Βασικά Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών — Φεβρουάριος 2021¶

Μεταγραφή από τα αρχεία της συνεδρίας (χωρίς λύσεις). Όπου το κείμενο δεν διαβάζεται, σημειώνεται [δυσανάγνωστο].

01_1.png¶

[Λείπει από τη φωτογραφία: αρχή της πρότασης] bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+11 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2.

06ab2b8d79dda3c3.png¶

2

Ερώτηση 1 / 2 (Σωστό / Λάθος — 1 βαθμός)

Το σύνολο εντολών, σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, ενός επεξεργαστή απλού συνόλου εντολών υποστηρίζει τόσο μη προσημασμένα (θετικά) όσο και προσημασμένα (σε αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς 2) ακέραια αριθμητικά δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης (byte), μισής λέξης (δύο ψηφιολέξεις), και λέξης (τέσσερις ψηφιολέξεις). Ο επεξεργαστής αυτός διαθέτει καταχωρητές των 32 δυαδικών ψηφίων και Αριθμητική Λογική Μονάδα των 32 δυαδικών ψηφίων. Η κύρια μνήμη έχει οργάνωση μιας ψηφιολέξης ανά θέση μνήμης. Κατά τη μεταφορά πληροφορίας από τη μνήμη σε κάποιο καταχωρητή γενικού σκοπού η πληροφορία γράφεται στο λιγότερο σημαντικό τμήμα του καταχωρητή. Να απαντήσετε στην ακόλουθη ερώτηση: Το σύνολο εντολών του σε επίπεδο γλώσσας μηχανής πρέπει να διαθέτει διαφορετικές εντολές μεταφοράς πληροφορίας από τους καταχωρητές γενικού σκοπού στη μνήμη για κάθε ένα από τα ακόλουθα είδη δεδομένων: 1. μη προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης, 2. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

146364367_2932563743640356_6029542494975155232_o.jpg¶

Θεωρήστε υπολογιστή ο οποίος διαθέτει 157 εντολές σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, 68 καταχωρητές των 51 δυαδικών ψηφίων ο καθένας, κύρια μνήμη με 17 δυαδικά ψηφία ανά θέση μνήμης, και εύρος αρτηρίας δεδομένων 17δυαδικών ψηφίων. Θεωρήστε ότι το σύστημα της κύριας μνήμης έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι δυνατή η ταυτόχρονη προσπέλαση (για ανάγνωση ή εγγραφή) τόσων διαδοχικών θέσεων μνήμης όσων επιτρέπει το εύρος της αρτηρίας δεδομένων. Για καθεμία από τις ακόλουθες εντολές να δώσετε το πλήθος των θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή (ένα αριθμό) και το πλήθος προσπελάσεων (ένα αριθμό) που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση κάθε εντολής.

LOAD1m R1, (R2) / έμμεσος (indirect) τρόπος διευθυνσιοδότησης με χρήση καταχωρητή και προσκόμιση του περιεχομένου 1 θέσης μνήμης

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ________

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ________

LOAD3m R1, (R2) / έμμεσος (indirect) τρόπος διευθυνσιοδότησης με χρήση καταχωρητή και προσκόμιση του περιεχομένου 3 θέσεων μνήμης

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ________

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ________

ADD R3, R1 / R3 <-- R3 + R1

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ________

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ________

LOAD1m R1, $X / κατ' ευθείαν (direct) τρόπος διευθυνσιοδότησης, το X είναι αριθμός των 16 δυαδικών ψηφίων και προσκόμιση του περιεχομένου 1 θέσης μνήμης

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ________

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ________

146566558_155385833059299_2020485496793488881_n.png¶

[Λείπει από τη φωτογραφία: αρχή της επικεφαλίδας «Ερώτηση»] η 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)

[Λείπει από τη φωτογραφία: αρχή του κειμένου] στη διάθεση σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 1Mbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 256Kbytes και οργάνωση δύο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

[Λείπει από τη φωτογραφία: αρχή της πρότασης] λοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ0 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 9Mbytes και 18 bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2. [συμπληρώθηκε από 231cc26946a60583.JPG]

Σημείωση: η φωτογραφία είναι κομμένη στα άκρα και θολή· όσα τμήματα λείπουν από αυτήν έχουν συμπληρωθεί από το καθαρότερο αντίγραφο 231cc26946a60583.JPG, όπου σημειώνεται.

