Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen, by Klaus Wüst

By Klaus Wüst

Das Buch Mikroprozessortechnik wendet sich an alle, die bei begrenzter Zeit einen leichten
Einstieg in das Thema und einen Überblick über die wichtigsten Techniken suchen. So weit möglich, werden zu allen Themen zunächst die zu Grunde liegenden Ideen verständlich und plausibel gemacht; dabei wird großer Wert auf die Zusammenhänge gelegt. An Beispielarchitekturen wird die Umsetzung dieser Ideen in die Praxis aufgezeigt. Nach einer kurzen Behandlung einiger Grundlagen schildert das Buch zunächst das Zusammenspiel der Bausteine in einem Rechnersystem über den Systembus und die Systemadressen. Zentrale Begriffe für einfache Mikroprozessoren sind check in und Flags, Arithmetisch/Logische Einheit, Adressierung, Assembler- und Maschinensprache, CISC- und RISC-Architektur. Zur Veranschaulichung werden zwei aktuelle Beispielarchitekturen - eine CISC- und eine RISC-Architektur - ausführlich behandelt und mit Programmbeispielen in Assemblersprache gegenübergestellt. Nachfolgend werden die wichtigsten Techniken leistungsstarker Prozessoren behandelt: Speichersegmentierungung, Caching und Paging, superskalare Architekturen und unmarried guideline a number of facts (SIMD). Hier wird die Umsetzung in die Praxis an den aktuellen Intel-Prozessoren gezeigt.
Die vierte Auflage ist aktualisiert, ein Abschnitt über den Cortex M3 ist hinzugekommen. Zur Überprüfung des Lernerfolgs werden Aufgaben und Testfragen mit Antworten angeboten, so dass das Buch auch zum Selbststudium geeignet ist.

Der Inhalt
Einführung - Informationseinheiten und Informationsdarstellung - Halbleiterbauelemente - Speicherbausteine - Ein- und Ausgabe - Systembus und Adressverwaltung - Einfache Mikroprozessoren - Besondere Betriebsarten (Interrupts und DMA) - Beispielarchitekturen - Speicherverwaltung - Skalare und superskalare Architekturen - Energieeffizienz - unmarried guideline a number of information (SIMD) - Mikrocontroller - Digitale Signalprozessoren

Die Zielgruppen
Studierende der Informatik, Elektrotechnik, Phys

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Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen, Schaltungstechnik und Betrieb von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern

Das Buch Mikroprozessortechnik wendet sich an alle, die bei begrenzter Zeit einen leichten Einstieg in das Thema und einen Überblick über die wichtigsten Techniken suchen. So weit möglich, werden zu allen Themen zunächst die zu Grunde liegenden Ideen verständlich und plausibel gemacht; dabei wird großer Wert auf die Zusammenhänge gelegt.

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Man nennt diese Zeit Erholungszeit oder Vorladezeit (precharge time). Die Zykluszeit, die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zugriffen, ist gleich der Zugriffszeit plus der Vorladezeit, also t0 −t5 . Hier wird deutlich, warum SRAMs beim Lesezugriff schneller sind als DRAMs: Zum einen entf¨ allt die aufw¨ andige Verst¨ arkung, weil die Zellen-Flipflops des SRAM schon ein kr¨ aftiges Signal abgeben, zum anderen brauchen SRAMs keine Vorladezeit. Beim Schreibzyklus werden Zeilen- und Spaltenadresse in der gleichen Art nacheinander u ¨bergeben.

In rauer Umgebung kann der robuste Flash-Speicher statt einer Festplatte benutzt werden (Solid State Disk). Sehr praktisch sind USB-Memory-Sticks, Flash-Speicher die direkt am USB-Port eines PCs eingesteckt werden (Abb. 11). 11: Verschiedene Flash-Speicher; Links: Ein USB-Memory-Stick; Mitte: eine Secure-Digital-Card; Rechts: eine CompactFlash-Card Alle Arten von ROM-Bausteinen sind von großer Bedeutung f¨ ur eingebettete Systeme, die ja ¨ im Regelfall ohne Laufwerke auskommen m¨ ussen. 1 gibt einen Uberblick u ¨ber die ROM-Bausteine und ihre Eigenschaften.

Diese Bauweise bietet viele gewichtige Vorteile: • Der integrierte Schaltkreis ist gut gesch¨ utzt und in seinem Inneren gibt es keine fehleranf¨ alligen L¨ ot- oder Steckverbindungen. • Die Bauelemente im Inneren des IC lassen sich sehr klein fertigen. Eine intergierte Schaltung ist also viel kleiner, als eine gleichwertige Schaltung aus diskreten Bauelementen; hochkomplexe Schaltungen, wie z. B. Mikroprozessoren, lassen sich nun in einem Baustein unterbringen. • Wegen der winzigen Abmessungen der Bauelemente ist der Stromverbrauch und damit die Verlustw¨ arme gering.

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