Der Von-Neumann-Zyklus besteht aus 4 nacheinander ablaufenden Teilschritten. Dies sind im genauen:

1. FETCH
2. DECODE
3. FETCH OPERANDS
4. EXECUTE

Im genauen versteht man darunter:

1. FETCH – Befehl aus Speicher holen
2. DECODE – Dekodieren (übersetzen) des Befehls
3. FETCH OPERANDS – Hole Operanden (Daten), falls erforderlich
4. EXECUTE – Führe den Befehl aus

Anschließend beginnt der Zyklus wieder von vorne.

RISC steht für Reduced Instruction Set Computer und stellt das Komplement (Gegenteil) zu CISC in der Prozessor-Architektur da. Bei RISC beschränkt man sich auf die wirklich notwendigen Befehlen, zu Gunsten der Geschwindigkeit. Durch den Befehlsverzicht erhält man erheblich mehr Register.

Ausführlicher Vergleich von CISC und RISC: http://www.bernd-leitenberger.de/cisc-risc.shtml

Unter CISC (Complex Instruction Set Computer – Rechnen mit komplexem Befehlssatz) versteht man eine bestimmte Architektur/Designphilosophie für Prozessoren. Auszeichnen tut sich diese Prozessor-Architektur, wie der Name schon sagt, durch einen komplexen Befehlssatz. Damit ist CISC genau das Gegenteil von RISC (Reduced Instruction Set Computer) und besitzt im Vergleich entsprechende Vor- wie auch Nachteile.

Ausführlicher Vergleich von CISC und RISC: http://www.bernd-leitenberger.de/cisc-risc.shtml

ALU ist die Abkürzung für die Arithmetic-Logic-Unit (arithmetisch-logische Einheit), ein zentraler Bestandteil des Rechenwerks. Die typischen Verarbeitungsbefehle einer ALU sind

• arithmetische Operationen, wie Addition oder Subtraktion (manchmal auch Multiplikation und Division)
• logische Verknüpfungen wie UND-, ODER-, EXKLUSIV-ODER- und NICHT-Verknüpfungen
• “Bit-Manipulationen“, wie eine Bit-Zustandsänderung oder das tauschen/trennen von Registern. So könnte man beispielsweise einen Operanden um eine Stelle nach rechts oder links schieben

Informationen zur Konstruktion, Wahrheitstabelle, Zustandsfolgetabelle, KV-Diagramme und Schaltbild eines Synchronzählers realisiert mit D-Flipflops. Read the rest of this entry »

Für den Akkumulator gibt es unterschiedliche Bezeichnungen (z.B. Working-Register, kurz W). Abgekürzt wird der Akkumulator mit Akku oder noch kürzer einfach nur mit A. Der Akkumulator ist ein sehr wichtiges Register im Rechenwerk, das als Zwischenspeicher für Daten dient. Diese können ausgelesen, verarbeitet und wieder hineingeschrieben werden.

Einen deutlichen Unterschied zwischen Mikroprozessor und Mikrocontroller zu deklarieren ist nicht ganz einfach, da der Übergang fasst schon fließend ist. Generell unterscheidet man den Mikrocontroller vom Mikroprozessor durch seine Ausstattung bzw. seinen Zusatzmodulen. Anbei die genaue Vorstellung von Mikroprozessor und Mikrocontroller für eine einfachere Unterscheidung:

Mikrocontroller:

Ist ein Prozessor plus Zusatzmodule wie Speicher, Digital- und Analog- Ein- und Ausgänge, Timer usw. Wird deshalb auch als Ein-Chip-Computersystem bezeichnet bzw. System on a Chip (SoC).

Braucht lediglich noch einen Takt (Quarz) und Speicherbausteine.

Einsatzbereiche von Mikrocontrollern:

• Waschmaschinen
• Chipkarten
• Unterhaltungselektronik -> CD/DVD Player, Fernsehgeräten
• Steuergeräte wie ABS, Airbag, Motor
• Mobiltelefonen
• Uhren
• […]

Prozessor:

Konzentriert sich auf die Hauptaufgabe -> Rechengeschwindigkeit. Gesparter Platz im Chip kommt beim Mikroprozessor dem Preis bzw. der Rechenleistung entgegen.

Einsatzbereiche von Prozessoren:

• Computer
• Unterhaltungselektronik
• Satelliten- und Nachrichtentechnik
• […]

Anbei der BCD Zähler, entwickelt aus einem 4-Bit-Dualzähler. Beachtet werden muss beim BCD-Zähler die Rückstellung, da der Zähler nur bis zur Dualzahl 1001 (Dezimal: 9) zählen darf. Danach soll er zurückgestellt werden. Dies wird mit einer Und-Verknüpfung von Q1 und Q3 erreicht.

Das ‚T‘ beim T-Flipflop steht für das englische Wort „Toggle„. Bekannt sind die T-Flipflops auch unter dem Namen: Trigger-Flipflop. Diese Namen verdeutlichen schon, wie das T-Flipflop arbeitet. Es kippt bei jeder steuernden Taktflanke (z.B. auf- oder absteigend) in den anderen Zustand. Bsp. bei der ersten ansteigenden Taktflanke von 0 auf 1. Bei der nächsten ansteigenden Taktflanke dann wieder von 1 auf 0 .. und so weiter.

T-Flipflop Wahrheitstabelle

Ein T-Flipflop kann einfach aus einem SR-Flipflop gemacht werden:

T-Flipflop Schaltzeichen

T-Flipflop – Schaltet bei abfallender Flanke

Spricht man von der Digitaltechnik, dann kommt man auch schnell auf das Thema: Mikrocontroller zu sprechen, sodass auch dieser Themenbereich hier auf Digitaltechnik-Grundlagen nicht fehlen darf.

Als schönen Einstieg möchte ich gleich am Anfang auf den Podcast Microcontroller von Chaosradio Express verweisen. Zwar ist der Podcast nun schon gut ein Jährchen alt, sollte aber dennoch einen guten Einblick in die Thematik bieten. In einer Stunde und 39 Minuten sprechen Moderator Tim Pritlove und fd0 vom Chaos Computer Club über den Mikrocontroller und was man damit alles machen kann. Read the rest of this entry »