147788904_505978930384590_6939028767899310176_n.png¶

Εξέταση Φεβρουαρίου 2021- Βασικά Θεμ. Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι

Άσκηση 1 (Υπολειπόμενος χρόνος 2:26)

Ερώτηση 2 / 2 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί)

Σωστή απάντηση 0.5 \\\\\\ Λάθος απάντηση -0.3 \\\\\\ Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης. Έχετε αριθμούς σε αναπαράσταση σταθερής υποδιαστολής των κ δυαδικών ψηφίων. Εάν αυξήσουμε το πλήθος των ακέραιων δυαδικών ψηφίων διατηρώντας σταθερό το συνολικό πλήθος των δυαδικών ψηφίων κ τότε: Η τιμή του μέγιστου αριθμού που μπορεί να αναπαρασταθεί δεν αλλάζει.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

1592c44215493386.JPG¶

Θεωρήστε υπολογιστή ο οποίος διαθέτει 205 εντολές σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, 20 καταχωρητών των 42 δυαδικών ψηφίων ο καθένας, κύρια μνήμη με 14 δυαδικά ψηφία ανά θέση μνήμης, και εύρος αρτηρίας δεδομένων 14δυαδικών ψηφίων. Θεωρήστε ότι το σύστημα της κύριας μνήμης έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι δυνατή η ταυτόχρονη προσπέλαση (για ανάγνωση ή εγγραφή) τόσων διαδοχικών θέσεων μνήμης όσων επιτρέπει το εύρος της αρτηρίας δεδομένων. Για καθεμία από τις ακόλουθες εντολές να δώσετε το πλήθος των θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή (ένα αριθμό) και το πλήθος προσπελάσεων (ένα αριθμό) που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση κάθε εντολής.

LOAD1m R1, (R2) / έμμεσος (indirect) τρόπος διευθυνσιοδότησης με χρήση καταχωρητή και προσκόμιση του περιεχομένου 1 θέσης μνήμης

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ______

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ______

LOAD3m R1, (R2) / έμμεσος (indirect) τρόπος διευθυνσιοδότησης με χρήση καταχωρητή και προσκόμιση του περιεχομένου 3 θέσεων μνήμης

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ______

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ______

ADD R3, R1 / R3 <-- R3 + R1

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ______

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ______

LOAD1m R1, $X / κατ' ευθείαν (direct) τρόπος διευθυνσιοδότησης, το X είναι αριθμός των 16 δυαδικών ψηφίων και προσκόμιση του περιεχομένου 1 θέσης μνήμης

Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: ______

Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: ______

[η εικόνα τελειώνει στο κάτω μέρος· τα υπόλοιπα ερωτήματα δεν φαίνονται]

20210207_161531.jpg¶

Σημείωση μεταγραφής: φωτογραφία οθόνης με πολύ χαμηλή ευκρίνεια· τα σημεία που δεν διαβάζονται σημειώνονται ως [δυσανάγνωστο], ενώ όσα συμπληρώθηκαν από καθαρότερο αντίγραφο φέρουν σήμανση.

8

Έχετε στη διάθεσή σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 256 Kbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης, καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 16Kbytes και οργάνωση δυο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

Πόσα ολοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ0 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 160Kbytes και 10 bits ανά θέση; [συμπληρώθηκε από 60f5b0d69b3af424.PNG]

Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο δυαδικούς αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+11 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2. [συμπληρώθηκε από 60f5b0d69b3af424.PNG]

20210207_200125.jpg¶

ΑΣΚΗΣΗ 2 Υπολειπόμενος χρόνος: 3:20

Ερώτηση 2 / 2 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί)

Σωστή απάντηση 0.5 \\\\\\ Λάθος απάντηση -0.3 \\\\\\ Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.

Έχετε αριθμούς σε αναπαράσταση σταθερής υποδιαστολής των κ δυαδικών ψηφίων. Εάν αυξήσουμε το πλήθος των ακέραιων δυαδικών ψηφίων διατηρώντας σταθερό το συνολικό πλήθος των δυαδικών ψηφίων κ τότε: Το πλήθος των ακέραιων αριθμών που μπορούν να αναπαρασταθούν αυξάνεται.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

20210207_200209.jpg¶

[Σχήμα: στιγμιότυπο οθόνης ηλεκτρονικής εξέτασης (eClass), Άσκηση 2, με ενδείξεις πλοήγησης ερωτήσεων 1 και 2 και κουμπιά αποθήκευσης/υποβολής]

