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Arch & Org - FAQ (Fach) / Wichtige FAQ (Lektion)

Diese Lektion wurde von Micha123 erstellt.

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• Wird der Speicherinhalt bei Ladebefehlen gelöscht? Nein
• Erklären Sie den Ablauf eines einfachen Ladebefehls zwischen RAM und CPU (0404h) LDA Speicheradresse (hier: 0404) wird im Prozessor angelegt, wobei sie sich aus den quergelesenen Binärcode an der Adressleitung ergibt.Erste Befehlswort wird als Opcode angeliefert. Befehl -> Instruktionsregister -> Decoder, stellt fest, dass die Adresse dem Befehlscode folgt. Adresse wird Byte für Byte in Adressregister der CPU gegeben. Adressregister legt Adresse auf den Adressbus und lädt das Datenbyte über den Datenbus in den Akku.
• In welches Register gelangt ein Befehl vom Speicher? Es gelangt in das Instruktionsregister.
• Welche 4 Angaben sind für eine „zweistellige Verknüpfung“ mindestens notwendig? Art der Operation (Opcode), 1. Quelloperand bzw. Adresse, 2 Quelloperand bzw. Adresse, Adresse des Resultats 
• Erkläre die Begriffe „Nulladressbefehl“, „Einadressbefehl“, „Zweiadressbefehls“ und „Dreiadressbefehl“ Nulladressbefehl: Implizite Adressierung, Operand bzw. Register im Befehl enthalten Einadressbefehl: Der Operandenteil des Befehls enthält nur eine Adresse (die andere implizit) Zweiadressbefehl: Operandenteil enthält 2 Adressen (z.B. Quell- und Zieladresse) Dreiadressenbefehl: Operandenteil enthält 3 Adressen (z.B. 1. Quelladresse, 2. Quelladresse, Zieladresse)
• Wie kann die Verarbeitungsleistung der Prozessoren erhöht werden? Nenne Sie 5! Pipelines für Daten und Programme, Programm- und Datencache, Sprungvorhersage, Datenflussanalyse, Spekulative Befehlsausführung 
• Erklären Sie grob das Funktionsprinzip von sogenanntem Pipelining. Zerlegung einer bestimmten Aufgabe in Teilaufgaben, welche durch spezialisierte Prozessoren taktsynchron bearbeitet werden. Während der Ausführung des Befehls wird der nächste Befehl schon in eine Befehlswarteschlage geholt. 
• Was bedeuten PF, D1, D2 EX und WB im Zusammenhang mit Pipelining? PF = Prefetch (holt Instruktion aus Cache oder Arbeitsspeicher) D1 = Decoder 1 (decodiert Instruktion) D2 = Decoder 2 (generiert die Speicheradresse) EX = Execution (Ausführung der Instruktion) WB = Write Back (Zurückschreiben des Ergebnisses in Cache oder RAM)
• Nennen Sie Beispiele für Funktionsblöcke in der EX von superskalaren Architekturen ALU, Laden, Speichern, Fließkomma
• Was ist das Lokalitätsprinzip? Und was hat es mit dem Cache-Speicher zu tun? Speicherreferenzen, die in kürzeren Zeitintervallen auftreten, beziehen sich nur auf einen lokalen Bereich des Gesamtspeichers. Alle Cache-Speicher basieren auf dieser Eigenschaft. Wird ein Wort aus dem Speicher für die CPU geholt, wird für den Cache auch schon die Umgebung aus dem langsamen Speicher mit geholt.
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• Der Cache hat zwei Schreibmodi. Wie unterscheiden sich Write-Through Mode und Write-Back Mode? Write-Through Mode: Daten werden sowohl im Cache als auch im Hauptspeicher abgelegt. Write-Back-Mode: Daten werden nur in den Cache geschrieben (schneller, da kein Zugriff über Bussystem). Daten werden erst ins RAM geschrieben wenn sie alt oder von neunen Datenanforderungen verdrängt werden.
