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Beantwortet: von Neumann Engpass - Datentypen auf Hardware-Ebene?

Mon, 01 Mar 2021 12:06:27 +0000

Servus,

du liegst mit deiner Annahme im Grunde schon richtig, die Kluft ist aber weiterhin da. Es gibt auf der Hardwareebene nicht die Datentypen, die man in den höheren Programmiersprachen verwendet. Daher muss der Compiler beim Erstellen des Programms (oder der Interpreter bei Skript-Sprachen) dies zunächst in die Datentypen der Hardwareebene "übersetzen". Dafür ist es aber für den Programmierer leichter, mit den komplexen Datentypen umzugehen und zu entwickeln.

Beste Grüße,

Martin (Tutor)

Beantwortet: Mnemonics und OP-Code

Wed, 05 Feb 2020 09:29:16 +0000

Die Zusammenfassung.pdf im Ilias stellt die Stoffabgrenzung dar und beantwortet somit auch deine Frage.

LG, Nico (Tutor) (Alle Angaben ohne Gewähr)

Beantwortet: Verständnissfragen zur Ausführung von hello (Vorlesung)

Thu, 23 Jan 2020 14:53:20 +0000

Hallo R.,

zur ersten Frage: Das "sie" bezieht sich auf die Shell. Anders formuliert steht auf den Folien: Die Shell ist ein Kommandozeileninterpreter, der die Eingabeaufforderung druckt, auf die Eingabe einer Kommandozeile wartet und Kommandos ausführt bzw. die Ausführung initiiert.

zur zweiten Frage: Die Befehle, bzw. was genau geladen wird, ist hier auch gar nicht näher angegeben. Im Prinzip ist es genau so, wie du es schon geschrieben hast. Es soll nur verdeutlicht werden, dass, was auch immer man zur Ausführung von hello braucht (Befehle/Daten), von der Festplatte in den Hauptspeicher geladen wird. Das ist notwendig, da nur mit den Daten/Befehlen, die im Haupspeicher sind, gearbeitet wird.

Viele Grüße

Sebastian F.(Tutor)

Beantwortet: Reihenfolge Adressen in Cache

Sat, 09 Feb 2019 12:13:23 +0000

Hallo ucsyc,

bei einem Directly Mapped Cache werden die Adressen der Reihe nach aufgerufen und immer in der Zeile gespeichert, deren Nummer mit dem Rest übereinstimmt, den man beim Teilen der Adresse durch die Anzahl der Zeilen erhält.

Hier bedeutet das konkret:
Du hast einen 9-zeiligen Cache, daher teilst du immer durch 9.
Zuerst liest du die 85 ein. 85 geteilt durch 9 ergibt 9 Rest 4, daher landet deine 85div9 in der Zeile mit Nummer 4.
Danach liest du die 77 ein. 77 geteilt durch 9 ergibt 8 Rest 5, also schreibst du 77div9 in die Zeile mit Nummer 5.
Danach kommt die 13. 13 geteilt durch 9 ergibt 1 Rest 4. Da in der Zeile mit Nummer 4 aber schon deine 85div9 steht, wird diese ersetzt durch die aktuelle Zahl 13div9. Also es steht immer nur die aktuellste Adresse drin.
Mit den weiteren Zahlen verfolgst du ebenso. Du liest sie alle der Reihe nach ein.

Falls es noch unklar ist, schau dir mal aus Tut 6 die Aufgabe 3a) an, die ist genauso. Hier siehst du auch, dass ganz am Ende nur die Adresse geteilt durch die Anzahl der Zeilen im Tag Feld steht, ohne den Rest.

Ich hoffe, deine Frage ist hiermit beantwortet.

Viele Grüße

Hannah (Tutorin)

Beantwortet: Indirekte Adressierung

Sat, 10 Feb 2018 05:35:57 +0000

Hallo,

bei der indirekten Adressierung gehst du an die k-te Stelle im Cache und nimmst das dort vorhandene Datum als Adresse des Datums welches du ausliest.