Ερώτηση 1 / 2 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί)

Σωστή απάντηση 0.5 \\\\\\ Λάθος απάντηση -0.3 \\\\\\ Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης. Έχετε αριθμούς σε αναπαράσταση σταθερής υποδιαστολής των κ δυαδικών ψηφίων. Εάν ελαττώσουμε το πλήθος των ακέραιων δυαδικών ψηφίων διατηρώντας σταθερό το συνολικό πλήθος των δυαδικών ψηφίων κ, τότε: Το πλήθος των αριθμών με τιμή μεταξύ 1 και 0 που μπορούν να αναπαρασταθούν αυξάνεται.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

20210207_200243.jpg¶

Η εντολή «ADD R1, R2» μπορεί να ανήκει στο σύνολο εντολών σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας ενός επεξεργαστή με αρχιτεκτονική που βασίζεται στη χρήση καταχωρητών γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-καταχωρητή με τρία τελούμενα.

Σωστή απάντηση 0.5

Λάθος απάντηση -0.3

Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

Ερώτηση 2 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί)

Η εντολή «LOAD R1, [R2]» μπορεί να ανήκει στο σύνολο εντολών σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας ενός επεξεργαστή με αρχιτεκτονική που βασίζεται στη χρήση καταχωρητών γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-καταχωρητή με τρία τελούμενα.

Σωστή απάντηση 0.5

Λάθος απάντηση -0.3

Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

20210207_202437.jpg¶

[Λείπει από τη φωτογραφία: επικεφαλίδα· διακρίνεται «Άσκηση 5»]

Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)

Έχετε στη διάθεση σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ1 με χωρητικότητα 32 Kbytes και οργάνωση τεσσάρων δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 16Kbytes και οργάνωση δύο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

Πόσα ολοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ1 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 160Kbytes και 10 bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ1 και 12 τύπου ΟΚ2. ______

20210207_202655.jpg¶

Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή και δεν μεταφέρεται ως εκφώνηση.

231cc26946a60583.JPG¶

Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)

Έχετε στη διάθεσή σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 1Mbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 256Kbytes και οργάνωση δύο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

Πόσα ολοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ0 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 9Mbytes και 18 bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2.

60f5b0d69b3af424.PNG¶

Έχετε στη διάθεσή σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 256 Kbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 16Kbytes και οργάνωση δύο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

Πόσα ολοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ0 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 160Kbytes και 10 bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο δυαδικούς αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+11 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2.

[Πεδίο για την απάντηση: ένα κενό πεδίο εισαγωγής]

8203f6ff11e201a7.JPG¶

Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)

Θεωρήστε ένα υπολογιστή με επεξεργαστή του οποίου η περίοδος του σήματος χρονισμού είναι 5 nsec, που, εκτός των άλλων, χρησιμοποιείται για να ελέγχει τη λειτουργία 864 μονάδων ενός εργοστασίου. Για τον έλεγχο της κατάστασης μιας μονάδας εισ/εξ απαιτούνται 612 κύκλοι ρολογιού ενώ στις περιπτώσεις που απαιτείται εξυπηρέτηση, απαιτούνται και άλλοι 1836 κύκλοι ρολογιού ανά εξυπηρέτηση.

Οι μονάδες εισ/εξ έχουν μοιραστεί σε 27 ομάδες των 32 μονάδων εισ/εξ η κάθε μία. Οι μονάδες εισ/εξ έχουν τη δυνατότητα αποστολής και η ΚΜΕ τη δυνατότητα εξυπηρέτησης σημάτων διακοπής. Όλες οι μονάδες εισ/εξ μιας ομάδας στέλνουν σήμα διακοπής στην ΚΜΕ μέσω μιας κοινής γραμμής. Κάθε ομάδα χρησιμοποιεί διαφορετική γραμμή. Η ΚΜΕ προσδιορίζει την μονάδα εισ/εξ που απαιτεί εξυπηρέτηση διαβάζοντας την αντίστοιχη σημαία του καταχωρητή κατάστασης του ελεγκτή της μονάδας εισ/εξ. Όλες οι ομάδες μονάδων εισ/εξ έχουν μεταξύ τους την ίδια προτεραιότητα, ενώ σε κάθε ομάδα οι μονάδες εισ/εξ είναι διατεταγμένες ανά προτεραιότητα. Η εξυπηρέτηση μιας μονάδας εισ/εξ δεν διακόπτεται για την εξυπηρέτηση μιας μονάδας εισ/εξ μεγαλύτερης προτεραιότητας.