• Bei welcher Architektur werden Split-Caches verwendet? Harvard-Struktur, da Pfade für Befehle und Daten getrennt verlaufen
• Wofür steht die Abkürzung MESI grundsätzlich? MESI steht für die Zustände eines Cache-Eintrages
• Was ist eine Branch Prediction? Der Prozessor schaut im Programm nach Sprüngen, Verzweigungen und Gruppen von Befehlen und versucht abzuschätzen, welche Befehle (am Besten) als nächstes ausgeführt werden können. Diese kommen in den Pufferspeicher. Wenn seine Schätzungen überwiegend richtig sind, ist die CPU gut ausgelastet.
• Was sind Speculative Exceptions? Ist eine Kombination aus BranchPredictionund Data Flow Analysis. Die CPU führt spekulativ schon Berechnungen aus und puffert die Ergebnisse für den Fall, dass sie tatsächlich (sehr wahrscheinlich) benötigt werden. Auch damit die Ausführungseinheit des Prozessors so gut wie möglich ausgelastet ist.
• Wie wird 1234h im Little-Endian-Format (Intel-Notaion 1234h = 3412h
• Wie wird 1234h im Big-Endian-Format dargestellt? 1234h = 1234h
• Wie wurde die Rechenleistung bis 2005 überwiegend erhöht? Mehrere CPUs in einem Rechner
• Was heißt TDP? Thermal Design Power – Maximalwert der Leistung, den der Prozessor bei Vollauslastung aufnimmt
• Wo befindet sich der Cache heute und wo früher? heute: auf der CPU, früher: auf dem Mainboard
• Was ist ein RISC? Ein Rechner mit reduziertem Befehlssatz (Reduced Instruction Set Computer)
• Warum können 1-Wort-Befehle beim RISC schneller verarbeitet werden als mikrocodierte Befehle? Sie sind hardwaremäßig verdrahtet und können deshalb wesentlich schneller abgearbeitet werden
• Was für eine Architektur wird sinnvollerweise bei RISC-Prozessoren verwendet um effektiv arbeiten zu können? Es wird eine Registerarchitektur benutzt, d.h. so viele Register wie möglich um mit den 1-Wort-Befehlen (ein Taktzyklus lang) effektiv arbeiten zu können.
• Wie werden die Multiuser- und Multitasking-Fähigkeiten erreicht? Durch Zusammenfassen von Registern zu Registerbänken
• Einige Register bleiben für Systemaufgaben reserviert. Die anderen Registerbänke werden bei Kontextwechsel „einfach“ umgeschaltet. Ein Basisregister beinhaltet die Kennzeichnung der momentan aktiven Registerbank. Wie kann nun ein Taskwechsel gelinge Durch Wechsel des Basisregisterinhaltes
• Wie wird der benötigte Nachschub an Daten und Befehlen gewährleistet? Durch intelligente Pipeline-Strukturen
• Ab wie viel Registern ist eine RISC-CPU erst sinnvoll? Ab 32 Registern
• Was bedeutet EPIC und was zeichnet es aus? EPIC – Explicitly Parallel Instruction Set Computing = Mehr Komplexität an den Compiler, wegen der Parallelverarbeitung; mehr Register; Berechnung aller möglichen Verzweigungen eines Rechenvorganges im Voraus, damit die CPU nicht auf Daten warten muss; Fließkomma-Operationen
• Der Prozessor kommuniziert mit den an ihm angeschlossenen Einheiten über sogenannte Bussysteme. Nenne einige von ihnen. Datenbus, Befehlsbus, Adressbus, Systembus bzw. Steuerbus
• Was ist ein Macro-Assembler? Objektorientiertes Programmieren auf unterster Ebene. Wiederverwendung vom schon einmal geschriebenen Code.
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• Wie unterscheiden sich Macros von Unterprogrammen? Ein Makro wird in ein Programm eingeschoben (langer Quellcode), ein Unterprogramm hingegen wird aufgerufen in dem ein Sprung stattfindet (kürzerer Quellcode). 
• In BCD werden die Zahlen 1-9 in einem Nibble dargestellt. Welches ist dann die größte Zahl, die mit einem Byte dargestellt werden kann? 99
• Was sind Pseudotetraden? In der BCD-Darstellung werden nur 10 (0 – 9)von 16 Bitkombinationen genutzt. Die übrigen 6 Bitkombinationen werden als Pseudotetraden bezeichnet.
