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Speicherhierarchie und aktuelle Trends

Moderne Prozessoren setzen auf eine mehrstufige Cache-Architektur (bis zu 3 Ebenen) direkt auf dem Chip. Dabei werden Caches und TLBs für Daten und Instruktionen getrennt. Zu den gemeinsamen Merkmalen gehören Non-Blocking-Caches, Hardware-Prefetching und die Unterstützung mehrerer Zugriffe pro Taktzyklus.

Virtueller Speicher (Virtual Memory)

Der virtuelle Speicher bietet dem Programmierer die Illusion eines unbegrenzten Adressraums, unabhängig vom physischen Arbeitsspeicher.

Vorteile

• Höherer virtueller Adressraum als physischer Speicher
• Erleichtertes Multiprogramming
• Effizientere Speichernutzung und verbesserter Schutz
• Transparenz für den Programmierer

Nachteile und Verwaltung

Die Verwaltung (Adressübersetzung,...

(2,4) Interleaved Speicher: Idee der Aufspaltung des Speichers in unabhängige Module, den simultanen Zugang mehrerer Wörter in verschiedenen Modulen (von Tieren).

• Effizienzbedingung: Verweise auf Speichermodule müssen gerecht verteilt werden, mit dem Verteilungsschlüssel.
• Ideale Lage: Die Breite des Band-Zugriffs auf den Speicher multipliziert sich mit d-Modulen.

Total Memory = N = 2 ⁿ Worte / Anzahl der Module = M = 2^m. SYSTEME - 2 sind und entweder mit M parallelen Worten bei jedem Speicherzugriff gewonnen werden. Es gibt einen Konflikt des Speichers -> mehrere Richtungen benötigen Zeit, um auf das gleiche Modul zuzugreifen, wodurch die Zugriffsgeschwindigkeit verringert wird. Die Erinnerungskonflikte sind größer höherer Ordnung...

Das Relationale Modell

Im relationalen Modell werden Daten und Beziehungen durch eine Reihe von Tabellen dargestellt.

Das Netzwerk-Modell

Das Netzwerk-Modell besteht aus einer Reihe von Datensätzen, die durch Verknüpfungen (Links) miteinander verbunden sind. Ein Datensatz ähnelt einer Entität im Entity-Relationship-Modell. Jeder Datensatz besteht aus einer Reihe von Feldern (Attributen), wobei jedes Feld nur einen Datenwert enthält. Eine Liga ist eine exklusive Verbindung zwischen Datensätzen und kann als eingeschränkte binäre Beziehung betrachtet werden.

Datenstruktur-Diagramme

Ein Datenstruktur-Diagramm ist ein Schema, das den Aufbau einer Netzwerk-Datenbank darstellt. Diese Diagramme bestehen aus zwei Komponenten:

• Tabellen: Entsprechen

Speicher: Die Transformation von Informationen

Das Multispeicher-Modell geht davon aus, dass der Speicher ein aktives System ist, das Informationen durch verschiedene Verbindungen verarbeitet:

• Enkodierung: Informationen werden für die Speicherung aufbereitet.
• Speicherung: Informationen werden in funktionalen Matrizen abgelegt.
• Abruf: Informationen werden je nach Kontext und Verarbeitungsweise wieder zugänglich gemacht.

Die 3 Systeme der Informationsfixierung

1. Sensorisches Gedächtnis

Informationen verschwinden hier innerhalb von etwa einer Sekunde.

2. Kurzzeitgedächtnis

Informationen bleiben für etwa 20 Sekunden erhalten.

3. Langzeitgedächtnis

Informationen werden dauerhaft gespeichert und gehen nicht verloren.

Detaillierte Analyse der Speichersysteme

Sensorisches

Fragen und Antworten zu SCADA, HMI und Prozesssteuerung

1. Was ist mit SISO und MIMO gemeint?

Dies bezieht sich auf die Zusammenschaltung, physisch oder logisch:

• SISO – Single Input, Single Output (ein Eingang, ein Ausgang). Beispiel: einfache geschlossene Regelkreise.
• MIMO – Multiple Input, Multiple Output (mehrere Eingänge, mehrere Ausgänge). Beispiel: komplexe Systeme und offene Regelkreise.

