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0 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIK

GBI Tutorium 8

Roman Langrehr, 7. Tutorium am 05.12.2016

KIT – University of the State of Baden-Wuerttemberg andNational Research Center of the Helmholtz Association www.kit.edu

MIMA (MInimalMAschiene)Ein idealisierter Prozessor

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KIT

Drähte

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KIT

Ein Draht verbindet Bausteine.

Ein Draht kann:eine 0 übertrageneine 1 übertragennichts übertragen (Notation: Z )

SprechweiseEin Bauteil schreibt auf den Draht.Ein Bauteil liest von dem Draht.

Ein Draht kann nichts speichern! Ein Bauteil kann nur vom Draht lesen,wenn gleichzeitig ein anderes darauf schreibt.

Drähte

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KIT

Ein Draht verbindet Bausteine.Ein Draht kann:

eine 0 übertrageneine 1 übertragennichts übertragen (Notation: Z )

SprechweiseEin Bauteil schreibt auf den Draht.Ein Bauteil liest von dem Draht.

Ein Draht kann nichts speichern! Ein Bauteil kann nur vom Draht lesen,wenn gleichzeitig ein anderes darauf schreibt.

Drähte

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KIT

Ein Draht verbindet Bausteine.Ein Draht kann:

eine 0 übertrageneine 1 übertragennichts übertragen (Notation: Z )

SprechweiseEin Bauteil schreibt auf den Draht.Ein Bauteil liest von dem Draht.

Ein Draht kann nichts speichern! Ein Bauteil kann nur vom Draht lesen,wenn gleichzeitig ein anderes darauf schreibt.

Drähte

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KIT

Ein Draht verbindet Bausteine.Ein Draht kann:

eine 0 übertrageneine 1 übertragennichts übertragen (Notation: Z )

SprechweiseEin Bauteil schreibt auf den Draht.Ein Bauteil liest von dem Draht.

Ein Draht kann nichts speichern! Ein Bauteil kann nur vom Draht lesen,wenn gleichzeitig ein anderes darauf schreibt.

Bauteile VerbindenProblem

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Man möchte viele Bauteile verbinden:

Braucht viel PlatzViele ÜberschneidungenViele Leitungen

Bauteile VerbindenProblem

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KIT

Man möchte viele Bauteile verbinden:

Braucht viel PlatzViele ÜberschneidungenViele Leitungen

Bauteile VerbindenProblem

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Man möchte viele Bauteile verbinden:

Braucht viel PlatzViele ÜberschneidungenViele Leitungen

Bauteile VerbindenProblem

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KIT

Man möchte viele Bauteile verbinden:

Braucht viel Platz

Viele ÜberschneidungenViele Leitungen

Bauteile VerbindenProblem

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KIT

Man möchte viele Bauteile verbinden:

Braucht viel PlatzViele Überschneidungen

Viele Leitungen

Bauteile VerbindenProblem

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KIT

Man möchte viele Bauteile verbinden:

Braucht viel PlatzViele ÜberschneidungenViele Leitungen

Bauteile VerbindenLösung: Busse

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Neues Problem: Es können immer nur 2 Geräte gleichzeitigkommunizieren.

Bauteile VerbindenLösung: Busse

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Neues Problem: Es können immer nur 2 Geräte gleichzeitigkommunizieren.

Bauteile VerbindenBreite Busse

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Bauteile VerbindenBreite Busse

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1-Bit-Speicherbausteine

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Di Datenleitung EingangDo Datenleitung AusgangSw Steuerleitung SchreibenSr Steuerleitung lesen

Register

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DefinitionMehere zusammengeschaltete 1-Bit-Speicher nennt man Register.

Typischerweise ist ein Register so breit wie der Bus.

Register

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DefinitionMehere zusammengeschaltete 1-Bit-Speicher nennt man Register.

Typischerweise ist ein Register so breit wie der Bus.

