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GRABS Übungsaufgaben Arbeitsspeicher und Caches Effekte unterschiedlicher Block-Größen

Effekte unterschiedlicher Block-Größen

Geben Sie den Inhalt folgender Caches nach den beiden Speicherzugriffen auf die Worte 35 und 44 (jeweils dezimal) an.

Notationshinweis: Verwenden Sie die Notation [tag, M(Addresse),...], um den Inhalt der angegebenen Einträge anzugeben. Beispielsweise gibt [4, M(46)] an, dass der Eintrag den Tag 4 und das Wort aus Adresse 46 beinhaltet. Analog gibt [4, M(46), M(47)] an, dass der Eintrag einen Block mit zwei Worten aus den Adressen 46 und 47 beinhaltet.

Diese Aufgabe war Teil der Klausur im Sommersemester 2025 (Ersttermin).

a)

Level 3: Anwenden

Betrachtet wird ein acht Worte großer, direkt abgebildeter Cache mit Blockgröße von einem Wort. Welche Inhalte behalten die Cache-Indizes 3 und 4?

Lösung

Was wir über den Aufbau des Caches wissen:

  • Blockgröße von einem Wort → kein Word Offset
  • direkt abgebildet → kein Block Offset
  • 8 Blöcke in 8 Zeilen → 3 Bit Index
  • alles davor ist der Tag

Folgende Zugriffe werden registriert:

  • $35_{10} = 0010.0011_2$ → Zugriff auf Index 3 mit Tag 4
  • $44_{10} = 0010.1100_2$ → Zugriff auf Index 4 mit Tag 5

Somit steht im Cache:

  • an Index 3: [4, M(35)]
  • an Index 4: [5, M(44)]

b)

Level 1: Wissen

Betrachtet wird ein 16 Worte großer, direkt abgebildeter Cache mit Blockgröße von zwei Worten. Welche Inhalte behalten die Cache-Indizes 1 und 6?

Lösung

Was wir über den Aufbau des Caches wissen:

  • Blockgröße von zwei Worten → 1 Bit Word Offset
  • direkt abgebildet → kein Block Offset
  • 16 Blöcke in 8 Zeilen → 3 Bit Index
  • alles davor ist der Tag

Folgende Zugriffe werden registriert:

  • $35_{10} = 0010.0011_2$ → Zugriff auf das zweite Wort des Blocks an Index 1 mit Tag 2
  • $44_{10} = 0010.1100_2$ → Zugriff auf das erste Wort des Blocks an Index 6 mit Tag 2
  • zu beachten: es wird immer ein gesamter Block in den Cache geladen

Somit steht im Cache:

  • an Index 1: [2, M(34), M(35)]
  • an Index 6: [2, M(44), M(45)]

Lernziele

In dieser Aufgabe …

  • leiten die Studierenden aus wenigen Angaben den Aufbau des Caches ab.
  • üben die Studierenden die Zuordnung zwischen Cache-Adressen und Cache-Zeilen.
  • vollziehen die Studierenden die Effekte unterschiedlicher Wortgrößen nach.