Lernpfad Know-How-Computer/KHC als Von-Neumann-Rechner - Versionsgeschichte

Ukalina am 13. April 2026 um 16:42 Uhr

2026-04-13T16:42:03Z

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	__NOTOC__		__NOTOC__
	{{Fortsetzung\|		{{Fortsetzung
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	{{Box\|Der Know-How-Computer als Von-Neumann-Rechner\|Beim KHC übernehmen wir selbst die Rolle des Prozessors, also desjenigen elektronischen Bausteins, der dafür sorgt, dass ein Maschinenprogramm Schritt für Schritt ausgeführt wird. In diesem Kapitel werden nun die elektronischen Komponenten näher beschrieben, aus denen ein "echter" Prozessor besteht. Diese modellhafte Darstellung orientiert sich an der so genannten Von-Neumann-Architektur, die der Mathematiker John von Neumann zwar schon 1945 entwickelt hat, die aber auch heute noch den Grundaufbau der meisten gängigen Computer beschreibt.~~\|Lernpfad~~}}		{{Box
			\|Titel = Der Know-How-Computer als Von-Neumann-Rechner
			\|Klasse = Lernpfad
			\|Inhalt =
			* Beim KHC übernehmen wir selbst die Rolle des '''Prozessors''', also desjenigen elektronischen Bausteins, der dafür sorgt, dass ein Maschinenprogramm Schritt für Schritt ausgeführt wird.
			* In diesem Kapitel werden nun die elektronischen Komponenten näher beschrieben, aus denen ein "echter" Prozessor besteht.
			* Diese modellhafte Darstellung orientiert sich an der so genannten '''Von-Neumann-Architektur''', die der Mathematiker John von Neumann zwar schon 1945 entwickelt hat, die aber auch heute noch den Grundaufbau der meisten gängigen Computer beschreibt.
			* Am Beispiel des <code>inc </code>-Befehls wird in diesem Zusammenhang auch der - aus so genannten '''Mikroprogrammschritten''' bestehende - '''Von-Neumann-Zyklus''' erklärt.
			}} <!-- Box Lernpfad -->

	==== Die Von-Neumann-Architektur ====		==== Die Von-Neumann-Architektur ====
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	{{Fortsetzung\|		{{Fortsetzung
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	vorherlink=Lernpfad_Know-How-Computer/KHC_Programmieraufgaben_Teil_2\|		\|weiter=weiter\|weiterlink=Lernpfad_Know-How-Computer/Know-How-Assembler_-_Grammatik_einer_formalen_Sprache
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	[[Kategorie:Informatik]]		[[Kategorie:Informatik]]
	[[Kategorie:Sekundarstufe 2]]		[[Kategorie:Sekundarstufe 2]]
			[[Kategorie:Barrierefrei]]

Ukalina am 30. Juli 2025 um 19:20 Uhr

2025-07-30T19:20:07Z

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	[[Kategorie:~~Lernpfad~~]]		[[Kategorie:Know-How-Computer]]
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	~~[[Kategorie:Know-How-Computer]]~~
	[[Kategorie:Sekundarstufe 2]]		[[Kategorie:Sekundarstufe 2]]

Ukalina am 30. Juli 2025 um 14:06 Uhr

2025-07-30T14:06:07Z

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	[[Kategorie:Informatik]]		[[Kategorie:Informatik]]
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	[[Kategorie:Sekundarstufe 2]]		[[Kategorie:Sekundarstufe 2]]

Ukalina am 24. Juli 2025 um 12:51 Uhr

2025-07-24T12:51:28Z

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	==> 1: inc 4		==> 1: inc 4
	2: inc 4		2: inc 4
	3: 0		3: stp
	4: 0		4: 0
	</pre>		</pre>

Ukalina am 20. Juli 2025 um 07:44 Uhr

2025-07-20T07:44:27Z

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	{{Fortsetzung\|		{{Fortsetzung\|
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	übersicht=Startseite\|		übersicht=Startseite\|
	übersichtlink=~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer}}		übersichtlink=Lernpfad_Know-How-Computer}}

