Einführung in die Rechnerarchitektur

Karteikarten und Zusammenfassungen für Einführung in die Rechnerarchitektur an der TU München

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Beispielhafte Karteikarten für Einführung in die Rechnerarchitektur an der TU München auf StudySmarter:

Wie kommt false sharing zustande

Beispielhafte Karteikarten für Einführung in die Rechnerarchitektur an der TU München auf StudySmarter:

Was ist das Problem bei Snooping Protokolle und welche Alternative gibt es

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Was ist der Unterschied zwischen einer Pegel und Flanken Steuerung 

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Welche drei Design Ansätze dibt es beim fpga 

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Was sind die Schritte bei der Entwicklung für fpgas

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Zweierpotenzen

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Welche zwei Möglichkeiten gibt es bei der Synchronisation und Kommunikation mit EA

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Wie werden EA Geräte angesprochen

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Nebenläufigkeit vs parallel

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Welche Konsequenzen können mehrkernsysteme haben

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Threads vs. Prozesse

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Was ist beim MESI Protokoll anders als beim MSI

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Einführung in die Rechnerarchitektur

Wie kommt false sharing zustande

Caches teilen cachezeilen ob sie es nicht müssten

Cachezeilen wandern zwischen Caches, obwohl es nicht nötig ist

Einführung in die Rechnerarchitektur

Was ist das Problem bei Snooping Protokolle und welche Alternative gibt es

Problem: Busse skalieren schlecht • Überlastung bei zu viel Verkehr • Viele Invalidierungsnachrichten

Alternative: Verzeichnisbasierte (Directory) Protokolle • Statusbits in einem zentralen Verzeichnis • Verzeichnis/Directory merkt sich, wo Kopien liegen – Gezielte Invalidierung statt Broadcast – Verringerter Verkehr – Kein zentraler Bus mehr nötig
• Erhöhter Hardwareaufwand

Einführung in die Rechnerarchitektur

Was ist der Unterschied zwischen einer Pegel und Flanken Steuerung 

Pegelsteuerung: der Ausgang des flip Flops ändert sich nur, wenn an einem Takteingang der wert 1 anliegt
Z.b getaktetes RS flip flop

Flanken Steuerung: Der Ausgang des ff ändert sich nur wenn eine steigende Flanke am Taktsignal vorliegt, d.h der wert von 0 auf 1 geht( master slave ff)

Einführung in die Rechnerarchitektur

Welche drei Design Ansätze dibt es beim fpga 

Structural • Beschreibt die Struktur der Schaltung • Einzelne Gatter plus hierarchisch aufgebaute Elemente • Vorteil: Volle Kontrolle • Nachteil: Aufwendig

Behavioral • Beschreibt das Verhalten der Schaltung • Höhere Abstraktionsebene • Vorteil: Einfacher zu beschreiben und zu verstehen • Nachteil: Weniger Kontrolle

Dazwischen: Dataflow • Implementierung von Automaten / Übergangsdiagrammen • Auf der Ebene von Booleschen Gleichungen

Einführung in die Rechnerarchitektur

Was sind die Schritte bei der Entwicklung für fpgas

1.Spezifikation
2. HDL
3.Synthese
4. place & Route
5. Timing Simulation , funktional Simulation
6. bitstream gen. 

Einführung in die Rechnerarchitektur

Zweierpotenzen

2^0=1
2^1=2
2^2=4
2^3=8
2^4=16
2^5=32
2^6=64
2^7=128
2^8=256
2^9=512
2^10=1024

Einführung in die Rechnerarchitektur

Welche zwei Möglichkeiten gibt es bei der Synchronisation und Kommunikation mit EA

Direct I/O • Prozessor kontrolliert E/A • Schreibe und Lesezugriffe • CPU wartet auf Daten • +: schnell • -: verschwendet Ressourcen

Interrupt-driven • Prozessor löst Zugriff aus • E/A Einheit arbeitet alleine • Signalisierung durch Interrupt

Einführung in die Rechnerarchitektur

Wie werden EA Geräte angesprochen

Memory map IO:
Geräte werden über einen Speicherbereich angesprochen • Speicher Teil des normalen Speicherbereiches – Bestimmte physikalische Adressen sprechen E/A Geräte an
• Kann durch virtuelle Speicherverwaltung kontrolliert werden • Zugriff: Standard Lese/Schreibzugriffe

Einführung in die Rechnerarchitektur

Nebenläufigkeit vs parallel

Nebenläufige Programme • Getrennte Aufgaben • Lose Kooperation • Beispiele: GUI Threads, E/A Operationen

Parallele Programme • Eine gemeinsame Aufgabe • Enge Kopplung und Koordination • Beispiele: numerische Simulation, parallele Suchalgorithmen

Einführung in die Rechnerarchitektur

Welche Konsequenzen können mehrkernsysteme haben

1. Mehrere Kerne greifen auf gemeinsamen Bus zu • Doppelte Datenmenge • DRAM wächst weiterhin langsam
2.Mehrere Kerne müssen in Speicherhierarchie eingebunden werden Frage: welche Caches werden von welchen Kernen geteilt?
3.Einfluss Auf die ISA: Verschiedene HW-Threads müssen kommunizieren • Datenaustausch • Synchronisation

Einführung in die Rechnerarchitektur

Threads vs. Prozesse

Threads sind eng gekoppelt • Gemeinsamer Adressraum • Einfache Kommunikation
• Schnelle Umschaltung • Scheduling ist einfacher
• Gemeinsame Ressourcen • Beispiel: Dateien, Netzanbindungen, …

Prozesse sind lose gekoppelt • Getrennte Adressräume • Braucht andere Kommunikationsmedien IPC = InterProcess Communication – oder –
• Via Netzwerk Abstraktion
• Bessere Isolierung • Getrennte Ressourcen • Getrennter Binärcode oder getrennte Kopien des Binärcodes

Einführung in die Rechnerarchitektur

Was ist beim MESI Protokoll anders als beim MSI

Beim MESI gibt es noch einen Exklusive zustand, der sagt dass eine cachezeile nur in diesem cache vorhanden und unverändert ist. Dadurch wird Bus Verkehr reduziert

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