Rechnerarchitektur

1 Einleitung.- 1.1 Was ist Rechnerarchitektur?.- 1.2 Zum Stand der Technik der Hardwarekomponenten.- 1.3 Motivation für innovative Rechnerarchitekturen.- 1.4 Das Schichtenmodell eines Rechnersystems.- 1.5 Die Konstituenten einer Rechnerarchitektur.- 1.6 Taxonomie von Rechnerarchitekturen.- Literatur zu Kapitel 1.- 2 Sequentielle Rechner.- 2.1 Die Struktur der von-Neumann-Maschine.- 2.2 Das Operationsprinzip der von-Neumann-Maschine.- 2.3 Berechnung und Ablaufkontrolle in der von-Neumann-Maschine.- 2.4 Nicht-von-Neumann-Architekturen.- 2.5 Programmstrukturen sequentieller Rechner.- 2.6 Konkurrente Prozesse.- 2.7 Grundlagen der Speicherorganisation im von-Neumann-Rechner.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Grundzüge der Prozessor-Architekturen.- 3.1 Die minimale von-Neumann-Maschine.- 3.2 Mehrregister-Maschinen.- 3.3 Mikroprogrammierte CISC-Prozessoren.- 3.4 Anwendung des Pipeline-Prinzips im Prozessor.- 3.5 RISC-Prozessoren.- 3.6 Bus-Systeme.- Literatur zu Kapitel 3.- 4 Speicherorganisation und Speicherverwaltung.- 4.1 Speicherhierarchie.- 4.2 Seitenadressierung.- 4.3 Cache-Speicher.- 4.4 Hauptspeicher.- 4.5 Speichersegmentierung.- 4.6 Virtueller Speicher.- 4.7 Einfacher Objektschutz.- 4.8 Absoluter Objektschutz: Capability-Adressierung.- Literatur zu Kapitel 4.- 5 Konzepte der Parallelarbeit.- 5.1 Parallelität und Datenabhängigkeit.- 5.2 Die Ebenen der Parallelarbeit.- 5.3 Die Anweisungsebene.- 5.4 Erkennen von Parallelität auf der Anweisungsebene.- 5.5 Die Prozeßebene.- 5.6 Nutzung der Anweisungs-Parallelität.- 5.7 Synchronisation von Parallelarbeit.- 5.8 Datenstrukturen und Parallelarbeit.- Literatur zu Kapitel 5.- 6 Superskalare Prozessoren und VLWI-Maschinen.- 6.1 Übersicht.- 6.2 Der erste superskalare Prozessor: CDC6600.- 6.3 Moderne superskalareMikroprozessoren.- 6.4 Das Problem des Multiport-Registerfiles.- 6.5 Das Compilerproblem.- 6.6 Die VLWI-Maschine.- Literatur zu Kapitel 6.- 7 SIMD-Architekturen.- 7.1 Vektormaschinen und Anordnungen von Rechenelementen.- 7.2 Das Operationsprinzip der Vektormaschinen.- 7.3 Leistungskenngrößen der Vektormaschine.- 7.4 Speicherverschränkung.- 7.5 Frühe Vektormaschinen: STAR-100, CYBER 203, CRAY-1.- 7.6 Moderne Multiprozessor-Vektormaschinen: CRAY-X MP.- 7.7 Die Programmierung von Vektormaschinen.- 7.8 Konzepte der ILLIACIV als Beispiel eines RE-Arrays.- 7.9 Die Connection Machine CM2.- Literatur zu Kapitel 7.- 8 Typenkennung, Datenstruktur-Architekturen, Sprach-Architekturen.- 8.1 Architekturen mit Typenkennung.- 8.2 Aufbau von Datenstrukturtypen, DRAMA-Prinzip.- 8.3 Datenstruktur-Architekturen.- 8.4 Sprach-Architekturen.- 8.5 Assoziative Rechner.- Literatur zu Kapitel 8.- 9 Datenfluß-Architekturen.- 9.1 Übersicht.- 9.2 Grandlagen der Datenflußarchitekturen.- 9.3 Statische Datenflußarchitekturen.- 9.4 Dynamische Datenflußarchitekturen.- 9.5 Verfeinerungen der dynamischen Datenflußarchitektur.- 9.6 Hybride Datenflußarchitekturen,.- 9.7 Reduktionsmaschinen.- Literatur zu Kapitel 9.- 10 Grundlagen der MIMD-Architekturen.- 10.1 Allgemeine Gesichtspunkte.- 10.2 Verbindungsnetz-Topologien.- 10.3 Verhaltensparameter von Verbindungsnetzen.- 10.4 Übersicht über die behandelten MIMD-Architekturen.- Literatur zu Kapitel 10.- 11 Systeme mit gemeinsamem Speicher.- 11.1 Schleifen-Parallelisierung.- 11.2 Speicherkopplung mit vielen Kontrollfäden.- 11.3 MIMD-Architekturen mit verteiltem gemeinsamem Speicher.- 11.4 Vielfadige Architekturen mit verteiltem Speicher.- Literatur zu Kapitel 11.- 12 MIMD-Architekturen mit verteiltem Speicher.- 12.1 Die großen Herausforderungen.-12.2 Die Knotenarchitektur.- 12.3 Verbindungsnetze für massiv-parallele Rechner.- 12.4 Synchrone oder asynchrone Kommunikation?.- 12.5 Das parallele Knoten-Betriebssystem.- 12.6 Der virtuelle gemeinsame Speicher (VGS).- 12.7 Die Programmierung nachrichtenorientierter Systeme.- 12.8 Ausblick: Neue Programmiermodelle für massiv-parallele Systeme.- Literatur zu Kapitel 12.- Sach-und Namensverzeichnis.