	{{Box\|Der Know-How-Computer als Von-Neumann-Rechner\|Beim KHC übernehmen wir selbst die Rolle des Prozessors, also desjenigen elektronischen Bausteins, der dafür sorgt, dass ein Maschinenprogramm Schritt für Schritt ausgeführt wird. In diesem Kapitel werden nun die elektronischen Komponenten näher beschrieben, aus denen ein "echter" Prozessor besteht. Diese modellhafte Darstellung orientiert sich an der so genannten Von-Neumann-Architektur, die der Mathematiker John von Neumann zwar schon 1945 entwickelt hat, die aber auch heute noch den Grundaufbau der meisten gängigen Computer beschreibt.\|Lernpfad}}		{{Box\|Der Know-How-Computer als Von-Neumann-Rechner\|Beim KHC übernehmen wir selbst die Rolle des Prozessors, also desjenigen elektronischen Bausteins, der dafür sorgt, dass ein Maschinenprogramm Schritt für Schritt ausgeführt wird. In diesem Kapitel werden nun die elektronischen Komponenten näher beschrieben, aus denen ein "echter" Prozessor besteht. Diese modellhafte Darstellung orientiert sich an der so genannten Von-Neumann-Architektur, die der Mathematiker John von Neumann zwar schon 1945 entwickelt hat, die aber auch heute noch den Grundaufbau der meisten gängigen Computer beschreibt.\|Lernpfad}}
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	Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.		Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.
	Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.  <i class="fa fa-universal-access fa-1x" aria-hidden="true"></i>  Diese Grafik gibt es im [[~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.		Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.  <i class="fa fa-universal-access fa-1x" aria-hidden="true"></i>  Diese Grafik gibt es im [[Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.
	<!--		<!--
	{{Box\|1= Hinweis		{{Box\|1= Hinweis
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	Das Zusammenspiel der Prozessor-Komponenten soll am Beispiel der Ausführung eines inc-Befehls erklärt werden. Der Ablauf einer solchen Befehlsausführung wird in mehrere Phasen unterteilt, die den so genannten [https://de.wikipedia.org/wiki/Von-Neumann-Zyklus Von-Neumann-Zyklus] bilden. Jeder Zyklus besteht aus einer Reihe so genannter Mikroprogrammschritte.		Das Zusammenspiel der Prozessor-Komponenten soll am Beispiel der Ausführung eines inc-Befehls erklärt werden. Der Ablauf einer solchen Befehlsausführung wird in mehrere Phasen unterteilt, die den so genannten [https://de.wikipedia.org/wiki/Von-Neumann-Zyklus Von-Neumann-Zyklus] bilden. Jeder Zyklus besteht aus einer Reihe so genannter Mikroprogrammschritte.

	Unser Beispiel geht von folgender Ausgangssituation aus: Im Hauptspeicher steht das Programm "x plus 2" aus dem Kapitel [[~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer/KHC-Maschinensprache_-_erste_Schritte_Teil_1\|KHC-Maschinensprache - erste Schritte Teil 1]]:		Unser Beispiel geht von folgender Ausgangssituation aus: Im Hauptspeicher steht das Programm "x plus 2" aus dem Kapitel [[Lernpfad_Know-How-Computer/KHC-Maschinensprache_-_erste_Schritte_Teil_1\|KHC-Maschinensprache - erste Schritte Teil 1]]:
	<pre>		<pre>
	==> 1: inc 4		==> 1: inc 4
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	}}		}}


	{{Fortsetzung\|		{{Fortsetzung\|
	vorher=zurück\|		vorher=zurück\|
	vorherlink=~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer/KHC_Programmieraufgaben_Teil_2\|		vorherlink=Lernpfad_Know-How-Computer/KHC_Programmieraufgaben_Teil_2\|
	weiter=weiter\|		weiter=weiter\|
	weiterlink=~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer/Know-How-Assembler_-~~Grammatik_einer_formalen_Sprache~~\|		weiterlink=Lernpfad_Know-How-Computer/Know-How-Assembler_-_Grammatik_einer_formalen_Sprache\|
	übersicht=Startseite\|		übersicht=Startseite\|
	übersichtlink=~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer}}		übersichtlink=Lernpfad_Know-How-Computer}}

