2.1 Blockdiagramm und grundlegende Abläufe

Allgemeiner Aufbau eines Computersystems

Die Hauptkomponenten eines Computers sind Prozessor, Speicher und ein E/A-Subsystem.

Die Verbindungen dazwischen nennt man Busse. Ihr Zusammenspiel soll ein Beispiel zeigen:

• Der Speicher enthält den auszuführenden Code, also Maschinenbefehle, und die zu verarbeitenden Daten.
• Der Prozessor holt einen Maschinenbefehl aus dem Speicher. Dazu müssen Speicher und Prozessor Kontrollinformationen austauschen. Der Prozessor teilt dem Speicher mit, dass er Inhalte lesen möchte und von wo. In der Abb. 2.2 ist dies durch „K-Info: Nächster Befehl?“ gekennzeichnet. „K-Info“ steht abgekürzt für Kontrollinformation. Der Speicher meldet dem Prozessor, dass die gewünschten Inhalte nun bereit stehen („K-Info: Rückmeldungen“). Dann holt sie der Prozessor vom Speicher ab.
• In unserem Falle handle es sich bei dem geholten Maschinenbefehl um einen Addierbe- fehl, der in menschenverständlicher Form als ADD AX, [y] geschrieben wird. Diese Schreibweise nennt man Assemblercode. In Wirklichkeit stünden nur Nullen und Einsen im Speicher.
• Der besagte Assemblerbefehl bedeutet: „Addiere zum Inhalt des AX-Registers den Inhalt von y“. Das Ergebnis steht wiederum im AX-Register.
• Das AX-Register ist ein Zwischenspeicher im Prozessor, mit dem der Prozessor ver- schiedenste Verknüpfungen durchführen kann.
• Bei y handelt es sich um eine Speicherstelle, in der im Vorfeld einer der zu addierenden Operanden abgelegt wurde. Dass es sich um eine Speicherstelle und nicht um einen Zah- lenwert handelt, macht man durch die eckigen Klammern deutlich.

• Anschließend führt der Prozessor den Maschinenbefehl aus. Der Prozessor bemerkt, dass dazu ein Operand aus dem Speicher zu holen ist.
• Wieder teilt der Prozessor dem Speicher mit, dass er Inhalte lesen möchte, wie in Abb. 2.3 zu sehen ist. Diesmal handelt es sich aber nicht um Code, sondern um Daten. Wie zuvor stellt der Speicher den gewünschten Inhalt bereit, und der Prozessor holt ihn ab.

• Der Prozessor führt nun die gewünschte Addition durch, indem er die vom Speicher als Inhalt von y gelieferte 52 zum Inhalt des AX-Registers addiert. Wir nehmen an, im AX- Register stand eine 22, und als Summe kommt demnach 74 heraus, die den neuen Inhalt des AX-Registers bildet.
• Der Prozessor holt gemäß Abb. 2.4 den nächsten Befehl aus dem Speicher. Er lautet OUT 310h, AL. Das bedeutet „Gebe aus auf den Port 310 den Inhalt von AL“. AL sind die unteren 8 Bits von AX, das insgesamt 16 Bits umfasst. Das „h“ hinter der 310 deutet an, dass die Zahl eine Hexadezimalzahl ist. E/A-Bausteine bieten Schnittstellen nach außen. Alles, was an diese angeschlossen wird, nennt man Peripheriegeräte (in der Abb. nicht dargestellt). Dabei kann es sich z.B. um einen Drucker oder eine Tastatur handeln. Peripheriegeräte können sich auch innerhalb des Computergehäuses befinden, was z.B. bei einer Festplatte der Fall ist. Die Angabe einer Portnummer bestimmt, zu welchem Peripheriegerät die Ausgabe gelangen soll.

• Der Prozessor führt diesen Befehl aus, indem er gemäß Abb. 2.5 dem E/A-Subsystem mitteilt, an welchen Port welcher Inhalt ausgegeben werden soll. Das E/A-Subsystem informiert den Prozessor, dass es bereit zur Ausgabe ist, leitet den Wert zum Peripheriegerät und informiert den Prozessor über den Erfolg.