Im Programmzähler steht 3. In Speicherzelle 3 steht 40007, in Speicherzelle 7 steht 0.

1. Beschreibe den Befehlszyklus für diesen Befehl Schritt für Schritt. Nenne bei jedem Schritt die beteiligten Teile des von-Neumann-Rechners und gib an, was über welchen Bus übertragen wird.
2. Gib an, welcher Wert danach im Programmzähler steht. Begründe.
3. Beschreibe, was sich ändert, wenn in Speicherzelle 7 der Wert 5 steht.

1. Zähle, wie oft dein Modellrechner beim Ausführen des Befehls 10007 (inc 7) auf den Speicher zugreift. Zähle auch das Holen des Befehls mit.
2. In realen Rechnern arbeitet der Prozessor viel schneller, als Daten aus dem Arbeitsspeicher gelesen werden können. Alle Befehle und alle Daten müssen aber über denselben Bus. Erläutere, warum man dieses Problem als von-Neumann-Flaschenhals bezeichnet.
3. Recherchiere eine Maßnahme, mit der reale Rechner den Flaschenhals abmildern, und beschreibe sie in zwei bis drei Sätzen.

Gegeben ist folgende Speicherbelegung. Der Programmzähler steht auf 0.

0: 10001
1: 20005
2: 50000
3: 0
4: 0
5: 3
6: 3

1. Übersetze die Befehle in den Zellen 0 bis 2 und sage voraus, welche Werte nach dem Programmlauf in den Zellen 5 und 6 stehen.
2. Führe das Programm Schritt für Schritt aus, von Hand oder im Bonsai-Simulator. Notiere nach jedem Befehl in einer Tabelle den Programmzähler und die Inhalte der Zellen 0 bis 6.
3. Vergleiche das Ergebnis mit deiner Vorhersage und erkläre, was passiert ist.
4. Beschreibe in einem Satz, was an diesem Programm besonders ist. Erläutere, welche Eigenschaft des von-Neumann-Rechners das möglich macht.
5. Beurteile, ob diese Eigenschaft eher eine Chance oder eher eine Gefahr ist.

Beim Bonsai-Rechner liegt das Mikroprogramm in einem eigenen Mikroprogrammspeicher. Beim Murmelrechner steckt das Steuerprogramm im Kopf des Steuermanns.

1. Recherchiere, was man unter einer Harvard-Architektur versteht.
2. Erläutere, inwiefern dein Modellrechner auf der Ebene des Steuerprogramms bzw. Mikroprogramms einer Harvard-Architektur ähnelt.
3. Nenne je einen Vorteil und einen Nachteil getrennter Speicher für Programm und Daten. Beziehe dich dabei auf die Aufgaben 2 und 3.

JOHNNY ist ein weiterer Modellrechner, der auf inf-schule in einem eigenen Kapitel vorgestellt wird. Das Bild zeigt seine Oberfläche.

[1]

1. Ordne die drei Bereiche des Bildes und die Busse den Teilen des von-Neumann-Rechners zu.
2. Finde die Bauteile Programmzähler, Befehlsregister und Akku im Bild.
3. Arbeite mindestens zwei Unterschiede zwischen JOHNNY und deinem Modellrechner heraus.