Etwas verständlicher ist es vielleicht am Beispiel aus der Aufgabe:

Bei Hauptspeicheradresse k = 0 steht im Datum die 5, dann schaust du an Hauptspeicheradresse 5, dort steht eine 1 und diese sprichst du damit indirekt an.

Bei Hauptspeicheradresse k = 1 steht im Datum die 7, dann schaust du an Hauptspeicheradresse 7, dort steht eine 2 und diese sprichst du damit indirekt an.

... usw.

Viele Grüße

Niklas (Tutor)

Beantwortet: Was Bedeutet die Spalte Datum

Tue, 25 Jul 2017 09:45:53 +0000

Hallo,
in der Spalte Datum stehen die Daten, die an der jeweiligen Adresse im Cache gespeichert sind. "Datum" steht dabei einfach für die Einzahl von "Daten".

Viele Grüße,
Julia (Tutorin)

Beantwortet: Definition LOAD

Tue, 07 Feb 2017 15:48:18 +0000

Meinen Sie den Fehler im Übungsbuch, der in der Errata unter Inhaltliche Fehler - Klasse (2) beschrieben ist?

https://ilias.studium.kit.edu/goto_produktiv_frm_130906_36313.html

Beantwortet: Buszuteilung

Tue, 07 Feb 2017 11:24:19 +0000

Zyklisch meint die Unabhängigkeit von Übertragungswünschen. Während im zentralen Fall die Bussteuereinheit einen zyklischen Ablauf koordiniert, ist dies im dezentralen Fall durch das "durchreichen" eines Token Rings geregelt.

Auf Vorlesungsfolie 8-17 und 8-18 kannst du das Ganze nochmal nachlesen.

Gruß Marc (Tutor)

Beantwortet: Umrechnungsfaktoren Bits und Bytes

Tue, 31 Jan 2017 15:12:50 +0000

Hallo,

ja genau, du kannst die Umrechnung von Bytes mit 1000 approximieren.

Beantwortet: Anzahl Studenten pro Stunde

Mon, 30 Jan 2017 08:03:20 +0000

Gefragt ist nach der maximalen Zahl, die pro Stunde durchgehen können. D.h. in der zweiten oder dritten Stunde kommen die 163 durch. Wenn man nur die erste Stunde in der das System läuft betrachtet wäre deine Berechnung eher richtig.

Beantwortet: Was ist der Unterschied zwischen wahlfreiem und assoziativem Zugriff?

Sun, 22 Jan 2017 08:20:55 +0000

Beim assoziativen Zugriff handelt es sich um einen inhaltsorientierten Zugriff. Man kennt also den Inhalt und sucht nach diesem.
Beim wahlfreien Zugriff ruft man ein Speicherelement über seine Adresse auf.

Viele Grüße
Julia (Tutorin)

Beantwortet: Write-Through / Write-Back bei Multicore-CPU

Sat, 13 Feb 2016 09:41:44 +0000

Hallo uyejk!

Meiner Meinung nach sollte auch hier das Write-Through Verfahren angewendet werden, denn es geht ja darum, dass die verschiedenen Prozessoren dennoch alle auf denselben Speicher zugreifen Wenn nun einer der Prozessoren Informationen aus dem Level 3 Cache läd, sie verarbeitet und dabei verändert und erst ganz am Ende wieder in den Level 3 Cache zurückschreibt (wie es beim Write-Back-Verfahren der Fall wäre), dann würden ja die anderen Prozessoren in der Zwischenzeit veraltete Informationen aus dem Level 3 Cache beziehen. Dadurch kommt es zu Inkonsistenzen, die durch Write-Through verhindert werden können.

Ich hoffe, das beantwortet deine Frage!

