Praktikum zu Rechnerarchitektur

Aufgabe

Ein Rechnersystem verwendet $32-$Bit$-$Adressen, mit denen Bytes adressiert werden. Der Cache des Systems hat eine Nutzdatengr$$e von $4096$ Byte und ist ein

mengenassoziativer Cache mit $256$ Mengen zu je zwei Zeilen, Aktualisierungsstrategie Write$-$Back und LRU$-$Ersetzungsstrategie. Jede Cache$-$Zeile kann zwei $4-$Byte$-$

Datenworte aufnehmen und wird mittels eines Valid$-$Bit V und eines Dirty$-$Bit D verwaltet. Ein U$-$Bit einer Menge zeigt an$,$ auf welche Zeile der Menge zuletzt zugegriffen

wurde $(U=0$ : Zeile $1$; $U=1$ : Zeile $2).$

a$.$ Geben Sie aus Sicht des Cache die bitweise Struktur einer $32-$Bit$-$Adresse an$.$

b$.$ Ein Programm wird bereits seit einiger Zeit ausgef$$hrt$.$ Die folgenden Darstellungen zeigen Daten im Cache, in Registern und im Speicher an$.$ Alle Angaben sind in

hexadezimaler Form. Es soll die Wirkung der Ausf$$hrung folgender Instruktion, bei der ein ganzes Wort geschrieben wird, auf den Cache betrachtet werden:

$SW,$$$t3,0($$$t1)$;$M[$$$t1+0]=$$$t3$

Geben Sie an$,$ ob es bei der Ausf$$hrung obiger Instruktion zu einem Hit$-$ oder zu einem Miss$-$Zugriff kommt. Geben Sie dazu an$,$ welche Menge und ggfs$.$ welche

Zeile in der Menge adressiert werden.

Geben Sie die neuen Werte aller Datenw$$rter$,$ Etiketten, U$-,$ D$-$ und V$-$Bits an$,$ die sich aufgrund des Befehls $$ndern$.$