Σημείωση: Το άθροισμα των ν πρώτων όρων μιας αριθμητικής προόδου, δίνεται από τη σχέση $\Sigma_\nu=[(\alpha_1+\alpha_\nu)\nu]/2$, όπου $\alpha_1$ είναι ο πρώτος όρος και $\alpha_\nu$ ο τελευταίος.

Α. Να υπολογίσετε σε nsec το μικρότερο χρόνο που είναι δυνατόν να απαιτηθεί για την ολοκλήρωση της εξυπηρέτησης μιας μονάδας εισ/εξ. και να δώσετε μόνο την τιμή του χωρίς τη μονάδα μέτρησης και χωρίς τελείες ή κόμμα. ________

Β. Θεωρήστε ότι όταν ζήτησε εξυπηρέτηση μια μονάδα εισ/εξ δεν υπήρχε άλλη εξυπηρέτηση σε εξέλιξη.

Β.1. Να υπολογίσετε σε nsec το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα που είναι δυνατόν να απαιτηθεί για την ολοκλήρωση της εξυπηρέτησης μιας μονάδας εισ/εξ. και να δώσετε μόνο την τιμή του χωρίς τη μονάδα μέτρησης και χωρίς τελείες ή κόμμα. ________

Β.2. Εάν όλες οι μονάδες εις/εξ έχουν την ίδια πιθανότητα να ζητήσουν εξυπηρέτηση να υπολογίσετε σε nsec το μέσο χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση της εξυπηρέτησης μιας απαίτησης εισ/εξ. και να δώσετε μόνο την τιμή του χωρίς τη μονάδα μέτρησης και χωρίς τελείες ή κόμμα. ________

d31c749314b1cc8d.JPG¶

Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)

Έχετε στη διάθεσή σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 1Mbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 256Kbytes και οργάνωση δύο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

Πόσα ολοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ0 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 9Mbytes και 18 bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2.

[πεδίο απάντησης]

2021-02-08_032058.png¶

[Σχήμα: φωτογραφία οθόνης με δύο ερωτήσεις Σωστό/Λάθος ηλεκτρονικής εξέτασης· η επικεφαλίδα της ερώτησης 1 δεν φαίνεται στο κάδρο]

Ερώτηση 1 (όπως φαίνεται στην οθόνη):

Η εντολή «ADD R1, R2» μπορεί να ανήκει στο σύνολο εντολών σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας ενός επεξεργαστή με αρχιτεκτονική που βασίζεται στη χρήση καταχωρητών γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-καταχωρητή με τρία τελούμενα.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

Σωστή απάντηση 0.5 Λάθος απάντηση -0.3 Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.

Ερώτηση 2 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί):

Η εντολή «LOAD R1, [R2]» μπορεί να ανήκει στο σύνολο εντολών σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας ενός επεξεργαστή με αρχιτεκτονική που βασίζεται στη χρήση καταχωρητών γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-καταχωρητή με τρία τελούμενα.

[ ] Σωστό
[ ] Λάθος

Σωστή απάντηση 0.5 Λάθος απάντηση -0.3 Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.

Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή.

IMG_20210821_204611.jpg¶

Άσκηση - Θέματα Φεβρουαρίου 2021

κρυφή μνήμη εντολών h_c = 95. Προσπέλαση ανά ψηφιολέξη.

ΧΠ κρυφής: 3 κύκλοι. ΧΠ κύριας: 26 -//- Μεταφορά μπλοκ εντολών: 70 κύκλοι.

t_ρολογιού = 4ns.

				Πλήθος εντολών
A	7	1	0	468
B	9	1	1	56
Γ	5	3	3	150

ΜΧΠΜ =;

Σημείωση: η φωτογραφία είναι χειρόγραφο αντίγραφο της εκφώνησης από φοιτητή (όχι τυπωμένο κείμενο) και περιέχει χειρόγραφους υπολογισμούς. Οι υπολογισμοί δεν μεταφέρονται· τα δεδομένα της άσκησης μεταφέρονται όπως γράφονται.

IMG_20210831_141524.jpg¶

Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή· δεν περιέχει εκφώνηση και δεν μεταφέρεται.