Viele Grüße,
Janine (Tutorin)

Beantwortet: Indizierte Spalte

Fri, 06 Feb 2015 14:42:58 +0000

Vielleicht noch ein Kommentar zur praktischen Anwendung von relativer und indizierter Adressierung (weil das erfahrungsgemäß sehr beim Verstehen der Grundidee und beim Auseinanderhalten der beiden nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Adressierungen hilft):

Indizierte Adressierung wird verwendet, um auf Array-Elemente zuzugreifen. Die Idee ist, dass auf Assembler-Ebene, wo es ja keine höheren Datentypen gibt, ein Array einfach aus einem sequentiellen Speicherblock gehört, der etwa die Adressen $n, n+1, \ldots, n+m$ umfasst. Damit man jetzt auf das $i$-te Element einfach durch (bspw.) LOAD $i$ zugreifen kann, anstatt immer $n+i$ schreiben zu müssen, lädt man einfach das Indexregister mit $n$.
Relative Adressierung ist nötig, damit man Programme schreiben kann, die unabhängig von ihrer Position im Speicher funktionieren. Sagen wir, Sie schreiben ein Programm, das den Befehl GOTO $i$ enthält. Dann bezieht sich $i$ bei direkter Adressierung (zumindest auf unterster Maschinensprachen-Ebene) nicht etwa auf die $i$-te Programmzeile, sondern auf die Speicherzelle an Adresse $i$. Das würde aber bedeuten, dass Sie erstens schon während der Programmierung wissen müssten, wo Ihr Programm im Speicher liegt, und dass zweitens ein Umkopieren des Programms an eine andere Stelle zum Verlust von dessen Funktion führen würde. Stattdessen kann man durch Nutzung der relativen Adressierung wieder das entsprechende Register mit der Adresse des Programmbeginns füllen und muss sich danach nicht mehr um die absolute Position im Speicher kümmern.

Beantwortet: Warum muss der Versand "unzuverlässig und verbindungslos" sein?

Fri, 31 Oct 2014 19:15:36 +0000

Guten Tag,

die verschiedenen Schichten bauen auf einander auf. Der Versand ist somit insgesamt nicht unzuverlässig und verbindungslos, die IP-Ebene ist dies allerdings. (Dadurch kann die Nachricht in verschiedene Pakete aufgeteilt werden die je im nächsten Host erst entscheiden wohin sie weitergeschickt werden). Das TCP-Protokoll übernimmt normalerweise dann die Aufgabe, dass die Verbindung insgesamt verlässlich und logisch ist (sie überprüft ob die Pakete ankamen und schickt andernfalls diese erneut los). Es sei denn es ist z.B. UDP statt TCP gewählt, dann kann diese Aufgabe an die Application-Schicht weitergegeben werden.

Ich hoffe ich konnte deine Frage klären,

Florian (Tutor)

Beantwortet: Frage zu ähnlicher Aufgabe Klausur 2009

Fri, 31 Oct 2014 19:11:19 +0000

Das ist dort leider etwas ungenau formuliert. Mit "wahlfrei" meint man üblicherweise adressbasiert und wahlfrei. Allerdings ist ein Assoziativ-Cache in einem etwas anderen Sinn auch wahlfrei, d.h. in dem Sinn, dass der Zugriff auf ein Element über den Inhalt in konstanter Zeit möglich ist.

Wir haben das in der 2. Saalübung nochmal an einem Diagramm verdeutlicht, an dem können Sie sich orientieren. Danach gibt es sowohl assoziativen als auch adressbasierten Zugriff IM PRINZIP sowohl in wahlfreier als auch in blockadressierbarer oder sequentieller Weise (nicht jede Variante ist allerdings praktisch sinnvoll).

Viele Grüße

Lukas König

Beantwortet: Directly-mapped = wahlfreier Zugriff?