Grundstruktur eines Computersvon-Neumann Architektur

8 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

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Struktur der MIMA

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KIT

IAR Instruktionsadressregister

Speichert die Adresse des nächsten Befehls

IR Instruktionsregister

Speichert den aktuellen Befehl

Akku Akkumulator

Ein „zwischenspeicher“ Register

ALU Arithmthische-Logische Einheit

Schaltung, die „rechnet“

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

Register für Kommunikation mit dem

Hauptspeicher

Speicher der MIMA

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20 Bit Adressen24 Bit Werte (Maschienenworte)

Per Konvention werden Programmcode und Daten getrenntZahlen üblicherweise in Zweierkomplementdarstellung

Speicher der MIMA

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KIT

20 Bit Adressen24 Bit Werte (Maschienenworte)

Per Konvention werden Programmcode und Daten getrennt

Zahlen üblicherweise in Zweierkomplementdarstellung

Speicher der MIMA

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KIT

20 Bit Adressen24 Bit Werte (Maschienenworte)

Per Konvention werden Programmcode und Daten getrenntZahlen üblicherweise in Zweierkomplementdarstellung

Maschinenbefehle

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KIT

Arten von Befehlen:Transportbefehle

VerarbeitungsbefehleKontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

Maschinenbefehle

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KIT

Arten von Befehlen:TransportbefehleVerarbeitungsbefehle

Kontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

Maschinenbefehle

11 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Arten von Befehlen:TransportbefehleVerarbeitungsbefehleKontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

Maschinenbefehle

11 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Arten von Befehlen:TransportbefehleVerarbeitungsbefehleKontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

Maschinenbefehle

11 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Arten von Befehlen:TransportbefehleVerarbeitungsbefehleKontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

Maschinenbefehle

11 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Arten von Befehlen:TransportbefehleVerarbeitungsbefehleKontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

MaschinenbefehleTransportbefehle

12 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

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Sei M ∈ Mem der Hauptspeicher der MIMA.

LDC const Akku← const LDC 42

LDV adr Akku← M (adr) LDV 4624

STV adr M (adr)← Akku STV 4625

LDIV adr Akku← M (M (adr)) LDIV 1234

STIV adr M (M (adr))← Akku STIV 1234

MaschinenbefehleVerarbeitungsbefehle

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Sei M ∈ Mem der Hauptspeicher der MIMA.

ADD adr Akku← Akku + M (adr) ADD 4624

AND adr Akku← Akku & M (adr) AND 4624

OR adr Akku← Akku | M (adr) OR 4624

XOR adr Akku← Akku ^ M (adr) XOR 4624

NOT Akku← ~Akku NOT

RAR Akku← (Akku >>> 1) | (Akku << 23) RAR

EQL adr Akku←{−1 falls Akku = M (adr)0 sonst

EQL 4624

MaschinenbefehleKontrollflussbefehle

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Sei M ∈ Mem der Hauptspeicher der MIMA.

JMP adr IAR← adr JMP 23

JMN adr IAR←{

adr falls Akku < 0IAR sonst

JMN 23

HALT Hält den Prozessor an HALT

Maschienenbefehleif-else Verzweigung

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KIT

; Teil vor der Verzweigung

if : LDV aV1

EQL aV2; Bedingung

JMN else

; if-Teil

JMP end

else: ; else-Teil

end : ; Teil nach der Verzweigung

MaschienenbefehleKopfgesteuerte Schleife

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KIT

; Teil vor der Schleife

while: LDV aV1

EQL aV2; Bedingung

NOT

JMN end

; Schleifenkörper

JMP while

end : ; Teil nach der Verzweigung

Maschienenbefehle

17 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeWas steht nach Ausführung dieser Befehlssequenz in Speicherzelle aout?

LDV ain

NOT

STV aout

LDC 1

ADD aout

STV aout

HALT

LösungZkpl

(−Zkpl−1 (M (ain))

)

Maschienenbefehle

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KIT

AufgabeWas steht nach Ausführung dieser Befehlssequenz in Speicherzelle aout?

LDV ain

NOT

STV aout

LDC 1

ADD aout

STV aout

HALT

LösungZkpl

(−Zkpl−1 (M (ain))

)

Maschinenbefehle

18 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

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Arten von Befehlen:TransportbefehleVerarbeitungsbefehleKontrollflussbefehlle

Befehlsformate23 20 19 16 0

Typ 1: Op-Code Adresse oder Konstante

Typ 2: 1 1 1 1 Op Code 0 0 ... 0 0

Beispiel000100000000000000101010

Bessere Schreibweise:LDV 42

Befehlsausführung

19 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

3 PhasenBefehlsholphaseDecodierungsphaseAusführungsphase

Befehlsholphase

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KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

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KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

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KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Befehlsholphase

20 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR← IAR

2. Read

3. Read

4. Read

5. IR← SDR

6. X← IAR

7. Y← Eins

8. ALU auf ADD

9. IAR← Z

Geht das nicht schneller?

