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Lexikon der Mathematik: Rechnerarchitektur

funktioneller und physischer Aufbau einer Rechenanlage.

Verschiedene Architekturen unterscheiden sich nach der Anzahl der beteiligten Prozessoren (Einprozessor- oder Mehrprozessorsysteme), der Anzahl der parallel ausführbaren Befehle (single instruction – SI, multiple instruction – MI), der Zahl gleichzeitig verarbeitbarer Daten (single data – SD, multiple data – MD), der Zugriffsorganisation auf Speichereinheiten (gemeinsamer Speicher gestattet den Zugriff mehrerer Prozessoren auf eine Speichereinheit, verteilter Speicher stellt jedem Prozessor eine eigene Speichereinheit zur Verfügung), der Struktur des verwendeten Befehlssatzes (wenige, in wenigen Maschinenzyklen ausführbare Befehle, reduced instruction set computer – RISC, oder viele, in mehreren Maschinenzyklen abzuarbeitende Befehle, complex instruction set computer – CISC).

Zur Rechnerarchitektur gehören neben solchen prinzipiellen Entwurfskriterien auch Anzahl und Verwendungszweck von prozessorinternen Datenregistern, die Organisation des Zugriffs auf externe Speichereinheiten, sowie Ein- und Ausgabegeräte, die Verbindungsstruktur zu anderen Prozessoren, die Konstruktion und Anordnung der arithmetischen und logischen Einheiten, der Schaltkreisentwurf, Fragen der Wärmeableitung, die Gehäusetechnologie und viele weitere Probleme. Damit ist der Entwurf einer Rechnerarchitektur eine interdisziplinäre Aufgabe.

SISD-Architekturen finden sich in den meisten Personalcomputern, einige Supercomputer sind SIMD-Rechner. MIMD-Architekturen finden sich in Gomputerclustern, die durch leistungsfähigere Verbindungsstrukturen immer populärer werden.

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  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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