Bei­spiel­auf­ga­ben Grund­la­gen der Rechnerarchitektur

Auf­ga­be 1: Verdrängungsstrategien

Cache-Spei­cher sind im Ver­gleich zu Hin­ter­grund­spei­chern wie z. B. Fest­plat­ten klei­ner, dafür aber schnel­ler. Da sie nicht die glei­che Men­ge an Daten fas­sen kön­nen, kann man immer nur die­je­ni­gen Daten­blö­cke im Cache hal­ten, auf die häu­fig zuge­grif­fen wird. Zu die­sem Zweck gibt es ver­schie­de­ne Stra­te­gien. Eine häu­fig ver­wen­de­te Vari­an­te ist die LRU-Stra­te­gie (engl. Least Recent­ly Used), bei wel­cher bei Bedarf der­je­ni­ge Daten­block aus dem Cache zuerst gelöscht wird, auf den am längs­ten nicht mehr zuge­grif­fen wurde.

Im gege­be­nen Bei­spiel sol­len Daten­blö­cke mit den Num­mern [2,5,6,2,1,2,5,3,7,5,7,2] in die­ser Rei­hen­fol­ge zur Ver­ar­bei­tung in einen Cache gela­den wer­den, der aber nur 3 Daten­blö­cke auf­neh­men kann. Die unter­stri­che­nen Num­mern zei­gen den Aus­tausch eines Daten­blocks an. Alle Bei­spie­le zei­gen gül­ti­ge Verdrängungsstrategien.

Auf­ga­be 2: Prozessor-Pipelining

Situa­ti­on 1

Situa­ti­on 2 

Auf­ga­be 3: Clock Cycles Per Instructions

Mit ‚Clock Cycles per Inst­ruc­tions (CPI)‘ wird die durch­schnitt­li­che Anzahl der von einem Pro­zes­sor für das Aus­füh­ren der ein­zel­nen Befeh­le benö­tig­ten Takt­zy­klen bezeich­net. Die Anzahl hängt dabei von der Pro­zes­sor­ar­chi­tek­tur ab. So wer­den für eine ein­fa­che Addi­ti­on häu­fig weni­ger Takt­zy­klen benö­tigt als für Gleitkommabefehle.