BefehlsholphaseDie schnelle Version

21 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR, X← IAR

2. Y← Eins, Read

3. ALU: Addieren, Read

4. IAR← Z, Read

5. IR← SDR

BefehlsholphaseDie schnelle Version

21 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR, X← IAR

2. Y← Eins, Read

3. ALU: Addieren, Read

4. IAR← Z, Read

5. IR← SDR

BefehlsholphaseDie schnelle Version

21 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR, X← IAR

2. Y← Eins, Read

3. ALU: Addieren, Read

4. IAR← Z, Read

5. IR← SDR

BefehlsholphaseDie schnelle Version

21 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR, X← IAR

2. Y← Eins, Read

3. ALU: Addieren, Read

4. IAR← Z, Read

5. IR← SDR

BefehlsholphaseDie schnelle Version

21 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

1. SAR, X← IAR

2. Y← Eins, Read

3. ALU: Addieren, Read

4. IAR← Z, Read

5. IR← SDR

Befehlsdecodierungsphase

22 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

6. Befehl wird in Steuersignaleübersetzt

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseOR adr

23 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. X← Akku, Read

9. Read

10. Read

11. Y← SDR

12. ALU auf OR

13. Akku← Z

BefehlsausführungsphaseWelcher Befehl wird hier ausgeführt?

24 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SDR← Akku

8. SAR← IR

9. Write

10. Write

11. Write

LösungSTV adr

BefehlsausführungsphaseWelcher Befehl wird hier ausgeführt?

24 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SDR← Akku

8. SAR← IR

9. Write

10. Write

11. Write

LösungSTV adr

BefehlsausführungsphaseWelcher Befehl wird hier ausgeführt?

25 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. Read

9. Read

10. Read

11. SAR← SDR

12. Read

13. Read

14. Read

15. Akku← SDR

LösungLDIV adr

BefehlsausführungsphaseWelcher Befehl wird hier ausgeführt?

25 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

IAR Instruktionsadressregister

IR Instruktionsregister

Akku Akkumulator

ALU Arithmthische-Logische Einheit

SAR Speicheradressregister

SDR Speicherdatenregister

7. SAR← IR

8. Read

9. Read

10. Read

11. SAR← SDR

12. Read

13. Read

14. Read

15. Akku← SDR

LösungLDIV adr

Bildquellen

26 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

1-Bit-Speicherbaustein (Folie 17): KIT GBI Vorlesung WS 2015/16Folien zu Kapitel 10 (Prozessor)von Neumann Architektur (Folie 20) KIT RechnerorganisationVorlesung SS 2015 Folien 08 zu Kapitel 05MIMA-Architektur (Folie 21 ff.) KIT Rechnerorganisation Übung SS2015 Folien 08 zur 2. Übung

Kontextfreie Grammatiken

27 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Motivation

Geeignet für rechnergestützte Verarbeitung.

Einfache? Möglichkeit formale Sprachen zu beschreiben.Ermöglichen semantische Strukturen zu extrahieren (Hilfreich fürParser).

Kontextfreie Grammatiken

27 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Motivation

Geeignet für rechnergestützte Verarbeitung.Einfache? Möglichkeit formale Sprachen zu beschreiben.

Ermöglichen semantische Strukturen zu extrahieren (Hilfreich fürParser).

Kontextfreie Grammatiken

27 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Motivation

Geeignet für rechnergestützte Verarbeitung.Einfache? Möglichkeit formale Sprachen zu beschreiben.Ermöglichen semantische Strukturen zu extrahieren (Hilfreich fürParser).

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)

T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)

S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)

P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

NotationFür (X ,w) ∈ P schreibt man X → w

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

NotationFür (X ,w) ∈ P schreibt man X → w

NotationStatt {X → w1,X → w2} schreibt man auch {X → w1|w2}

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie Grammatiken

28 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionEin Tupel G = (N,T ,S,P) mit

N Alphabet (sog. Nichtterminalsymbole)T Alphabet mit N ∩ S = ∅ (sog. Terminalsymbole)S ∈ N (sog. Startsymbol)P ⊆ N × (N ∪ T )∗mit |P| ∈N0 (sog. Produktionen)

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S,P)mit

P := {S → aBa|aSa,

B → b}

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsschritt

29 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Definitionv ∈ (N ∪ T )∗ ist in einem Schritt aus u ∈ (N ∪ T )∗ ableitbar, wenn

u = w1Xw2 und v = w1wX w2 für w1,w2 ∈ (N ∪ T )∗

und X → wX in P

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒ aaaaSaaaa⇒ aaaaaBaaaaaaber nicht: aaaSaaa⇒ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsschritt

29 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Definitionv ∈ (N ∪ T )∗ ist in einem Schritt aus u ∈ (N ∪ T )∗ ableitbar, wenn

u = w1Xw2 und v = w1wX w2 für w1,w2 ∈ (N ∪ T )∗

und X → wX in P

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒ aaaaSaaaa⇒ aaaaaBaaaaaaber nicht: aaaSaaa⇒ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsschritt

29 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Definitionv ∈ (N ∪ T )∗ ist in einem Schritt aus u ∈ (N ∪ T )∗ ableitbar, wenn

u = w1Xw2 und v = w1wX w2 für w1,w2 ∈ (N ∪ T )∗

und X → wX in P

Notation

u ⇒ v

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒ aaaaSaaaa⇒ aaaaaBaaaaaaber nicht: aaaSaaa⇒ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsschritt

29 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Definitionv ∈ (N ∪ T )∗ ist in einem Schritt aus u ∈ (N ∪ T )∗ ableitbar, wenn

u = w1Xw2 und v = w1wX w2 für w1,w2 ∈ (N ∪ T )∗

und X → wX in P

Notation

u ⇒ v

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒ aaaaSaaaa⇒ aaaaaBaaaaaaber nicht: aaaSaaa⇒ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

30 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionWir definieren⇒i für i ∈N0 folgendermaßen:Für u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte:

u ⇒0 v genau dann, wenn u = v gilt.

u ⇒i+1 v genau dann, wenn ein w ∈ (N ∪ T )∗ existiert, für dasu ⇒ w ⇒i v gilt.

Für u ⇒i v sagt man „v ist aus u in i Schritten ableitbar“.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒0 aaaSaaaund: aaaSaaa⇒2 aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

30 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionWir definieren⇒i für i ∈N0 folgendermaßen:Für u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte:

u ⇒0 v genau dann, wenn u = v gilt.

u ⇒i+1 v genau dann, wenn ein w ∈ (N ∪ T )∗ existiert, für dasu ⇒ w ⇒i v gilt.

Für u ⇒i v sagt man „v ist aus u in i Schritten ableitbar“.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒0 aaaSaaaund: aaaSaaa⇒2 aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

30 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionWir definieren⇒i für i ∈N0 folgendermaßen:Für u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte:

u ⇒0 v genau dann, wenn u = v gilt.

u ⇒i+1 v genau dann, wenn ein w ∈ (N ∪ T )∗ existiert, für dasu ⇒ w ⇒i v gilt.

Für u ⇒i v sagt man „v ist aus u in i Schritten ableitbar“.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒0 aaaSaaaund: aaaSaaa⇒2 aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

30 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionWir definieren⇒i für i ∈N0 folgendermaßen:Für u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte:

u ⇒0 v genau dann, wenn u = v gilt.

u ⇒i+1 v genau dann, wenn ein w ∈ (N ∪ T )∗ existiert, für dasu ⇒ w ⇒i v gilt.

Für u ⇒i v sagt man „v ist aus u in i Schritten ableitbar“.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt aaaSaaa⇒0 aaaSaaaund: aaaSaaa⇒2 aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

31 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionFür u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte u ⇒∗ v genau dann, wenn ein i ∈N0 existiert,mit u ⇒i v .

Mann sagt dann „v ist aus u ableitbar“

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt S ⇒∗ aaaSaaaund: aSa⇒∗ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

31 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionFür u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte u ⇒∗ v genau dann, wenn ein i ∈N0 existiert,mit u ⇒i v .Mann sagt dann „v ist aus u ableitbar“

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt S ⇒∗ aaaSaaaund: aSa⇒∗ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsfolgen

31 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionFür u, v ∈ (N ∪ T )∗ gelte u ⇒∗ v genau dann, wenn ein i ∈N0 existiert,mit u ⇒i v .Mann sagt dann „v ist aus u ableitbar“

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt S ⇒∗ aaaSaaaund: aSa⇒∗ aaaabaaaa

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsbaum

32 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Beschreibung

Startsymbol als Wurzel.

Nichtterminale in innere Knoten.Für X ⇒ w Sind die Zeichen vonw die Kinder von X .Terminale in den Blättern

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsbaum

32 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Beschreibung

Startsymbol als Wurzel.Nichtterminale in innere Knoten.

