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Dieser Abschnitt führt in die Grundlagen digitaler Schaltungen ein und behandelt die wesentlichen Prinzipien des digitalen Designs.

• Logische Gatter und ihre Funktion
• Boolean-Algebra und logische Funktionen
• Schaltkreisentwurf und -analyse
• Kombinatorische und sequentielle Schaltungen
• Speicherbausteine wie Flip-Flops und Register

In diesem Teil werden die verschiedenen Architekturen moderner Prozessoren und deren Funktionsweise näher erläutert.

• Von-Neumann-Architektur und Harvard-Architektur
• RISC- und CISC-Architekturen
• Befehlssatzarchitekturen (ISA)
• Microoperationen und Pipelining
• Multicore- und Parallelverarbeitung

Hier wird auf die verschiedenen Speichersysteme und ihre Hierarchie sowie deren Bedeutung für die Prozessorleistung eingegangen.

• Arten von Speicher (RAM, ROM, Cache, usw.)
• Speicherorganisation und -management
• Cache-Kohärenz und Cache-Timing
• Virtualisierungstechniken wie Paging und Segmentation
• Speicherzugriffszeiten und -optimierung

Dieser Abschnitt behandelt die Eingabe- und Ausgabesysteme sowie deren Interaktion mit dem Prozessor.

• Grundlagen der E/A-Systeme
• Unterbrechungs- und DMA-Mechanismen
• Serielle und parallele Kommunikation
• Schnittstellen und Ports
• E/A-Busarchitekturen

Die Pipeline-Verarbeitung und ihre Bedeutung für die Effizienz moderner Prozessoren werden hier detailliert erklärt.

• Grundprinzipien der Pipeline-Verarbeitung
• Pipeline-Stufen und deren Funktionen
• Hazards und deren Behebung
• Superskalare und dynamische Pipelining-Techniken
• Branch Prediction und Sprungvorhersagen