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Baugruppen

Eine CPU setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen. Diese werden nach dem Baukasten-Prinzip zusammengesetzt. Von diesen Bausteinen gibt es mehrere Gruppen (die sog. Baugruppen), von denen im folgenden die wichtigsten vorgestellt werden.

Register


\begin{wrapfigure}
\par\par\vspace{0.3cm}
{\raggedright\includegraphics{Register.ps}\par }
\par\end{wrapfigure}

Register sind Zwischenspeicher in der CPU. So werden Register oft als ein Operand bei Berechnungen benötigt. Der Inhalt eines Register wird im Feld oberhalb des Register-Namens angezeigt.

Increment Register

Ein spezielles Register bei der RETII-CPU ist das Register PC (Program Counter). Es enthält die Adresse des gerade ausgeführten Befehls. Zusätzlich zu den Eigenschaften eines normalen Registers, hat dieses Register die Fähigkeit seinen Inhalt zu inkrementieren.

I-Register der RETII CPU

Noch ein Spezialfall der RETII-CPU. Die Befehle dieser CPU enthalten oft einen 24-Bit langen Wert, der je nach Befehl mit oder ohne Vorzeichen verwendet werden soll. Da aber die ALU mit 32 Bit rechnet, muß diese Zahl um die fehlenden acht Bit erweitert werden. Das I-Register besitzt nun die Fähigkeit, eine hierzu benötigte Vorzeichen-Erweiterung (Sign Extension) durchzuführen.

ALU


\includegraphics{ALU.ps}


Die ALU ist das Herz des Prozessors, hier werden alle Berechnungen durgeführt. Unsere ALU kennt die Operationen Addition, Subtraktion, bitweises UND, ODER und Exklusiv-ODER sowie ALU-NOP (keine Operation). Welche Operation gerade durchgeführt wird, wird oberhalb der Beschriftung ``ALU'' angezeigt. Wird hier nichts angezeigt, führt die ALU die NOP-Operation durch. Hier wird einfach der linke Operand zum Ausgang kopiert.

RAM


\includegraphics{Ram.ps}


Das RAM ist der Programm- und Daten-Speicher. Es kann 32-Bit-Worte aufnehmen und auf Anfrage wieder ausgeben. Es gibt, wie bei jedem von-Neumann-Rechner, keinen Unterschied zwischen Daten- und Befehls-Worten. Jeder Wert im RAM wird darum sowohl als Zahl wie auch als Mnemonic der Interpretation als Befehl angezeigt.

Jede Zeile im Anzeigefeld des RAM ist in drei Spalten unterteilt. In der ersten Spalte steht die Speicher-Adresse, in der zweiten der dort gespeicherte Wert (notiert als Hexadezimal-Zahl) und in der dritten die entsprechende Kodierung dieses Wertes als Mnemonic. Das Zuordnen von Wert zu Menmonic ist dabei vom Befehlssatz der dargestellten CPU abhängig.

Am linken Rand der Anzeige stehen zwei Knöpfe zur Verfügung, mit deren Hilfe man den sichtbaren Speicher-Ausschnitt verändern kann. Dies erleichtert oftmals das Testen eines eben selbstgeschriebenen Programmes.

Klickt man mit der Maus auf das RAM, so wird der RAM-Editor angezeigt.

\includegraphics{editor.ps}

Mit dessen Hilfe können eigene Programme für die CPU geschrieben und nach erfolgreicher Assemblierung in das RAM geladen werden. Auch der umgekehrte Weg, den RAM-Inhalt zu dissassemblieren, ist möglich. Die Programme können dann auf Festplatte gespeichert und auch wieder von dort gelesen werden. Eine Übersicht über das Schreiben von Programmen gibt das Hilfe-Menü.


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Andreas Hofmeister
1998-11-23