====== Computerarchitektur & Assemblersprache ======

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<color blue>**TODO LP: Instruction Sets LMC für alle auf Papier ausdrucken.**</color>
</nodisp>

In diesem Teil geht es darum zu verstehen, was die Grundfunktionsweise eines Computers ist.

++++Lernziele|

   * Wissen, welche **Sprache** eine CPU 'versteht'.
   * Python, Assemblersprache und Maschinensprache miteinander vergleichen. Was sind Gemeinsamkeiten, Vorteile, Nachteile?
   * Erklären können, was ein **Befehlssatz** ist und warum eine CPU einen solchen hat resp. braucht.
   * Mithilfe des LMC-Befehlssatzes Assemblersprache in Maschinensprache und umgekehrt umwandeln können.
   * Die Von **Neumann-Architektur** auswendig skizzieren ...
   * ... und deren Komponenten erklären können.
   * Den Von Neumann-Zyklus skizzieren ...
   * ... und erklären können, was in jedem der Schritte passiert.
   * Einfache **Codes in Assemblersprache** für den LMC schreiben.\\ \\
   * Anspruchsvollere Codes in Assemblersprache (mit Branches) für den LMC schreiben.
   * Verschiedene Arten von Schleifen mit dem LMC programmieren können:
     * 1) zuerst Codeblock ausführen, dann Bedingung überprüfen
     * 2) zuerst Bedingung überprüfen, dann Codeblock ausführen
   * LMC Tricks (DAT und Sprung-Instruktionen) kennen und anwenden.
   * Wissen, was eine **Zeichentabelle** ist und wozu diese verwendet wird.
   * ASCII mit Unicode vergleichen können. Gemeinsamkeiten und Unterschiede?
   * Zeichen mithilfe von OTC ausgeben können.

++++

===== Theorie =====

**Slides:** {{ :gf_informatik:computerarchitektur_sca:computerarchitektur.pdf |Computerarchitektur & Assemblersprache (Slides)}}

**Links:**

   * [[https://peterhigginson.co.uk/lmc/|Little Man Computer Simulation]]
   * [[https://peterhigginson.co.uk/lmc/help.html|Little Man Computer Help]]


==== Befehlssatz LMC ====

^ Code (dec) ^ Code (bin) ^ Name ^ Description	^
| 0 | 00000 | HLT	 	| Stop (Little Man has a rest).	 |
| 1 | 00001 | ADD	 	| Add the contents of the memory address to the Accumulator	 |
| 2 | 00010 | SUB	 	| Subtract the contents of the memory address from the Accumulator	 |
| 3 | 00011 | STA or STO	| Store the value in the Accumulator in the memory address given.	 |
| 4 | 00100 |            	| This code is unused and gives an error.	 |
| 5 | 00101 | LDA	 	| Load the Accumulator with the contents of the memory address given	 |
| 6 | 00110 | BRA	 	| Branch - use the address given as the address of the next instruction	 |
| 7 | 00111 | BRZ	 	| Branch to the address given if the Accumulator is zero	 |
| 8 | 01000 | BRP	 	| Branch to the address given if the Accumulator is zero or positive	 |
| 9 | 01001 | INP or OUT	| Input or Output. Take from Input if address is 1, copy to Output if address is 2.	 |
| 9 | 01001 | OTC	 	| Output accumulator as a character if address is 22. (Non-standard instruction)	 |
|   |       | DAT	 	| Used to indicate a location that contains data.|

++++auf Deutsch|

^ Code (dec) ^ Code (bin) ^ Name ^ Beschreibung ^
| 0 | 00000 | HLT         | Stopp (Little Man macht eine Pause). |
| 1 | 00001 | ADD         | Addiere den Inhalt der Speicheradresse zum Akkumulator. |
| 2 | 00010 | SUB         | Subtrahiere den Inhalt der Speicheradresse vom Akkumulator. |
| 3 | 00011 | STA or STO  | Speichere den Wert im Akkumulator in der angegebenen Speicheradresse. |
| 4 | 00100 |             | Dieser Code ist unbenutzt und erzeugt einen Fehler. |
| 5 | 00101 | LDA         | Lade den Akkumulator mit dem Inhalt der angegebenen Speicheradresse. |
| 6 | 00110 | BRA         | Verzweigung – verwende die angegebene Adresse als Adresse der nächsten Anweisung. |
| 7 | 00111 | BRZ         | Verzweige zur angegebenen Adresse, wenn der Akkumulator null ist. |
| 8 | 01000 | BRP         | Verzweige zur angegebenen Adresse, wenn der Akkumulator null oder positiv ist. |
| 9 | 01001 | INP or OUT  | Eingabe oder Ausgabe. Bei Adresse 1 von Eingabe lesen, bei Adresse 2 zur Ausgabe schreiben. |
| 9 | 01001 | OTC         | Gib den Akkumulator als Zeichen aus, wenn die Adresse 22 ist. (Nicht-standardisierte Anweisung) |
|   |       | DAT         | Wird verwendet, um eine Speicherstelle mit Daten zu kennzeichnen. |++++

++++

{{ :gf_informatik:computerarchitektur_sca:instruction_set_lmc.pdf |Befehlssatz als PDF zum Ausdrucken}}

==== LMC Tipps & Tricks ====

   * **Geschwindigkeit ändern:**
     * OPTIONS / 'default ...' ausählen
     * oder mit mit '<<' und '>>' Tempo verändern


===== Aufgaben =====

   * **Tipp:** Wenn immer du mit dem LMC arbeitest, solltest du dessen Instruction Set zur Hand haben (z.B. in ausgedruckter Form). Dieses musst du *nicht* auswendig können.

[[gf_informatik:computerarchitektur_sca:aufgaben_a]]

[[gf_informatik:computerarchitektur_sca:aufgaben_b]]

[[gf_informatik:computerarchitektur_sca:aufgaben_c]]

[[gf_informatik:computerarchitektur_sca:aufgaben_d]]

[[gf_informatik:computerarchitektur_sca:aufgaben_e]]

[[gf_informatik:computerarchitektur_sca:zusatzaufgaben]]