Übungsblatt Nr. 5 zur Vorlesung Rechnerarchitektur I 
==================================================== 
Aufgabe 5.7 

7.) Aufgabe:
    Gegeben sei ein Hauptspeicher mit 64 Mega Worten zu je 32 Bit und ein 
    Befehls-Cache mit 32 KB Kapazität bei einer Blockgröße von 16 Byte pro 
    Cache-Eintrag. Jetzt wird ein Befehl aus dem Hauptspeicher gelesen, der 
    unter der Wortadresse 220 (dez) steht und in den Cache gestellt. 
    (-1 sei Schreibfehler)
    An welcher Cache-Adresse kann dieser Befehl bei den drei Cache-Typen 
    wiedergefunden werden und wie lautet die Cache-Kennung (Tag) ?
    (Gehen Sie beim mengenassoziativen Cache von einem 4-Wege Cache aus).

    Zehnerpotenzumrechenhilfe:
    1 K = 10^3 ~= 2^10
    1 M = 10^6 ~= 2^20
    1 G = 10^9 ~= 2^30    

    Wortadresse 32 bit in bytes     => 2^2
    Cache-Line  16byte              => 2^4
    Speicheradressbereich 64M(W32)  => 2^6 * 2^20 *2^2 = 2^28 
    Cache von 32KB(yte) mit Lines   => 2^5 * 2^10 /2^4 = 2^11
    Adressselektionsfeld            => 28 - (11+4) = 13

    +----+--------------------------------------
    | 4  |      13          |    11       | 4  | sum=32bit, Byteadresse (4GB) 
    +----+--------------------------------------
    |0000|a aaaa aaaaa aaaaa|ccc cccc cccc|xxxx|
    --------------------------------------------

    1. direktabbildend                                    
    Tag = a[13], Index = c[11];
    Wortadresse 220 ist Cacheline 220/4=55.0, also an Offset 0 der Cacheline 55;
    
    2. vollassoziativ
    Tag = a[13], Index = (prinzipiell n) hier 0, da Cache leer sei;
    an Offset 0 der Cacheline 0;
    
    3. mengenassoziativ 4-Wege    
    bei 4 wegen gibt es 4 direkte Teilcaches, die je 1/4 groß sind 
    und mit 11-2 = 9 bits indiziert werden;
    Tag = a[13],
    Index1 = (prinzipiell n) hier 0, da Cache leer sei,
    Index2 = c[9];
    Wortadresse 220 ist Cacheline 220/4=55.0, 
    also an Offset 0 der Cacheline 55 vom Cacheblock 0;

    +----+---------------------------------------
    | 4  |      13          | 2|   9       | 4  |
    +----+--------------------------------------
    |0000|a aaaa aaaaa aaaaa|ss|c cccc cccc|xxxx|
    ---------------------------------------------