Screenshot_2021-02-08_100720.png¶

Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)

Έχετε στη διάθεσή σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ1 με χωρητικότητα 32 Kbytes και οργάνωση τεσσάρων δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 32Kbytes και οργάνωση δύο δυαδικών ψηφίων ανά θέση.

Πόσα ολοκληρωμένα κυκλώματα τύπου ΟΚ1 και πόσα τύπου ΟΚ2 χρειάζεστε για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μνήμης με χωρητικότητα 160Kbytes και 10 bits ανά θέση; Να δώσετε το αποτέλεσμα ως δύο διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ1 και 12 τύπου ΟΚ2.

[πεδίο εισαγωγής απάντησης: κενό]

Screenshot_20210207-201714_Drive.jpg¶

[Λείπει από τη φωτογραφία: αρχή της πρότασης του ερωτήματος μέχρι τη λέξη «λέξης»]

μεγέθους μιας λέξης.

ρ. Μπορεί να χρησιμοποιεί την ίδια εντολή, σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, για τη μεταφορά πληροφορίας από τους καταχωρητές γενικού σκοπού στη μνήμη για κάθε ένα από τα ακόλουθα είδη δεδομένων: 1. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης, 2. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μισής λέξης, 3. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας λέξης.

σ. Το σύνολο εντολών του σε επίπεδο γλώσσας μηχανής πρέπει να διαθέτει διαφορετικές εντολές μεταφοράς πληροφορίας από τους καταχωρητές γενικού σκοπού στη μνήμη για κάθε ένα από τα ακόλουθα είδη δεδομένων: 1. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης, 2. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μισής λέξης, 3. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας λέξης.

τ. Μπορεί να χρησιμοποιεί την ίδια εντολή, σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, για τη μεταφορά πληροφορίας από τη μνήμη σε κάποιο από τους καταχωρητές γενικού σκοπού για κάθε ένα από τα ακόλουθα είδη δεδομένων: 1. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης, 2. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μισής λέξης, 3. προσημασμένα δεδομένα μεγέθους μιας λέξης.

χ. Μπορεί να χρησιμοποιεί την ίδια εντολή, σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, για τη μεταφορά πληροφορίας από τους καταχωρητές γενικού σκοπού στη μνήμη για κάθε ένα από τα ακόλουθα είδη δεδομένων: 1. θετικά δεδομένα μεγέθους μιας ψηφιολέξης, 2. θετικά δεδομένα μεγέθους μισής λέξης, 3. θετικά δεδομένα μεγέθους μιας λέξης.

ΘΕΜΑ 3. (μον. 2) Για κάθε μία εντολή συμβολικής γλώσσας του ακόλουθου πίνακα να δηλώσετε (χωρίς αιτιολόγηση) την αρχιτεκτονική του υπολογιστή στο σύνολο εντολών του οποίου μπορεί να ανήκει. Δηλαδή στο πίνακα δίπλα σε κάθε εντολή να δηλώσετε α ή/και β ή/και γ ή/και δ ή/και ε ή/και ζ, όπου τα α, β, γ, δ, ε και ζ έχουν τη σημασία που δίνεται στη συνέχεια. Τα R1, R2 και R3 δηλώνουν καταχωρητές, ενώ τα A και B δηλώνουν διευθύνσεις θέσεων μνήμης.

Αρχιτεκτονικό που βασίζεται σε:

α. χρήση μηχανισμού στοίβας, β. συσσωρευτή, γ. καταχωρητές γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-καταχωρητή με δύο τελούμενα, δ. καταχωρητές γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-καταχωρητή με τρία τελούμενα, ε. καταχωρητές γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-μνήμης με δύο τελούμενα, ζ. καταχωρητές γενικού σκοπού με εντολές καταχωρητή-μνήμης με τρία τελούμενα. Για κάθε λάθος δήλωση θα ακυρώνεται μια σωστή.