• Welches Problem kann bei dem Rechnen mit BCD-Zahlen auftreten? (Binary Coded Decimal) Das Ergebnis lässt sich nicht immer wieder in BCD darstellen, da es Pseudotetraden enthalten kann und beim Überlauf Fehler entstehen.
• Zwischen welchen Komponenten stellt das Betriebssystem ein Bindeglied dar? Hardware des Computers und dem Anwender bzw. Programm
• Jede Interrupt-Quelle und jede Exception hat eine Nummer, die benutzt wird um die Service-Routine aufzurufen. Wie viele Nummern gibt es? 256 (0-255)
• „Eine Technik, die den Hauptspeicher als „Cache“ für den Sekundärspeicher verwendet“ Was ist das? Virtueller Speicher
• Wie schafft Windows virtuellen Arbeitsspeicher? Teile der im RAM gespeicherten Daten werden auf der Festplatte ausgelagert und bei Bedarf wieder eingelesen
• Was ist ein virtuelles Laufwerk? Ein auf Chips bestehender Arbeitsspeicher, der wie eine Festplatte behandelt wird
• Wie wird die Gesamtheit der virtuellen Adressen bezeichnet? Sie wird als virtueller Adressraum bezeichnet
• Was sind Speicherseiten? Sie sind physisch nicht zusammenhängend, bilden für den Programmierer bzw. das Programm aber einen logisch zusammenhängenden Speicherbereich ab
• Erklären Sie die Funktionsweise der virtuellen Speicherverwaltung Das Rechnersystem stellt jedem Prozess einen lokalen Speicherbereich zur Verfügung. Dieser Bereich besteht aus einzelnen Seiten (Pages) innerhalb des virtuellen Adressraumes. Diese virtuellen Pages werden wiederrum auf physische Pages abgebildet, die irgendwo im physischen Speicher oder in Auslagerungsdateien (Festplatte) liegen. Beim Zugriff eines Prozesses auf eine lokale Speicheradresse ersetzt das Betriebssystem diese durch eine virtuelle, welche von der Memory Management Unit des Systems in die aktuelle physische Adresse umgesetzt wird.
• Was ist VLIW? VLIW (Very Long Instruction Word Computing) ist ein breites Befehlswort, das in Felder eingeteilt ist
• Was versteht man unter DSP? Unter DSP (digitaler Signalverarbeitung) versteht man die numerische Verarbeitung abgetasteter Signale
• Was zeichnet ein DSP gegenüber vielen anderen Systemen aus? Die Fähigkeit verschiedenartige Operationen in einem Befehlszyklus durchzuführen und die gleichzeitige Modifikation der Adresszeiger, die auf Speicherzellen zeigen auf die zugegriffen werden soll.
• Rekursive Filter stellen eine sehr effektive Methode der Frquenzgangbeeinflussung in abgetasteten Systemen dar. Warum? Es lassen sich beinahe alle aus der Analogtechnik bekannten Filtercharakteristiken nachbilden
• Aus welchen beiden Gründen ist die QuantiSpeed Architektur das Schlüsselelement, das AMD Athlon XP Prozessoren einen „Quantensprung“ in die praxisgerechte Anwendungsperformance ermöglicht? mehr Arbeit pro Taktzyklus (IPC: Instructions per Clock Cycle) und Realisierung relativ hoher Taktfrequenzen
• Der CPI (Clock Cycles per Instruction) liefert einen guten Anhaltspunkt zur Leistungsfähigkeit der jeweiligen Architektur. Wie ist er definiert? CPI(x)= (CPU-Taktrate * Ausführungszeit(x))/Instruction-Count
• Was ist ein Embedded System? Die Integration des MC in eine elektrische, elektro-mechanische (Mechatronik), elektrohydraulische oder elektronische Umgebung, um eine gemeinsame Funktionalität zu bewirken.
• Gehört ein PC zu den Embedded Systems? Begründen Sie. Nein, mit der Möglichkeit Programme flexibel den aktuellen Aufgaben entsprechend ändern zu können, gehören PCs nicht dazu

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