Computerarchitektur

Rechnerarchitektur ist ein Teilgebiet der Technischen Informatik, das sich mit dem Design von Rechnern (Computern) und speziell mit deren Organisation, sowie deren externen und internen Aufbau beschäftigt.

Definition

Amdahl, Brooks und Blaauw definieren 1967: „Rechnerarchitektur definiert sich aus den Attributen und dem Verhalten eines Computers, wie dieser von einem Maschinensprachenprogrammierer gesehen wird. Diese Definition umfasst den Befehlssatz, die Befehlsformate, die OP-Codes, die Adressierungsarten und alle Register und Speicher, die direkt durch einen Maschinensprachenprogrammierer verändert werden können. Die Implementation ist durch den aktuellen Hardwareaufbau, das logische Design und die Organisation der Datenpfade einer bestimmten Ausführung der Architektur definiert ^[1].“

Stahlknecht und Hasenkamp verwenden folgende Definition: “Unter dem Begriff Rechnerarchitektur versteht man:

• die interne Struktur des Rechners, d. h. seinen Aufbau aus verschiedenen Komponenten, und
• die Organisation der Arbeitsabläufe im Rechner ^[2].“

Anwendung

Wie ein Architekt eines Gebäudes die Prinzipien und Ziele eines Bauprojektes als die Basis für die Pläne des Bauzeichners festlegt, genauso legt ein Computer-Architekt die Computer-Architektur als Basis für die eigentlichen Designspezifikationen fest.

Der Ausdruck wird für verschiedene Bedeutungen verwendet:

• Das Design der Prozessorarchitektur eines Computer und seines Befehlssatzes und Techniken wie SIMD- und MIMD-Parallelität.
• Allgemeinere und umfassendere Hardware-Architektur wie Cluster Computing und NUMA-Architekturen.
• Eine weniger formale Bedeutung bezieht sich auf die Beschreibung der Voraussetzungen (besonders Geschwindigkeits- und Verbindungsvoraussetzungen) oder Design-Implementationen der verschiedenen Komponenten eines Computers (Wie zum Beispiel Arbeitsspeicher, Hauptplatine, elektronische Peripherie oder ganz allgemein die CPU).

Literatur

• John P. Hayes: Computer Architecture and Organization. McGraw-Hill 1998, ISBN 0-07-027355-3
• John L. Hennessy, David A. Patterson: Rechnerarchitektur: Analyse, Entwurf, Implementierung, Bewertung. Vieweg, Braunschweig 1994, ISBN 3-528-05173-6
• Paul Hermann: Aufbau, Organisation und Implementierung, inklusive 64-Bit-Technologie und Parallelrechner. 3. Auflage, Braunschweig, Vieweg 2002, ISBN 3-528-25598-6
• Andrew S. Tanenbaum, James Goodman: Computerarchitektur. 4. Auflage, Pearson Studium, München 2001, ISBN 3-8273-7016-7
• Nicholas P. Carter: Computerarchitektur. IT-Studienausgabe. mitp-Verlag/Bonn, "1. Auflage 2003", 1. Programmiermodelle, Prozessordesign und Parallelverarbeitung, 2. Cache und virtuelle Speicher, 3. 192 praxisnahe Übungen mit Musterlösungen, deu:19,95e, öster:20,60e, ISBN 3-8266-0907-7
• Theo Ungerer (Ed.) et al.: Rechnerarchitektur - Herausforderungen der nächsten Jahre. Schwerpunktthemenheft der Zeitschrift it-Information Technology. Vol. 50 (2008) Heft 5

Weblinks

• Grundprinzipien der Rechnerarchitektur - Online Tutorial

Quellen

1. ↑ Gene M. Amdahl, Gerrit A. Blaauw, Fred P. Brooks: Architecture of the IBM System /360. In: IBM Journal of Research and Development, Band 8, Heft 2, April 1967
2. ↑ Peter Stahlknecht, Ulrich Hasenkamp: Einführung in die Wirtschaftsinformatik. 11. Auflage, Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-01183-8