Fri, 31 Oct 2014 19:08:51 +0000

Hallo,

hier müssen Sie zwischen zwei unterschiedlichen Dingen unterscheiden:

1. Die Art der Befüllung des Caches: Directly-Mapped bedeutet, dass man adressbasiert speichert, also die Cache-Adresse, an der ein Hauptspeicherdatum gespeichert werden soll, direkt aus der Hauptspeicher-Adresse berechnet (nämlich über die Modulo-Funktion mit einer Kollisionsbehandlung). Will man später herausfinden, ob eine Hauptspeicher-Adresse schon im Cache gespeichert ist, muss man an die betreffende Cache-Adresse springen und zusätzlich noch das TAG-Feld vergleichen. Assoziativ bedeutet, dass man die Hauptspeicher-Daten an beliebigen Stellen im Cache ablegen kann, da man später direkt über das TAG-Feld (also über Hauptspeicheradresse, und nicht über die Cache-Adresse) nach einem Datum suchen kann.

2. Die Art des Zugriffs auf Speicherelemente auf Hardware-Ebene: wahlfrei bedeutet, dass man in konstanter Zeit auf jedes Element zugreifen kann. Caches sind i.A. immer wahlfrei, da sie schnell sein sollen. Sequentiell bedeutet, dass man für den Zugriff auf ein Element auch alle Elemente, die "davor" liegen, betrachten muss (bspw. Bandspeicher). Der Zugriff dauert also Linearzeit in Abhängigkeit der Größe des Speichers. Eine Kombination aus beidem sind blockadressierbare Speicher (wahlfrei auf den Block, sequentiell innerhalb des Blocks).

Viele Grüße

Friederike Pfeiffer & Lukas König

Beantwortet: Schreibweise Cache

Fri, 31 Oct 2014 19:03:22 +0000

Guten Tag,

prinzipiell: handle immer nach der Angabe, falls dieser deiner Meinung nach doppeldeutig ist formuliere die Annahmen die du für deinen Lösungsweg triffst.

In diesem Fall:

"Geben Sie an, wo sich welche Adresse am Ende der Aufrufe im Cache befindet."

Solange es klar ersichtlich ist, welche Adresse am Ende der Aufrufe sich wo befindet (dieses kann m.E. auch durch übersichtliches Durchstreichen und Neueinfügen erreicht werden), sollte dies so passen.

Ich hoffe ich konnte deine Frage klären,

Florian (Tutor)

Beantwortet: Verständnisfrage zu c)

Fri, 31 Oct 2014 19:01:20 +0000

Weil sich aus der Binärdarstellung direkt MOD und DIv ergeben (direkt daraus abzulesen, siehe Lösung der Aufgabe).

Das Directly-Mapped Verfahren ist ein Verfahren zur Cacheorganisation (vgl 8-45 - 8-48).

Bezüglich der Mod-Berechnung: Bei der Berechnung von Binärzahl n mod 2^i schneiden Sie immer i Stellen ab.

Viele Grüße
Friederike Pfeiffer und Lukas Könnig

Beantwortet: Funktionsweise intellektueller Von-Neumann-Engpass

Fri, 31 Oct 2014 18:55:11 +0000

Hi,

der physikalische Engpass war ja, dass der Datenaustausch zwischen CPU und Arbeitsspeicher länger dauert als die Ausführung der Befehle in der CPU.

Man kann an dieser Stelle nun hingehen und sich beim Schreiben von Programmen Gedanken darüber machen, wie man dieses Problem umgehen könnte. z.B. könnte man versuchen, die Anzahl der Datenaustausche zu minimieren und sich beim Programmieren überlegen, in welcher Reihenfolge bestimmte Aufrufe stattfinden sollen. Wenn man sich allerdings beim Schreiben eines Programms solche Gedanken über die Befehlsreihenfolge (Stichwort Sequentialisierung) macht, vergisst man meist andere Möglichkeiten wie z.B. parallele Abarbeitung einzubeziehen, weshalb einiges an Leistungspotential des Rechners ungenützt bleibt. Dieses "Sich zu viele Gedanken machen" ist der intellektuelle Engpass.

