Aufgaben zum Kapitel Prozessoren und ihre Befehle


Aufgabe 1

Aufgabe
ADD im Einadressformat

Der Assembler-Befehl ADD benötigt für seine Ausführung zwei Werte, welche addiert werden sollen. Wird dieser Befehl im Einadressformat angegeben, so wird nur ein Operand spezifiziert. Über diesen einen Operanden bekommt der ADD-Befehl also einen der beiden zu addierenden Werte.

Woher bekommt der ADD-Befehl (im Einadressformat) den zweiten zu addierenden Wert?

Wohin schreibt der ADD-Befehl (im Einadressformat) sein berechnetes Ergebnis?


Aufgabe 2

Aufgabe
Dreiadressformat

Werden Assembler-Befehle im Dreiadressformat angegeben, so definiert die Reihenfolge der anzugebenden Operanden ihre jeweilige Bedeutung.

Erläutere diese Bedeutung anhand eines selbstgewählten Beispiels!


Aufgabe 3

Aufgabe
Entwicklung eines Befehlssatzes

Ein kompletter Befehl (Opcode und Operand) vom Typ NOOP, LOAD, STORE, ADD, SUB, EQUAL, JUMP und HALT besteht derzeit (wie im Video erläutert) aus insgesamt 16 Bit, wobei die ersten sechs Bit als Reserve nicht genutzt werden.

Entwickle einen Befehlssatz,

  • der maximal 256 Befehle umfassen kann, aber zunächst nur die bereits bekannten Befehle NOOP, LOAD, STORE, ADD, SUB, EQUAL, JUMP und HALT definiert,
  • der maximal 64 Steueroptionen unterscheiden kann,
    • bislang waren es nur zwei Steueroptionen, siehe <Num> im Video,
    • die hier angegebene Anzahl ist "insgesamt für den Befehl" gemeint, und nicht "pro Operand",
  • der je sechs Bit für die Adressierung von <Ergebnis>, <Operand1> und <Operand2> vorsieht (Dreiadressformat),
  • dessen Befehlslänge ein Vielfaches von acht Bit sein soll.

Aus wie vielen Bit besteht damit ein kompletter Befehl (Opcode und Operand) dieses neuen Befehlssatzes mindestens?

Gebe das SUM-Program aus dem Video damit an! Herauskommen sollte eine Übersicht wie diese, angepasst an den neuen Befehlssatz:

Aufgabe befehlssatz.jpg

Erwartet wird also, dass das SUM-Programm sowohl in Maschinensprache (Einsen und Nullen!), als auch in Assembler angegeben wird. Der Additionsbefehl mit drei Operanden könnte in Assembler so aussehen:

ADD ACC, ACC, 14

"ACC" bezeichnet das Register Akkumulator, die Bedeutung des Befehls ist damit: Addiere den im Akkumulutar gespeicherten Wert und den in Speicherzelle 14 gespeicherten Wert, und lege das Ergebnis im Akkumulator ab.

Wie löst du das Problem, dass in der binären Codierung (Maschinensprache) unterschieden werden muss, ob ein Operand ein Register, eine Speicherzelle oder gar einen konkreten Wert bezeichnet? (Stichwort: # im Video. Falls du hier Hilfe benötigst, so diskutiere Lösungsansätze in deiner Lerngruppe!)


Aufgabe 4

Aufgabe
Adressierungen des Hauptspeichers

Erläutere für den Zugriff auf den Hauptspeicher (Speicherwerk) die Unterschiede zwischen der effektiven Adresse und der indizierten Adressierung mit Verschiebung.


Aufgabe 5

Aufgabe
Adressierungsarten

Welche Bedeutungen haben die folgenden Befehle:

  • ADD R1, ACC, 8
  • SUB ACC, 10, (R2)
  • JUMP (R3)
  • ADD ACC, (ACC), #5


Aufgabe 6

Aufgabe
Prozess

Definiere den Begriff "Prozess".


Aufgabe 7

Aufgabe
Von-Neumann vs. Harvard

Skizziere die Von-Neumann-Architektur sowie die Harvard-Architektur und erläutere anhand einiger Worte den grundlegenden Unterschied beider Architekturen!