εντολή συμβολικής γλώσσας	αρχιτεκτονική του υπολογιστή στο σύνολο εντολών του οποίου μπορεί να ανήκει
LOAD R1, A	γ, δ, ε, ζ
LOAD R1, (R2)	γ, δ, ε, ζ
ADD	α
PUSH A	α
LOAD A	β
ADD R1, R2, R3	δ
ADD R1, A, B	ζ
SUB A	β
ADD R1, R2	γ
ADD R1, A	ε

ΘΕΜΑ 4. (μον. 2) Θεωρήστε υπολογιστή ο οποίος διαθέτει αρτηρία δεδομένων των 16 δυαδικών ψηφίων και η μνήμη είναι οργανωμένη έτσι ώστε κάθε διεύθυνση να αντιστοιχεί σε μία ψηφιολέξη (byte), αλλά σε μια προσπέλαση μπορούν να διαβαστούν ή να γραφούν έως και δύο ψηφιολέξεις με διευθύνσεις δ και δ+1, όπου το δ είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του δύο. Οι εντολές είναι των 32 δυαδικών ψηφίων και είναι ευθυγραμμισμένες (aligned). Υποστηρίζει δεδομένα μιας ψηφιολέξης, μισής λέξης (δύο ψηφιολέξεις) και λέξης (τέσσερις ψηφιολέξεις). Οι εντολές διακρίνονται σε τέσσερις κατηγορίες Α, Β, Γ, και Δ τα χαρακτηριστικά των οποίων δίνονται στις πρώτες δύο στήλες του επόμενου Πίνακα. Θεωρήστε ότι εκτελείται ένα πρόγραμμα του οποίου τα χαρακτηριστικά δίνονται στην τρίτη στήλη του επόμενου Πίνακα. Τα δεδομένα των τεσσάρων ψηφιολέξεων ευθυγραμμισμένα ως λέξεις στο 10% των περιπτώσεων και ως μισές λέξεις στο 60% των περιπτώσεων, ενώ στις υπόλοιπες περιπτώσεις δεν είναι καθόλου ευθυγραμμισμένα. Τα δεδομένα των δύο ψηφιολέξεων δεν είναι ευθυγραμμισμένα στο 35% των περιπτώσεων.

Πίνακας

είδος	πλήθος ψηφιολέξεων δεδομένων	πλήθος εντολών που [κομμένο]

[Λείπει από τη φωτογραφία: σώμα του Πίνακα και το τέλος του Θέματος 4]

Λύσεις (🟡 community)

Κατάσταση: 🟡 community Πηγή: φοιτητικές χειρόγραφες λύσεις της άσκησης του Φεβρουαρίου 2021 (φωτογραφίες 35fdc64d7af970ee.JPG, IMG_20210821_204611.jpg, IMG_20210831_141524.jpg)

Προσοχή

Οι λύσεις είναι φοιτητικές (χειρόγραφες ή τυπωμένες σε αντίγραφο της άσκησης), όχι επίσημο κλειδί. Στον τύπο του ΜΧΠΜ εμφανίζεται μονάδα «μs» ενώ ο χρόνος κύκλου της εκφώνησης είναι 4 ns· η τελική τιμή 38.480 / 6.010 = 6,40 είναι αριθμητικά συνεπής με τους όρους που γράφονται, αλλά η μονάδα να ελεγχθεί. Η μεταγραφή της φωτογραφίας IMG_20210821_204611.jpg έχει δυσανάγνωστα τμήματα (legibility partial).

Λύσεις — Βασικά Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών — Φεβρουάριος 2021¶

35fdc64d7af970ee.JPG¶

-	ΟΚ0	ΟΚ2	θελω
Χωρητικότητα σε bits	256 K bits	$16 \cdot 8\ \text{K bit} = 128\ \text{K bit}$	$160 \cdot 8\ \text{K bit} = 1280\ \text{K bit}$
Χωρητικότητα σε bytes	$256/8\ \text{K bytes} = 32\ \text{K bytes}$	16 K bytes	160 K Bytes
Bits ανα θέση μνήμης	8bit/θ.μ.	2bit/θ.μ	10bit/θ.μ
Θέσεις μνήμης. Διαιρώ τη χωρητικότητα προς τα bits ανα θμ	$256\text{Kbits}/8\text{bits}/\text{θμ} = 2^8\ \text{K bits} / 8\ \text{bits ανα θμ} = 2^8 \cdot 2^{10} / 2^3 = 2^{15}$	$2^{16}$	$2^{17}$

Άρα αν βάλω ένα ΟΚ0 και ένα ΟΚ2 έχω τα bits ανα θέση μνήμης που θέλω $8 + 2 = 10$

Μετά πρέπει να ταιριάξουμε και τις θέσεις μνήμης για να έχουμε $2^{17}$

Το ΟΚ2 έχει $2^{16}$ άρα θα βάλουμε 2.

