Βασικά Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών — Αύγουστος 2021¶
Μεταγραφή από τα αρχεία της συνεδρίας (χωρίς λύσεις). Όπου το κείμενο δεν διαβάζεται, σημειώνεται [δυσανάγνωστο].
2021-08-29_21.19.46.png¶
Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)
Έχετε στη διάθεση σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 256 Kbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 32Kbytes 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 διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ: [_______]
Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει και λύση, η οποία δεν μεταγράφεται.
Screenshot_20210823-112349.jpg¶
10 ок
Θεωρήστε υπολογιστή του οποίου ο επεξεργαστής έχει 16 καταχωρητές των 32 δυαδικών ψηφίων ο καθένας και κύρια μνήμη με οργάνωση 8 δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης. Το τρέχον περιεχόμενο της μνήμης δίνεται στο σχήμα. Οι προσημασμένοι αριθμοί είναι σε αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς 2. Μισή λέξη: 16 δυαδικά ψηφία. Για κάθε μια των κάτωθι περιπτώσεων να δώσετε το περιεχόμενο του καταχωρητή μετά την εκτέλεση της εντολής στο δεκαεξαδικό χρησιμοποιώντας κεφαλαίους χαρακτήρες. Προσοχή να μην παρεμβάλλονται κενά ή άλλα σύμβολα.
[Σχήμα: πίνακας «κύρια μνήμη» σε δύο τμήματα (διεύθυνση θέσης μνήμης και περιεχόμενο θέσης μνήμης, στο δεκαεξαδικό). Ο πίνακας μεταγράφεται παρακάτω. Η εικόνα είναι μικρή και ο πίνακας θολός: οι τιμές διαβάστηκαν με μεγέθυνση.]
| διεύθυνση θέσης μνήμης στο δεκαεξαδικό | περιεχόμενο θέσης μνήμης στο δεκαεξαδικό | διεύθυνση θέσης μνήμης στο δεκαεξαδικό | περιεχόμενο θέσης μνήμης στο δεκαεξαδικό |
|---|---|---|---|
| 110 | 87 | 227 | 98 |
| 111 | 13 | 228 | FA |
| 112 | E1 | 229 | 19 |
| 113 | 73 | 22A | FE |
| 114 | 94 | 22B | A2 |
| 115 | 5F | 22C | 41 |
| 116 | A0 | 22D | F3 |
| 117 | 16 | 22E | 64 |
| 118 | C1 | 22F | 85 |
| 119 | 56 | 230 | 1F |
| 11A | 85 | 231 | AE |
| 11B | 32 | 232 | 68 |
| 11C | AE | 233 | 8A |
| 11D | 4C | 234 | 1B |
| 11E | F0 | 235 | 98 |
| 11F | 64 | 236 | 5C |
| 120 | 89 | 237 | A1 |
| 121 | 1A | 238 | 1D |
| 122 | A0 | 239 | C3 |
| 123 | 65 | 23A | 58 |
| 124 | 8F | 23B | 89 |
| 125 | 10 | 23C | 37 |
| 126 | 92 | 23D | 97 |
| 127 | 34 | 23E | 13 |
| 128 | B3 | 23F | E5 |
| 129 | 32 | 240 | 63 |
| 12A | F1 | 241 | 9A |
| 12B | 20 | 242 | 5C |
| 12C | F4 | 243 | AD |
| 12D | F3 | 244 | 46 |
| 12E | 78 | 245 | 95 |
A. Απεικόνιση αντιστρόφως ανάλογα του μεγέθους (big endian) LOADSHW R1, 119 //Φόρτωσε προσημασμένη μισή λέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode) R1= [_______]
B. Απεικόνιση ανάλογα του μεγέθους (little endian) LOADSHW R2, 234 //Φόρτωσε προσημασμένη μισή λέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode) R2= [_______]
Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή.
Screenshot_from_2021-08-30_21-05-36.png¶
Ερώτηση 3 / 3 (Πολλαπλής Επιλογής (Μοναδική Απάντηση) — 0.50 βαθμοί)
Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας επεξεργαστή διαθέτει τον αθροιστή του επόμενου σχήματος. Να απαντήσετε εάν είναι σωστό το ακόλουθο ερώτημα: Για την πράξη \(A+B\) εάν οι αριθμοί είναι σε αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς 2 και \(C_{15}=1\) τότε το αποτέλεσμα της πράξης δεν ισούται με την τιμή στις εξόδους \(S_{15}, S_{14}, \ldots, S_0\) του αθροιστή.
[Σχήμα: διάγραμμα αθροιστή 16 bit από πλήρεις αθροιστές ΠΑ_15, ΠΑ_1 και ΠΑ_0 με εισόδους A_15 ... A_0 και B_15 ... B_0, πύλες ελέγχου με σήματα E_0 και E_1, κρατούμενο εισόδου c_{-1}, εξόδους s_15, s_1, s_0, κρατούμενα c_15, c_14, c_0 και έξοδο Y]
Σημείωση: στην εικόνα δεν φαίνονται οι επιλογές απάντησης, μόνο η ερώτηση και το σχήμα.
