Central Processing Unit) sind das Rechenwerk und das Steuerwerk vereint. Das Rechenwerk führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen durch, während das Steuerwerk die Befehle eines Programmes interpretiert und so das Rechenwerk steuert.
Über einen Daten-Bus werden die Daten vom Speicherwerk (Arbeitsspeicher) zur Cpu und zurück transportiert. Über das Ein-/Ausgabewerk werden Befehle vom Benutzer über Tastatur und Maus entgegengenommen und Daten ausgegeben.
Der Programmablauf erfolgt sequentiell (es wird immer ein Befehl eingelesen und ausgeführt, anschließend wird der Befehlszähler um 1 erhöht).

Die Besonderheit der Von-Neumann-Architektur ist, dass es einen gemeinsamen Speicher (Arbeitsspeicher) für Computerbefehle und Daten gibt. Dies macht die Speicherverwaltung einfacher, hat aber zur Folge, dass das Bus-System gleichzeitig Daten und Befehle übertragen muss und so zu einem Flaschenhals wird.

Wir betrachten nun nur den Arbeitsspeicher:

Der Speicher ist in beliebig viele kleine Zellen aufgeteilt, die jeweils über eine Adresse verfügen und so direkt aufgerufen werden können. In diese Zellen können Daten und Befehle in binärer Form oder auch Adressen anderer Zellen gespeichert werden.

Ähnliche Artikel

Kommentar verfassen