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2025-07-19T13:06:44Z

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2025-07-19T13:03:47Z

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(kein Unterschied)

Ukalina am 16. Juli 2025 um 15:15 Uhr

2025-07-16T15:15:53Z

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	* Als '''Bus-System''' bezeichnet man die Verbindungsleitungen, über die Adressen, Daten und Steuersignale zwischen den einzelnen Komponenten transportiert werden.		* Als '''Bus-System''' bezeichnet man die Verbindungsleitungen, über die Adressen, Daten und Steuersignale zwischen den einzelnen Komponenten transportiert werden.

	Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.		Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.
	Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.		Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.  <i class="fa fa-universal-access fa-1x" aria-hidden="true"></i>  Diese Grafik gibt es im [[Benutzer:Ukalina/Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.
			<!--
			{{Box\|1= Hinweis
			\|2=
			\|3=}}
			-->
	[[Datei:KHC Von-Neumann-Architektur Arial24.png\|left\|350px\|Die Komponenten Steuerwerk, Rechenwerk, Speicherwerk und Bus-System werden schematisch dargestellt.]]		[[Datei:KHC Von-Neumann-Architektur Arial24.png\|left\|350px\|Die Komponenten Steuerwerk, Rechenwerk, Speicherwerk und Bus-System werden schematisch dargestellt.]]

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	Das '''Speicherwerk''' besitzt ein Adress- und ein Datenregister (AR und DR). Sie stellen als Schnittstellen die Verbindung zwischen dem Hauptspeicher und den anderen Hauptkomponenten her. Wenn der Inhalt einer Zelle aus dem Hauptspeicher gelesen werden soll, dann wird die Adresse dieser Zelle in das Adressregister AR kopiert und über ein Steuersignal die Aufforderung zum Lesen gegeben. Das Speicherwerk kopiert daraufhin den Inhalt der angegebenen Zelle in das Datenregister DR, von wo es dann zur weiteren Verarbeitung abgeholt werden kann. Soll dagegen ein Wert in einer Hauptspeicherzelle gespeichert werden, so wird deren Adresse im Adressregister AR und der Speicherwert im Datenregister DR abgelegt. Anschließend wird über das Steuersignal "Schreiben" das Speichern des Wertes in der entsprechenden Zelle des Hauptspeichers veranlasst.		Das '''Speicherwerk''' besitzt ein Adress- und ein Datenregister (AR und DR). Sie stellen als Schnittstellen die Verbindung zwischen dem Hauptspeicher und den anderen Hauptkomponenten her. Wenn der Inhalt einer Zelle aus dem Hauptspeicher gelesen werden soll, dann wird die Adresse dieser Zelle in das Adressregister AR kopiert und über ein Steuersignal die Aufforderung zum Lesen gegeben. Das Speicherwerk kopiert daraufhin den Inhalt der angegebenen Zelle in das Datenregister DR, von wo es dann zur weiteren Verarbeitung abgeholt werden kann. Soll dagegen ein Wert in einer Hauptspeicherzelle gespeichert werden, so wird deren Adresse im Adressregister AR und der Speicherwert im Datenregister DR abgelegt. Anschließend wird über das Steuersignal "Schreiben" das Speichern des Wertes in der entsprechenden Zelle des Hauptspeichers veranlasst.
	~~{{Box\|1=<i class="fa fa-universal-access fa-2x" aria-hidden="true"></i>   Hinweis~~
	~~\|2=Diese Grafik gibt es im [[Benutzer:Ukalina/Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.~~
	~~\|3=}}~~
	{{clear}}		{{clear}}
	==== Der Von-Neumann-Zyklus am Beispiel des inc-Befehls ====		==== Der Von-Neumann-Zyklus am Beispiel des inc-Befehls ====

Ukalina am 16. Juli 2025 um 15:07 Uhr

2025-07-16T15:07:56Z

← Nächstältere Version		Version vom 16. Juli 2025, 15:07 Uhr
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	Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.		Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.
	Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.		Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.