Für X ⇒ w Sind die Zeichen vonw die Kinder von X .Terminale in den Blättern

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsbaum

32 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Beschreibung

Startsymbol als Wurzel.Nichtterminale in innere Knoten.Für X ⇒ w Sind die Zeichen vonw die Kinder von X .

Terminale in den Blättern

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsbaum

32 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

Beschreibung

Startsymbol als Wurzel.Nichtterminale in innere Knoten.Für X ⇒ w Sind die Zeichen vonw die Kinder von X .Terminale in den Blättern

Kontextfreie GrammatikenAbleitungsbaum

33 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})Dann gilt S ⇒∗ aaabaaa

S

a S a

a S a

a B a

b

Kontextfreie GrammatikenFormale Sprachen erzeugen

34 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionSei G = (N,T ,S,P) eine kontextfreie Grammatik. Dann nennen wir

L (G) := {w ∈ T ∗|S ⇒∗ w}

die von G erzeugte Sprache.

DefinitionEine formale Sprache L heißt kontextfrei genau dann, wenn einekontextfrei Grammatik G existiert, mit L(G) = L.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})L (G) = {anban|n ∈N+} =: L

Kontextfreie GrammatikenFormale Sprachen erzeugen

34 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionSei G = (N,T ,S,P) eine kontextfreie Grammatik. Dann nennen wir

L (G) := {w ∈ T ∗|S ⇒∗ w}

die von G erzeugte Sprache.

DefinitionEine formale Sprache L heißt kontextfrei genau dann, wenn einekontextfrei Grammatik G existiert, mit L(G) = L.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})L (G) = {anban|n ∈N+} =: L

Kontextfreie GrammatikenFormale Sprachen erzeugen

34 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

DefinitionSei G = (N,T ,S,P) eine kontextfreie Grammatik. Dann nennen wir

L (G) := {w ∈ T ∗|S ⇒∗ w}

die von G erzeugte Sprache.

DefinitionEine formale Sprache L heißt kontextfrei genau dann, wenn einekontextfrei Grammatik G existiert, mit L(G) = L.

BeispielG := ({S,B} , {a,b} ,S, {S → aBa|aSa,B → b})L (G) = {anban|n ∈N+} =: L

Kontextfreie Grammatiken

35 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

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AufgabeSei G := ({X} , {a,b} ,X , {X → ε|aX |bX})

Welche Wörter aus {a,b}∗ lassen sich in drei Schritten ableiten?L (G) =?

Lösung

{aa,ab,ba,bb}L (G) = {a,b}∗

Kontextfreie Grammatiken

35 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

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AufgabeSei G := ({X} , {a,b} ,X , {X → ε|aX |bX})

Welche Wörter aus {a,b}∗ lassen sich in drei Schritten ableiten?L (G) =?

Lösung

{aa,ab,ba,bb}

L (G) = {a,b}∗

Kontextfreie Grammatiken

35 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {a,b} ,X , {X → ε|aX |bX})

Welche Wörter aus {a,b}∗ lassen sich in drei Schritten ableiten?L (G) =?

Lösung

{aa,ab,ba,bb}L (G) = {a,b}∗

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36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ?

JaIst ())() ∈ L(G) ?

Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

?

Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

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36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ? JaIst ())() ∈ L(G) ?

Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

?

Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

Kontextfreie Grammatiken

36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ? JaIst ())() ∈ L(G) ? Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

?

Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

Kontextfreie Grammatiken

36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ? JaIst ())() ∈ L(G) ? Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

? Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

Kontextfreie Grammatiken

36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ? JaIst ())() ∈ L(G) ? Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

? Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

Kontextfreie Grammatiken

36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ? JaIst ())() ∈ L(G) ? Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

? Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

Kontextfreie Grammatiken

36 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei G := ({X} , {(, )} ,X , {X → XX | (X ) |ε})

Ist ()()(()) ∈ L (G) ? JaIst ())() ∈ L(G) ? Nein

Ist L (G) ={

w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)}

? Nein

Ist L (G) ={w ∈ {(, )}∗ |N( (w) = N) (w)

}∩{

vw ∈ {(, )}∗ |N( (v) ≥ N) (v)}

Ja

AufgabeDefiniere eine alternative Grammatik G′ = (N,T ,S,P) mitL (G′) := L (G) und |P| = 2.

Lösung

G′ = ({X} {(, )} ,X , {X → (X )X |ε})

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37 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei L1 :=

{wbaaw ′|w ,w ′ ∈ {a,b}∗

}. Konstruiere eine Grammatik G1 mit

L (G1) = L1.