Το ΟΚ0 έχει $2^{15}$. Άρα θα βάλουμε δυο ΟΚ0 μαζί με ένα ΟΚ2 ωστε να έχουμε $2^{16}$ θμ

Και θα ξανακάνουμε το ίδιο απο κάτω ωστε συνολο να έχουμε 4 ΟΚ0 και 2 ΟΚ2

IMG_20210821_204611.jpg¶

Άσκηση - Θέματα Φεβρουαρίου 2021

κρυφή μνήμη εντολών h_c = 95. Προσπέλαση ανά ψηφιολέξη.

ΧΠ κρυφής: 3 κύκλοι. ΧΠ κύριας: 26 -//- Μεταφορά μπλοκ εντολών: 70 κύκλοι.

t_ρολογιού = 4ns.

				Πλήθος εντολών
A	7	1	0	468
B	9	1	1	56
Γ	5	3	3	150

ΜΧΠΜ =;

\[\text{Χρόνος για προσπέλαση μνήμης} = \frac{22262{,}9}{1480} = 15{,}0425\ \text{ns} \simeq 15\ \text{ns}\]

\[ \begin{aligned} &[(1 \times 0{,}95 \times 3 + 1 \times 0{,}05 \times 73) \cdot 468 \\ &+ (1 \times 0{,}95 \times 3 + 1 \times 0{,}05 \times 73 + 1 \times 26) \cdot 56 \\ &+ (3 \times 0{,}95 \times 3 + 3 \times 0{,}05 \times 73 + 3 \times 26) \cdot 150] \cdot 4\ \text{ns} \\ &= [(2{,}85 + 6{,}5) \cdot 468 + (2{,}85 + 6{,}5 + 26) \cdot 56 + (8{,}55 + 19{,}5 + 78) \cdot 150] \cdot 4\ \text{ns} \\ &= 4375{,}8 + 1979{,}6 + 15907{,}5 = 22262{,}9 \simeq 22262 \end{aligned} \]

\[\text{Πλήθος προσπελάσεων} = 1 \times 468 + 2 \times 56 + 6 \times 150 = 1480\]

Σημείωση: στις δύο πρώτες γραμμές του υπολογισμού οι αριθμοί 73 και 26 είναι επαναγραμμένοι (διορθωμένοι) στη φωτογραφία. Ο συντελεστής του 56 στην τελευταία γραμμή διαβάζεται ως 2 με μικρή αβεβαιότητα.

Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή.

IMG_20210831_141524.jpg¶

ΜΧΠΜ = χρόνος για προσπέλαση μνήμης κατά την εκτέλεση του προγράμματος / πλήθος προσπελάσεων

Χρόνος για προσπέλαση μνήμης κατά την εκτέλεση του προγράμματος

\[= \Big(\big(0{,}95 \cdot 1 \cdot 3 + (1-0{,}95)\cdot 1\,(70+3)\big)\,468 + \big(0{,}95 \cdot 2 \cdot 3 + (1-0{,}95)\cdot 2 \cdot (70+3)\big)\,56 + \big(0{,}95 \cdot 6 \cdot 3 + (1-0{,}95)\cdot 6\,(70+3)\big)\cdot 150\Big)\cdot 4\,\mu s\]

\[= 38.480\]

πλήθος προσπελάσεων = $8 \cdot 468 + 11 \cdot 56 + 11 \cdot 150 = 6.010$

Άρα ΜΧΠΜ = $\dfrac{38.480}{6.010} = 6{,}40$

Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή.

✔ Επιβεβαίωσε · ✖ Βρήκα λάθος

✖ Βρήκα λάθος στη μεταγραφή

-	ΟΚ0	ΟΚ2	θελω
Χωρητικότητα σε bits	256 K bits	\(16 \cdot 8\ \text{K bit} = 128\ \text{K bit}\)	\(160 \cdot 8\ \text{K bit} = 1280\ \text{K bit}\)
Χωρητικότητα σε bytes	\(256/8\ \text{K bytes} = 32\ \text{K bytes}\)	16 K bytes	160 K Bytes
Bits ανα θέση μνήμης	8bit/θ.μ.	2bit/θ.μ	10bit/θ.μ
Θέσεις μνήμης. Διαιρώ τη χωρητικότητα προς τα bits ανα θμ	\(256\text{Kbits}/8\text{bits}/\text{θμ} = 2^8\ \text{K bits} / 8\ \text{bits ανα θμ} = 2^8 \cdot 2^{10} / 2^3 = 2^{15}\)	\(2^{16}\)	\(2^{17}\)