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Von-Neumann-Architektur

Ein Mini-Prozessor addiert drei Preise Befehl für Befehl, und ein Werbeversprechen scheitert am Flaschenhals des Busses.

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Drei Preise an der Kiosk-Kasse

AFB I–II

Die Kasse des Schulkiosks enthält einen sehr einfachen Prozessor nach dem Von-Neumann-Prinzip. Für einen Einkauf mit drei Artikeln zu 12, 7 und 4 (Preise in Zehn-Cent-Schritten) liegt das folgende Programm im Speicher. Die Befehle bedeuten: LADE [x] legt den Inhalt von Zelle x in den Akkumulator, ADDIERE [x] addiert den Inhalt von Zelle x zum Akkumulator, SPEICHERE [x] schreibt den Akkumulator in Zelle x, STOPP beendet das Programm. Zu Beginn stehen Befehlszähler und Akkumulator auf 0.

Speicherinhalt vor dem Start
Speicher012345678LADE [5]ADDIERE [6]ADDIERE [7]SPEICHERE [8]STOPP1274—
Links die Adresse der Zelle, rechts ihr Inhalt
  1. Entnehmen Sie der Abbildung, in welchen Zellen Befehle und in welchen Daten stehen, und geben Sie den Inhalt von Zelle 6 an.
  2. Bestimmen Sie für jeden der fünf Befehle den Stand von Befehlszähler und Akkumulator nach seiner Ausführung sowie den Inhalt von Zelle 8 am Programmende.
  3. Beschreiben Sie, was während der drei Phasen des Von-Neumann-Zyklus beim Befehl in Zelle 2 geschieht. Nennen Sie dabei die beteiligten Einheiten.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Für den Speicher sehen Befehle und Daten gleich aus — erst der Befehlszähler entscheidet, was als Befehl gelesen wird. In der Abbildung helfen die Farben.Entnehmen heißt: direkt aus der Abbildung ablesen, ohne zu rechnen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Legen Sie eine Tabelle mit den Spalten Befehl, Befehlszähler, Akkumulator an. Nach jedem ausgeführten Befehl zählt der Befehlszähler um eins weiter.
Hinweis zu Aufgabe c)
Holen — Dekodieren — Ausführen. Überlegen Sie bei jeder Phase: Wer ist aktiv (Steuerwerk, Rechenwerk, Speicher)? Und was wandert über den Bus?