2. Wovon würde Ihre Entscheidung für eine SPS- oder PLS-basierte Umsetzung abhängen?

Zu berücksichtigende Faktoren:

• a) Anforderungsfaktor: Review meiner Prozesse zu kontrollieren
• b) Designfaktoren: Architektur unseres Systems
• c) Skalierbarkeit: Skalierbarkeit
• e) Wartungskosten
• f) Fähigkeit zur Kontrolle
• g) Return-on-Investment-Potential

3. Identifizieren

Wide Area Networks

Merkmale: Vermittlung: Die Verbindung wird über Netzwerkknoten (Vermittlungsstellen) hergestellt, die die Informationen zwischen den Endgeräten weiterleiten. Es werden verschiedene Technologien eingesetzt. Die Knoten unterscheiden sich in der Art der Verbindung und der Übertragung der Informationen zwischen den Vermittlungsstellen.

Leitungsvermittlung (Circuit Switching, CC)

Die Leitungsvermittlung umfasst die Existenz eines Pfads zwischen zwei Stationen, also eine Folge von Verbindungen zwischen den Netzwerkknoten. Sie verläuft in drei Phasen: Aufbau der Verbindung, Datenübertragung und Abbau der Verbindung.

Die Nutzung ist exklusiv, was technisch bedingt ist und die Effizienz verringert. Es besteht eine Verzögerung, da...

Unterschiede zwischen Netzwerkkomponenten

8. Hauptunterschied zwischen Switch und Bridge

Bridges empfangen ein Paket vollständig, bevor sie es an den Zielport weiterleiten. Im Gegensatz dazu kann ein Switch (Commuter) mit der Weiterleitung beginnen, noch bevor das Paket komplett empfangen wurde (Cut-Through-Verfahren). Dies ist eine der wesentlichen Leistungsverbesserungen.

10. Entscheidungen eines Routers beim Routing

Ein Router wählt den besten Weg für ein Paket aus. Das bedeutet, er ermittelt den schnellsten und kürzesten Pfad basierend auf Routing-Algorithmen und der Verwendung der Routing-Tabelle.

Übung: Protokollstack TCP/IP

1. Was ist ein Protokoll?

In Computernetzwerken ist ein Protokoll eine Sprache (ein Satz formaler Regeln), die es...

1. Begriffsbestimmungen: Betriebssystem (BS)

Ein Set von Algorithmen und Verfahren sowie Programmen mit folgenden Zielen:

• a) Zuweisen von Ressourcen: Jedes Element, das eine Leistung erbringen kann.
• Prozesse: Alle laufenden Programme oder Aufgaben.
• Effizienz (Efficacy): Maximiert die Nutzung der vorhandenen Ressourcen für jeden Prozess (z. B. UNIX).
• b) Benutzeroberfläche: Bietet dem Benutzer eine ansprechende Oberfläche und verbirgt die Einzelheiten der Hardware (HW).
• Komfort: (z. B. Windows).
• GUI (Graphic User Interface): Grafische Benutzeroberfläche.
• WIMP-Technologie: Verwendung von Windows (Fenster), Icons (Symbole), Maus und Pull-down-Menüs.

Ressource: Jeder Faktor, der eine Dienstleistung vorsieht. Beispiele: Grafikkarte, Datenbus etc.
Prozess:

Windows Server 2003 ist ein Betriebssystem aus der Windows-Familie von Microsoft, das im Jahr 2003 ins Leben gerufen wurde. Es basiert auf NT-Technologie und verwendet die NT-Kernel-Version 5.2.

Insgesamt kann Windows Server 2003 als ein modifiziertes Windows XP betrachtet werden, das nicht weniger Funktionen bietet, aber diese sind standardmäßig für eine bessere Leistung deaktiviert. Die Prozessor-Auslastung auf dem Server wird durch Funktionen wie die grafische Oberfläche Luna, die in Windows XP verwendet wird, reduziert und stattdessen wird die klassische Windows-Oberfläche bereitgestellt. Es ist jedoch möglich, diese Eigenschaften durch den Befehl services.msc wieder zu aktivieren. Im Internet gibt es einige Tricks, um es ähnlich...

Übertragungsnetze

• RTC (Switched Telephone Network): Sprachübertragung über ein leitungsgebundenes Netz in Form von elektrischen Signalen. Früher waren manuelle Vermittlungsstellen erforderlich, heute werden TK-Anlagen eingesetzt. Die Dienste umfassen Echtzeit-Sprachübertragung und Verbindungsaufbau.
• TELEX: Öffentliches Netz zum Senden von Informationen im Textformat. Angeboten von Post- und Telegrafenämtern.
• IBERPACK: Dienst basierend auf dem X.25-Protokoll. Ermöglicht den Informationsaustausch zwischen mehreren Stationen. Es handelt sich um eine Art virtuelles privates Netzwerk.
• ISDN (Integrated Services Digital Network): Basiert auf jeder Art von codierten Informationen, die auf die gleiche Weise behandelt werden können, mit Ausnahme