Gruß,
Jonas (Tutor)

Beantwortet: Zuteilung bei Directly-Mapped-Verfahren anstelle von Assoziativ-Verfahren

Fri, 31 Oct 2014 18:50:55 +0000

Hi,

es würde genauso wie bei der Zuteilung auf die einzelnen Blocks funktionieren, nur dass du nicht durch 5 sondern durch 3 teilen musst.

Gruß!

Beantwortet: Schreibweise in Tag-Feld

Fri, 31 Oct 2014 18:46:12 +0000

Hallo,

bitte beachte hier, dass im Tag-Feld z.B. "65 DIV 5" steht und nicht wie in deinem Beispiel "65 mod 5". Das gibt nämlich den Block an, in dem das Datum steht. Also: Um die ursprüngliche Adresse im Hauptspeicher zu bestimmen, rechnet man 5* Inhalt des Tag-Feldes + Nummer des Blocks.

Zu deiner Frage: Ich würde sagen, dass es egal ist, ob du 156 DIV 5 oder 31 schreibst. Der letzte Zugriffszeitpunkt muss in diesem Fall aber dabei stehen, da er für das Least-Recently-Used Prinzip gebraucht wird.

Gruß

Simon (Tutor)

Beantwortet: Immer erst schon vorhandene Zahlen berücksichtigen?

Fri, 31 Oct 2014 18:44:43 +0000

Hallo,

ja das gilt immer, denn es würde ja keinen Sinn machen, die gleiche Adresse zweimal zu speichern. Wichtig ist aber, dass sich dann natürlich auch die Zugriffszeit erhöhen muss.

Viele Grüße

Philippe (Tutor)

Beantwortet: Verständnisfrage Teil b): 9 Zeichen?

Fri, 31 Oct 2014 18:42:02 +0000

"Zeichen" sollte eigentlich "Zeilen" heißen. Der b)-Teil bezieht sich nicht auf den a)-Teil bei dieser Aufgabe.

Was die Berechnung von "DIV k" angeht, benötigt man das, um die ursprüngliche Hauptspeicheradresse herauszubekommen, wenn man nach dem Datum im Cache sucht. Durch die Position im Cache hat man ja nur den "MOD-k"-Wert. (Zum Einsortieren bräuchte man tatsächlich nur den MOD-Wert.)

Viele Grüße

Lukas König

EDIT: Die Aufgabe wurde bereits entsprechend korrigiert

Beantwortet: Vorgehensweise bei einer anderen Aufgabe (Assoziativ-Cache)

Fri, 31 Oct 2014 18:38:05 +0000

> Bis zur 4. Zahl komme ich noch ohne Schwierigkeiten, danach bin ich mir aber unsicher, wie ich verfahren soll. Die fünfte Zahl ist 105, und ich hätte die 101 in der 0-Zeile (da deren Benutzung am weitesten zurückliegt) gelöscht und 105 reingeschrieben.

Stimmt.

> Und jetzt rufe ich die 106 (6) auf. Tue ich die dann in die am längsten nicht benutzte Zeile 1 rein oder muss ich wegen der 106 auf die 3-Zeile gehen?

Wenn die Daten von Adresse 106 schon im Cache stehen, dann muss man sie nicht nochmal reinschreiben. Also bliebe es bei 106 in der 3. Zeile, nur dass sich der Zeitpunkt der letzten Benutzung ändert.

> Danach kommt nochmal 105, schreibe ich die dann in die 0-Zeile, weil dort auch die 105 steht?

Genauso wie oben. Und ebenso für 102. Überschreiben müssen wir also nur, wenn ein neues Datum in den Cache geschrieben werden soll.

Viele Grüße

Lukas König

Beantwortet: Funktionsweise Cache

Fri, 31 Oct 2014 18:32:31 +0000

Hi,

genauso ist es. In eine Zeile passt jeweils nur eine Adresse und dementsprechend wird eine Adresse dann aus dem Cache gelöscht, wenn einen neue Adresse in diese Zeile geschrieben wird.

