Rechnerarchitekturen

Definition

Gene Amdahl, Gerrit A. Blaauw und Frederick P. Brooks führten 1964 den Begriff Architecture ein, um die gemeinsamen Eigenschaften aller Modelle des IBM System/360 von ihren in Technik, Kapazität und Arbeitsgeschwindigkeit sehr verschiedenen Ausführungen zu unterscheiden. Diese Gemeinsamkeit sollte den Austausch von Rechnerteilen und Programmen bei verändertem Bedarf der Kunden erleichtern.

Es handelte sich also um eine Abstraktion ähnlich dem mathematischen Begriff einer algebraischen Struktur. In ihr wird zum Beispiel die Arithmetik durch die Regeln für Reihung und Vertauschung von Operanden oder die Auflösung von Klammern so abstrahiert, dass sie für verschiedene Grundmengen und Verknüpfungen, wie zum Beispiel die natürlichen Zahlen mit der Addition oder Mengen mit der Vereinigung gilt.

Das Wort Abstraktion vermieden die Autoren, indem sie in einer Fußnote eine Definition durch Aufzählung versuchten:

“The term architecture is used here to describe the attributes of a system as seen by the programmer, i.e. the conceptual structure and functional behaviour as distinct from the organisation of the data flow and controls, the logical design and the physical implementation.”

“Der Begriff Architektur wird hier verwendet, um die Attribute eines Systems aus der Sicht des Programmierers zu beschreiben, d. h. die konzeptionelle Struktur und das funktionale Verhalten im Unterschied zur Organisation des Datenflusses und der Steuerung, dem logischen Design und der physischen Implementierung”.

Spätere Autoren wie Peter Stahlknecht und Ulrich Hasenkamp haben diese Aufzählung detailliert, ergänzt und verändert, darüber aber den Aspekt der Gemeinsamkeit und Abstraktion aus den Augen verloren. So büßte der Begriff Rechnerarchitektur seinen wesentlichen Charakter ein und wurde zum anspruchsvollen Schlagwort für beliebige Entwürfe.
(Quelle: Rechnerarchitektur @ de.wikipedia.org)

Rechnerarchitektur

Rechnerarchitektur ist ein Thema, das sowohl die Hardware als auch die Betriebssysteme betrifft. Es bezieht sich auf die grundlegende Struktur und das Design eines Computersystems, einschließlich der Hardwarekomponenten, der Prozessorarchitektur, des Speichersystems und der Organisation der Datenpfade.

• Hardware-Ebene:
  Auf der Hardware-Ebene beschäftigt sich die Rechnerarchitektur mit der Gestaltung und Organisation der physischen Komponenten eines Computers. Dazu gehören der Prozessor (CPU), der Arbeitsspeicher (RAM), die Grafikkarte, die Speicherlaufwerke (Festplatten oder SSDs), die Eingabe- und Ausgabegeräte (Tastatur, Maus, Monitor, Drucker usw.) und die Verbindungsbussen, die diese Komponenten miteinander verbinden.

  Die Rechnerarchitektur umfasst auch Themen wie die CPU-Befehlssatzarchitektur, die Struktur und Größe des Arbeitsspeichers, die Adressierung von Speicherzellen und die Organisation des Speicherzugriffs. All diese Faktoren haben einen direkten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Funktionalität des Computers.

• Betriebssystem-Ebene:
  Auf der Ebene des Betriebssystems ist die Rechnerarchitektur ebenfalls von Bedeutung. Das Betriebssystem ist eine Software, die die Ressourcen des Computers verwaltet und den Betrieb der Anwendungsprogramme ermöglicht. Um dies effizient zu tun, muss das Betriebssystem die Hardwarearchitektur des Computers verstehen und darauf abgestimmt sein.

  Das Betriebssystem kommuniziert direkt mit der Hardware, um den Zugriff auf den Arbeitsspeicher, die CPU-Zeit und die Peripheriegeräte zu koordinieren. Es verwaltet den Speicher und organisiert die Prozesse, die auf der CPU ausgeführt werden. Die Unterstützung für bestimmte Hardwarefunktionen und -fähigkeiten wird in das Betriebssystem integriert, um eine reibungslose Interaktion mit der Hardware zu gewährleisten.

Zusammenfassend:
Rechnerarchitektur ist ein Thema, das sowohl die Hardware als auch die Betriebssysteme betrifft. Die effiziente Gestaltung der Hardwarekomponenten und die passende Anpassung des Betriebssystems an diese Architektur sind entscheidend für die Leistung, Stabilität und Funktionalität eines Computersystems. Es handelt sich also um ein wichtiges Thema, das sowohl von Hardware- als auch von Softwareingenieuren berücksichtigt wird, um optimale Leistungs- und Betriebsergebnisse zu erzielen.

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