\item Für den Aufbau von Rechnern lassen sich zwei grundsätzlich unterschiedliche Architekturen verwenden. Skizzieren Sie diese. Erläutern Sie kurz die einzelnen Komponenten und gehen Sie insbesondere auf den Unterschied der beiden Architekturen bezüglich Aufbau und auf ihre jeweiligen Vor- und Nachteile ein.
\item Nennen Sie konkrete Anwendungsfälle für den Einsatz dieser beiden Architekturen in heutigen \enquote{Rechnern}.
\end{enumerate}
\section{Aufgabe 2 - 10 Punkte (2/4/4)}
\begin{enumerate}[label=\textbf{\alph*)}]
\item Zum Addieren von Zahlen lassen sich Halbaddierer und Volladdierer verwenden. Erläutern Sie den Unterschied zwischen einem Halb- und einem Volladdierer und gehen Sie dabei insbesondere auf Anzahl und Bedeutung der jeweiligen Ein- und Ausgänge ein.
\item Aus mehreren Halb- und Volladdierern lassen sich Paralleladdierer in zwei verschiedenen Bauarten zusammenbauen. Skizzieren Sie den grundsätzlichen Aufbau eines 4-Bit-Paralleladdierers und erläutern Sie den Unterschied im Aufbau zwischen den beiden Varianten.
\begin{Hinweis}
Es ist nur \textit{ein} Paralleladdierer zu zeichnen. Es muss dann nur auf den Unterschied der beiden Varianten eingegangen werden. Der \acs{RC-PA} ist in dieser Aufgabe zu empfehlen.
\item Die Varianten aus Teilaufgabe b) unterscheiden sich insbesondere im Bezug auf ihren Aufwand. Was kann \enquote{Aufwand} bedeuten? Erläutern Sie diese im Unterschied beim Aufwand. Geben Sie an, ab wann Sie welche Variante des Paralleladdierers einsetzen würden.
\item Der Hauptspeicher eines Computers ist logisch linear aber physikalisch als Matrix organisiert. Was bedeutet das? Nennen Sie Gründe für diese Matrixorganisation.
\item Zur Realisierung dieser Hauptspeicherorganisation benötigt man verschiedene Bauelemente (Schaltnetze/Schaltwerke). Nennen Sie die drei wichtigsten Bauteile zur Realisierung dieser Matrixorganisation und beschreiben Sie ihr jeweiliges Verhalten, also ihre Funktionalität.
\item Was ist ein Cache? Welche Eigenschaften hat ein Cache und welche Eigenschaften sollte dieser außerdem haben? Erläutern Sie die Eigenschaften kurz.
\item Was versteht man bei einem Cache als \enquote{Verdrängung}? Wann und warum tritt Verdrängung auf. Erläutern Sie die beiden Verdrängungsstrategien \enquote{Optimal} und \enquote{\acs{LFU}}. Gehen Sie insbesondere auf den Aufwand und die Realisierung ein.
\item Bei Caches werden unter anderem Vollassoziativ, Direct-Mapped und $n$-Wege Cache unterschieden. Erläutern Sie den Unterschied dieser drei Architekturen. Welche davon stehen in Zusammenhang mit den in Teilaufgabe b) genannten Verdrängungsstrategien?
\item Innerhalb eines Caches benötigt man einen oder mehrere Komparatoren. Beschreiben Sie um was es sich bei dem Bauteil \enquote{Komparator} innerhalb des Caches handelt und skizzieren Sie seine Realisierung als Schaltnetz oder Schaltwerk.
Für den Komparator reicht das Schaltsymbol für Äquivalenz nicht aus! Es muss das Schaltnetz bestehend aus \texttt{(NICHT-)UND} und \texttt{ODER} gezeichnet werden.
