Rechnerarchitektur: Einführung und Grundlagen

1 Einleitung.- 1.1 Der Begriff Rechnerarchitektur.- 1.2 Historischer Überblick.- 1.3 Architekturprinzipien.- 1.4 Entwurfsziele.- 1.5 Entwurfskriterien.- 1.6 Vorgehensweise beim Entwurf.- 2 Aufbau typischer Serienrechner.- 2.1 Der klassische Universalrechenautomat.- 2.2 Historische Entwicklung.- 2.3 Modelle für Mikroprozessoren.- 3 Komponenten eines Rechners.- 3.1 Das Rechenwerk.- 3.2 Das Steuerwerk.- 3.3 Das Speicherwerk.- 3.4 E/A-Werk und Kommunikation.- 4 Formale Entwurfsmethoden.- 4.1 Automaten.- 4.2 Petrinetze.- 4.3 Rechnerentwurfssprachen.- 4.4 CSP.- 5 Leistungsbewertung.- 5.1 Ziele und Methoden.- 5.2 Kenngrößen.- 5.3 Beobachtende Leistungsbewertung.- 5.4 Berechnende Leistungsbewertung.- 5.5 Benchmarks.- 5.6 Parameter von Hockney.- 5.7 Leistungssteigerung.- 5.8 Verfügbarkeit.- 6 Parallelrechnerstrukturen.- 6.1 Funktionales Trennen.- 6.2 Pipeline-Prinzip.- 6.3 Feldrechner.- 6.4 Multiprozessoren.- 7 Optische Architekturkonzept.- 7.1 Mustersubstitutionslogik.- 7.2 Programmierbare optische Logikfelder.- 7.3 Programmerbare optoelektronische Logikfelder.

Ausgehend vom von-Neumann-Prinzip wird der Aufbau moderner Mikroprozessoren besprochen. Dabei werden insbesondere die Aufgaben der einzelnen Werke und die Realisierung herausgearbeitet (z. B. Computerarithmetik, Adressierung, Mikroprogramming, Kommunikation). Ein wichtiger Bestandteil des Buches sind Entwurfsmethoden: Beschreibung mit Automaten, Petrinetze, Rechnerentwurfssprachen mit einer Einführung in VHDL, CSP. Nach einer Einführung in die Grundlagen und Methoden der Leistungsbewertung werden insbesondere verkehrstheoretische Ansätze diskutiert (mit Beispielen). Methoden zur Leistungssteigerung und Zuverlässigkeitsfragen sowie ein Ausblick runden den Inhalt ab.