	[[Datei:KHC Von-Neumann-Architektur Arial24.png\|left\|350px\|Die Komponenten Steuerwerk, Rechenwerk, Speicherwerk und Bus-System werden schematisch dargestellt.]]		[[Datei:KHC Von-Neumann-Architektur Arial24.png\|left\|350px\|Die Komponenten Steuerwerk, Rechenwerk, Speicherwerk und Bus-System werden schematisch dargestellt.]]

	Das '''Steuerwerk''' enthält als Register den Programmzähler (PZ), der immer die Adresse des aktuellen Befehls enthält, sowie das Befehlsregister (BR), das diesen Befehl selbst (z.B. inc 4) enthält und nochmals in einen Operations-Teil (enthält z.B. den Befehlsbezeichner inc) und einen Adress-Teil (enthält z.B. den Wert 4) unterteilt wird. Außerdem befindet sich im Steuerwerk der so genannte Dekodierer, der die Maschinenbefehle in noch kleinere Arbeitsschritte (Mikrobefehle) zerlegt.		Das '''Steuerwerk''' enthält als Register den Programmzähler (PZ), der immer die Adresse des aktuellen Befehls enthält, sowie das Befehlsregister (BR), das diesen Befehl selbst (z.B. inc 4) enthält und nochmals in einen Operations-Teil (enthält z.B. den Befehlsbezeichner inc) und einen Adress-Teil (enthält z.B. den Wert 4) unterteilt wird. Außerdem befindet sich im Steuerwerk der so genannte Dekodierer, der die Maschinenbefehle in noch kleinere Arbeitsschritte (Mikrobefehle) zerlegt.

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	Das '''Speicherwerk''' besitzt ein Adress- und ein Datenregister (AR und DR). Sie stellen als Schnittstellen die Verbindung zwischen dem Hauptspeicher und den anderen Hauptkomponenten her. Wenn der Inhalt einer Zelle aus dem Hauptspeicher gelesen werden soll, dann wird die Adresse dieser Zelle in das Adressregister AR kopiert und über ein Steuersignal die Aufforderung zum Lesen gegeben. Das Speicherwerk kopiert daraufhin den Inhalt der angegebenen Zelle in das Datenregister DR, von wo es dann zur weiteren Verarbeitung abgeholt werden kann. Soll dagegen ein Wert in einer Hauptspeicherzelle gespeichert werden, so wird deren Adresse im Adressregister AR und der Speicherwert im Datenregister DR abgelegt. Anschließend wird über das Steuersignal "Schreiben" das Speichern des Wertes in der entsprechenden Zelle des Hauptspeichers veranlasst.		Das '''Speicherwerk''' besitzt ein Adress- und ein Datenregister (AR und DR). Sie stellen als Schnittstellen die Verbindung zwischen dem Hauptspeicher und den anderen Hauptkomponenten her. Wenn der Inhalt einer Zelle aus dem Hauptspeicher gelesen werden soll, dann wird die Adresse dieser Zelle in das Adressregister AR kopiert und über ein Steuersignal die Aufforderung zum Lesen gegeben. Das Speicherwerk kopiert daraufhin den Inhalt der angegebenen Zelle in das Datenregister DR, von wo es dann zur weiteren Verarbeitung abgeholt werden kann. Soll dagegen ein Wert in einer Hauptspeicherzelle gespeichert werden, so wird deren Adresse im Adressregister AR und der Speicherwert im Datenregister DR abgelegt. Anschließend wird über das Steuersignal "Schreiben" das Speichern des Wertes in der entsprechenden Zelle des Hauptspeichers veranlasst.
			{{Box\|1=<i class="fa fa-universal-access fa-2x" aria-hidden="true"></i>   Hinweis
			\|2=Diese Grafik gibt es im [[Benutzer:Ukalina/Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.
			\|3=}}
	{{clear}}		{{clear}}
	==== Der Von-Neumann-Zyklus am Beispiel des inc-Befehls ====		==== Der Von-Neumann-Zyklus am Beispiel des inc-Befehls ====