LösungZum Beispiel: G1 := ({X ,Y} , {a,b} ,X ,P) mit

P := {X →YbaaY ,

Y →aY |bY |ε}

AufgabeSei L2 :=

{vw ∈ {a,b}∗ | |Na (v)−Nb (v) | ≤ 1

}: Konstruiere eine

Grammatik G2 mit L (G2) = L2.

LösungZum Beispiel: G2 := ({X} , {a,b} ,X , {X → abX |baX |a|b|ε})

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37 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei L1 :=

{wbaaw ′|w ,w ′ ∈ {a,b}∗

}. Konstruiere eine Grammatik G1 mit

L (G1) = L1.

LösungZum Beispiel: G1 := ({X ,Y} , {a,b} ,X ,P) mit

P := {X →YbaaY ,

Y →aY |bY |ε}

AufgabeSei L2 :=

{vw ∈ {a,b}∗ | |Na (v)−Nb (v) | ≤ 1

}: Konstruiere eine

Grammatik G2 mit L (G2) = L2.

LösungZum Beispiel: G2 := ({X} , {a,b} ,X , {X → abX |baX |a|b|ε})

Kontextfreie Grammatiken

37 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei L1 :=

{wbaaw ′|w ,w ′ ∈ {a,b}∗

}. Konstruiere eine Grammatik G1 mit

L (G1) = L1.

LösungZum Beispiel: G1 := ({X ,Y} , {a,b} ,X ,P) mit

P := {X →YbaaY ,

Y →aY |bY |ε}

AufgabeSei L2 :=

{vw ∈ {a,b}∗ | |Na (v)−Nb (v) | ≤ 1

}: Konstruiere eine

Grammatik G2 mit L (G2) = L2.

LösungZum Beispiel: G2 := ({X} , {a,b} ,X , {X → abX |baX |a|b|ε})

Kontextfreie Grammatiken

37 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeSei L1 :=

{wbaaw ′|w ,w ′ ∈ {a,b}∗

}. Konstruiere eine Grammatik G1 mit

L (G1) = L1.

LösungZum Beispiel: G1 := ({X ,Y} , {a,b} ,X ,P) mit

P := {X →YbaaY ,

Y →aY |bY |ε}

AufgabeSei L2 :=

{vw ∈ {a,b}∗ | |Na (v)−Nb (v) | ≤ 1

}: Konstruiere eine

Grammatik G2 mit L (G2) = L2.

LösungZum Beispiel: G2 := ({X} , {a,b} ,X , {X → abX |baX |a|b|ε})

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38 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

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AufgabeIst G1 := ({X} , {a,b} ,X , {X → X}) eine gültige kontextfreieGrammatik? Wenn ja, was ist L (G1)?

LösungJa. L (G1) = ∅.

AufgabeIst G2 := ({X} , {a,b} ,X ,∅) eine gültige kontextfreie Grammatik? Wennja, was ist L (G2)?

LösungJa. L (G2) = ∅.

Kontextfreie Grammatiken

38 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeIst G1 := ({X} , {a,b} ,X , {X → X}) eine gültige kontextfreieGrammatik? Wenn ja, was ist L (G1)?

LösungJa. L (G1) = ∅.

AufgabeIst G2 := ({X} , {a,b} ,X ,∅) eine gültige kontextfreie Grammatik? Wennja, was ist L (G2)?

LösungJa. L (G2) = ∅.

Kontextfreie Grammatiken

38 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeIst G1 := ({X} , {a,b} ,X , {X → X}) eine gültige kontextfreieGrammatik? Wenn ja, was ist L (G1)?

LösungJa. L (G1) = ∅.

AufgabeIst G2 := ({X} , {a,b} ,X ,∅) eine gültige kontextfreie Grammatik? Wennja, was ist L (G2)?

LösungJa. L (G2) = ∅.

Kontextfreie Grammatiken

38 05.12.2016 Roman Langrehr – GBI Tutorium 8 INSTITUT FÜR ANTHROPOMATIKroman.langrehr@student.kit.edukit.romanlangrehr.bplaced.de/gbi1617

KIT

AufgabeIst G1 := ({X} , {a,b} ,X , {X → X}) eine gültige kontextfreieGrammatik? Wenn ja, was ist L (G1)?

LösungJa. L (G1) = ∅.

AufgabeIst G2 := ({X} , {a,b} ,X ,∅) eine gültige kontextfreie Grammatik? Wennja, was ist L (G2)?

LösungJa. L (G2) = ∅.