Wichtig ist noch folgendes: Die "least-recently-used" Zeile muss nicht unbedingt immer die erste Zeile sein. Wenn z.B. zwischendurch wieder die Daten von der Adresse aufgerufen wurden, die in der ersten Zeile steht, so ist ab diesem Zeitpunkt die 2. Zeile die "least-recently-used" Zeile.

Viele Grüße

Ben (Tutor)

Beantwortet: Wartezeit Dessert bei c)

Fri, 31 Oct 2014 07:25:52 +0000

Da Sie ja aber an der Hauptspeise 22s warten müssen, hat der Studenten der vor Ihnen in der Reihe stand 22 Sekunden Zeit für Dessert und Kasse. Hierfür wird aber ja nur 18 Sekunden Zeit (6+12) benötigt, also steht, wenn Sie zum Dessert kommen, keiner mehr an der Kasse und es bildet sich kein Stau.

Viele Grüße

Ihre Übungsleiter

Beantwortet: Verständnisfrage zur Wartezeit bei c)

Fri, 31 Oct 2014 07:24:19 +0000

Hallo,

die Studenten stauen sich an der Hauptspeise an. Hier ist nämlich der Engpass. Es kann sich erst jemand für die Hauptspeise anstellen, wenn dort auch jemand durchgeschleusst wurde. Hierfür werden 22 Sekunden pro Person benötigt. Deshalb müssen Personen an den vorherigen Stationen ebenfalls 22 Sekunden warten, bis sie weiter gehen können.

Grüße
Simon (Tutor)

Beantwortet: Runden in Klausur / Fehler in Lösung?

Fri, 31 Oct 2014 07:21:23 +0000

Sie haben recht, wird geändert.

Viele Grüße

Friederike Pfeiffer-Bohnen und Lukas König

Beantwortet: Verständnisfragen zu zyklischer / zirkulierender Buszuteilung

Fri, 31 Oct 2014 07:19:00 +0000

zu 1.) Mit zirkulierendes Senderecht ist einfach nur das Token Ring Verfahren der dezentralen Steuerung gemeint.

zu 2.) in der Klausur ist deutlich gemacht, ob es sich im Token Ring oder zentrale zyklische Buszuteilung unabhängig von Übertragungswünschen handelt.

zu 3.) Bei der zentralen Buszuteilung gibt es eine separate zentrale Bussteuereinheit, die die Übertragung zentral steuert, d.h. jeder Sender ist sozusagen "doof" und macht nur was im gesagt wird.

Bei der dezentralen Buszuteilung gibt es eine solche zentrake Steuerung nicht. Hier konkurieren die Sender sizusagen miteinander und verwenden verschiedene Möglichkeiten, untereinander zu kommunizieren, z.B. über Daisy Chain oder Token Ring.

Ich hoffe, das macht das ganze klarer.

Viele Grüße

Friederike Pfeiffer-Bohnen und Lukas König

Beantwortet: Indirekte Spalte?

Wed, 22 Oct 2014 16:02:12 +0000

Indirekte Adressierung:

-> du willst auf die Zelle 5 indirekt zugreifen

-> du gehst in die Zelle 5 und schaust welche Zahl x drin gespeichert ist

-> du gehst in die Zelle x und nimmst den Wert für deine weitere Berechnung

Ich hoffe das hat weiter geholfen

Gruß Jörg (Tutor)

Beantwortet: Was bedeutet direkt,unmittelbar,indirekt,indiziert ?

Wed, 22 Oct 2014 16:01:21 +0000

Hallo,

die Begriffe sind im Kapitel Programmierung auf den Folien 9-18 bis 9-21 genauer beschrieben. Ich denke, dass es dir danach klar wird. Wenn du trotzdem noch Fragen hast kannst du ja nochmal schreiben.

Viele Grüße

Patrick (Tutor)