Ukalina am 16. Juli 2025 um 13:50 Uhr

2025-07-16T13:50:41Z

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	{{Fortsetzung\|		{{Fortsetzung\|
	vorher=zurück\|		vorher=zurück\|
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	{{Box\|Der Know-How-Computer als Von-Neumann-Rechner\|Beim KHC übernehmen wir selbst die Rolle des Prozessors, also desjenigen elektronischen Bausteins, der dafür sorgt, dass ein Maschinenprogramm Schritt für Schritt ausgeführt wird. In diesem Kapitel werden nun die elektronischen Komponenten näher beschrieben, aus denen ein "echter" Prozessor besteht. Diese modellhafte Darstellung orientiert sich an der so genannten Von-Neumann-Architektur, die der Mathematiker John von Neumann zwar schon 1945 entwickelt hat, die aber auch heute noch den Grundaufbau der meisten gängigen Computer beschreibt.\|Lernpfad}}		{{Box\|Der Know-How-Computer als Von-Neumann-Rechner\|Beim KHC übernehmen wir selbst die Rolle des Prozessors, also desjenigen elektronischen Bausteins, der dafür sorgt, dass ein Maschinenprogramm Schritt für Schritt ausgeführt wird. In diesem Kapitel werden nun die elektronischen Komponenten näher beschrieben, aus denen ein "echter" Prozessor besteht. Diese modellhafte Darstellung orientiert sich an der so genannten Von-Neumann-Architektur, die der Mathematiker John von Neumann zwar schon 1945 entwickelt hat, die aber auch heute noch den Grundaufbau der meisten gängigen Computer beschreibt.\|Lernpfad}}
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	Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.		Innerhalb der Hauptkomponenten gibt es verschiedene so genannte Register. Das sind kleine Speicherelemente, auf die die Komponenten direkt und sehr schnell zugreifen können. Zur Rechnerarchitektur gehört eigentlich noch ein '''Ein- und Ausgabewerk''', worauf hier aber verzichtet wird, da es im Zusammenhang mit dem KHC nicht benötigt wird.
	Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.  <i class="fa fa-universal-access fa-1x" aria-hidden="true"></i>  Diese Grafik gibt es im [[~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.		Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Aufbau der Von-Neumann-Architektur.  <i class="fa fa-universal-access fa-1x" aria-hidden="true"></i>  Diese Grafik gibt es im [[Lernpfad_Know-How-Computer/Anhang\|Anhang]] auch als taktile Schwellpapier-Kopiervorlage mit Braillebeschriftung.
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	{{Box\|1= Hinweis		{{Box\|1= Hinweis
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	Das Zusammenspiel der Prozessor-Komponenten soll am Beispiel der Ausführung eines inc-Befehls erklärt werden. Der Ablauf einer solchen Befehlsausführung wird in mehrere Phasen unterteilt, die den so genannten [https://de.wikipedia.org/wiki/Von-Neumann-Zyklus Von-Neumann-Zyklus] bilden. Jeder Zyklus besteht aus einer Reihe so genannter Mikroprogrammschritte.		Das Zusammenspiel der Prozessor-Komponenten soll am Beispiel der Ausführung eines inc-Befehls erklärt werden. Der Ablauf einer solchen Befehlsausführung wird in mehrere Phasen unterteilt, die den so genannten [https://de.wikipedia.org/wiki/Von-Neumann-Zyklus Von-Neumann-Zyklus] bilden. Jeder Zyklus besteht aus einer Reihe so genannter Mikroprogrammschritte.

	Unser Beispiel geht von folgender Ausgangssituation aus: Im Hauptspeicher steht das Programm "x plus 2" aus dem Kapitel [[~~Benutzer:Ukalina/~~Lernpfad_Know-How-Computer/KHC-Maschinensprache_-_erste_Schritte_Teil_1\|KHC-Maschinensprache - erste Schritte Teil 1]]:		Unser Beispiel geht von folgender Ausgangssituation aus: Im Hauptspeicher steht das Programm "x plus 2" aus dem Kapitel [[Lernpfad_Know-How-Computer/KHC-Maschinensprache_-_erste_Schritte_Teil_1\|KHC-Maschinensprache - erste Schritte Teil 1]]:
	<pre>		<pre>
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