Screenshot_from_2021-08-31_15-49-31.png¶
Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)
Θεωρήστε υπολογιστή ο οποίος διαθέτει 51 εντολές σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, 6 καταχωρητές των 153 δυαδικών ψηφίων ο καθένας, κύρια μνήμη με 17 δυαδικά ψηφία ανά θέση μνήμης, και εύρος αρτηρίας δεδομένων 51δυαδικών 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.
Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή.
- 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: [_______]
[Λείπει από τη φωτογραφία: τα στοιχεία μετά την τρίτη εντολή· η φωτογραφία τελειώνει εκεί.]
image.png¶
Ερώτηση 1 / 3 (Πολλαπλής Επιλογής (Μοναδική Απάντηση) — 0.50 βαθμοί)
Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας επεξεργαστή διαθέτει τον αθροιστή του επόμενου σχήματος. Να απαντήσετε εάν είναι σωστό το ακόλουθο ερώτημα: Για την πράξη Β+Α εάν οι αριθμοί είναι σε αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς 2 και Υ=1 τότε το αποτέλεσμα της πράξης δεν ισούται με την τιμή στις εξόδους S15, S14, ... , S0 του αθροιστή.
[Σχήμα: κύκλωμα αθροιστή 16-bit με πύλες XOR στις εισόδους για έλεγχο πράξης (\(E_0, E_1\)). Είσοδοι \(B_{15}, A_{15}, \dots, B_1, A_1, B_0, A_0\). Πλήρεις Αθροιστές \(\Pi A_{15}, \dots, \Pi A_1, \Pi A_0\). Είσοδος κρατουμένου \(c_{-1}\), κρατούμενα \(c_0, c_{14}, c_{15}\). Έξοδοι \(S_{15}, \dots, S_1, S_0\) και έξοδος \(Y\) από πύλη XOR που δέχεται τα \(c_{15}\) και \(c_{14}\).]
- [ ] σωστό
- [ ] λάθος
- [ ] Δεν έχω αρκετή πληροφορία για να εξάγω συμπέρασμα
[Λείπει από τις φωτογραφίες: Ερώτηση 2 / 3 του ίδιου φύλλου.]
Λύσεις (🟡 community)
Κατάσταση: 🟡 community Πηγή: φωτογραφία της εξέτασης με τις λύσεις στο τέλος (2021-08-29_21.19.46.png, προέλευση μη επιβεβαιωμένη)
Προσοχή
Η ενότητα της λύσης για το ΟΚ0 φέρει την επικεφαλίδα «ΟΚ1»· η εκφώνηση μιλά για ΟΚ0, οπότε πρόκειται για τυπογραφικό λάθος του πρωτοτύπου. Η λύση είναι στο ίδιο αρχείο με την εκφώνηση· η μεταγραφή του αρχείου περιέχει και τις δύο, γι' αυτό το τμήμα της λύσης είναι μετά το «Λύση». Τα αριθμητικά αποτελέσματα (2^15 για το ΟΚ0 των 256 Kbits, 2^17 για το ΟΚ2 των 32 KB, 2^17 για την κύρια μνήμη των 160 KB) είναι συνεπή με τις πράξεις.
Λύσεις — Βασικά Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών — Αύγουστος 2021¶
2021-08-29_21.19.46.png¶
Ερώτηση 1 / 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 2 βαθμοί)
Έχετε στη διάθεση σας ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης ΟΚ0 με χωρητικότητα 256 Kbits και οργάνωση οκτώ δυαδικών ψηφίων ανά θέση μνήμης καθώς και ολοκληρωμένα κυκλώματα ΟΚ2 με χωρητικότητα 32Kbytes 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 διψήφιους αριθμούς που χωρίζονται με το σύμβολο + πχ. 01+12 το οποίο σημαίνει 4 τύπου ΟΚ0 και 12 τύπου ΟΚ2.
Λύση
ΟΚ1
| 1 θ.μ. | 8 bits |
| x; | 256kbits |
\(x = 2^8 \times 2^{10} / 2^3 = 2^{15}\) θ.μ.
ΟΚ2
| 1 θ.μ. | 2 bits |
| x | 32KB |
\(x = 2^5 \times 2^{10} \times 2^3 / 2^1 = 2^{18} / 2^1 = 2^{17}\) θ.μ.
Κύρια μνήμη
| 1 θ.μ. | 10 bits |
| x | 160KB |
\(x = 160 \times 2^{10} \times 2^3 / 10 = 2^{17}\) θ.μ.
Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μόνο το ΟΚ2.
Οριζόντια επανάληψη: 5 (2 bits + 2 bits + 2 bits + 2 bits + 2 bits)
Κατακόρυφη επανάληψη: \(\dfrac{\text{θ.μ. που θέλουμε να έχουμε}}{\text{θ.μ. που διαθέτουμε από τα ΟΚΜ}} = \dfrac{2^{17}\ \text{θ.μ.}}{2^{17}\ \text{θ.μ.}} = 1\) επανάληψη
[Σχήμα: πέντε πορτοκαλί ορθογώνια με την ένδειξη ΟΚ2, τοποθετημένα σε σειρά]
Επομένως χρειαζόμαστε 5 ΟΚ2.
Σημείωση: στη λύση η πρώτη μνήμη (256kbits) φέρει την ένδειξη «ΟΚ1», ενώ στην εκφώνηση είναι «ΟΚ0»· η ένδειξη αντιγράφεται όπως είναι γραμμένη στη φωτογραφία.