Βασικά Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών — Νοέμβριος 2022¶
Μεταγραφή από τα αρχεία της συνεδρίας (χωρίς λύσεις). Όπου το κείμενο δεν διαβάζεται, σημειώνεται [δυσανάγνωστο].
viber_image_2022-11-10_20-15-41-299.jpg¶
Η εκτέλεση ενός προγράμματος σε ένα υπολογιστή απαιτεί ένα 2838288 κύκλους. Εάν ο μέσος αριθμός κύκλων ανά εντολή είναι 48 ποιο είναι το πλήθος των εντολών του προγράμματος που εκτελέστηκαν;
Να δώσετε το αποτέλεσμα χωρίς χρήση τελείων πχ 54990 [κενό πεδίο απάντησης]
viber_image_2022-11-10_20-23-24-896.jpg¶
Θεωρήστε επεξεργαστή με συχνότητα ρολογιού 0,2 GHz και κύρια μνήμη με χρόνο προσπέλασης 270 nsec. Οι εντολές του επεξεργαστή σε επίπεδο γλώσσας μηχανής ταξινομούνται σε τρία είδη Α, Β και Γ, τα χαρακτηριστικά των οποίων δίνονται στον επόμενο πίνακα. Στον πίνακα αυτό δίνεται επίσης και το πλήθος των εκτελούμενων εντολών κάθε είδους ενός προγράμματος. Σε κάθε προσπέλαση της κύριας μνήμης προσπελάζεται μία ψηφιολέξη.
| είδος εντολής | κύκλοι ρολογιού ανά εντολή | πλήθος ψηφιολέξεων που καταλαμβάνει η εντολή | πλήθος ψηφιολέξεων μνήμης που προσπελαύνει η εντολή κατά την εκτέλεσή της | πλήθος εκτελούμενων εντολών |
|---|---|---|---|---|
| Α | 1 | 1 | 0 | 351 |
| Β | 3 | 4 | 1 | 435 |
| Γ | 6 | 5 | 3 | 660 |
- Να υπολογίσετε το χρόνο εκτέλεσης του προγράμματος. Να δώσετε το αποτέλεσμα χωρίς χρήση τελείων πχ 67402
[Σχήμα: κενό πλαίσιο απάντησης]
- Ο σχεδιαστής του επόμενου μοντέλου αποφάσισε να προσθέσει στον υπολογιστή μία ενοποιημένη κρυφή μνήμη εντολών και δεδομένων με λόγο επιτυχίας 0,90 και χρόνο προσπέλασης 10 nsec. Ο χρόνος προσπέλασης και μεταφοράς ενός μπλοκ εντολών ή δεδομένων από την κύρια μνήμη στην κρυφή μνήμη είναι 510 nsec. Σημειώστε ότι: 1. Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας διαβάζει πληροφορία μόνο από την κρυφή μνήμη. 2. Η ΚΜΕ αναζητεί πληροφορία παράλληλα στην κρυφή μνήμη και στην κύρια μνήμη. Να υπολογίσετε πόσες φορές μικρότερος έγινε ο χρόνος εκτέλεσης του προγράμματος στο νέο μοντέλο σε σύγκριση με το παλιό. Να δώσετε το αποτέλεσμα ως ακέραιο μέρος κόμμα και τα δύο πιο σημαντικά ψηφία του δεκαδικού μέρους απορρίπτοντας τα υπόλοιπα δεκαδικά ψηφία (περικοπή) πχ. 3,41
[Σχήμα: κενό πλαίσιο απάντησης]
viber_image_2022-11-10_20-50-24-951.jpg¶
Ερώτηση 1 (Συμπλήρωση Κενών (Χαλαρή Ταυτοποίηση) — 4 βαθμοί)
Ο σχεδιαστής ενός συστήματος σχεδιάζει το σύστημα μνήμης του επόμενου μοντέλου ενός υπολογιστή. Εάν το σύστημα μνήμης του υπάρχοντος υπολογιστή δαπανά 38% του χρόνου του για την προσπέλαση του συστήματος μνήμης, πόσο πιο γρήγορο πρέπει να είναι το σύστημα μνήμης του νέου υπολογιστή σε σχέση με το σύστημα μνήμης του υπάρχοντος υπολογιστή ώστε ο νέος υπολογιστής να είναι 1,5 φορές πιο γρήγορος από τον υπάρχοντα;
Η απάντησή σας να περιλαμβάνει το ακέραιο μέρος, κόμμα, και δύο δεκαδικά ψηφία (εάν στο αποτέλεσμα που βρήκατε υπάρχουν περισσότερα δεκαδικά ψηφία, κρατάτε τα δυο πιο σημαντικά και απορρίπτετε τα υπόλοιπα, περικοπή) πχ. εάν το αποτέλεσμα είναι 12,30974773 εσείς δίνετε ως απάντηση το 12,30
[πεδίο απάντησης: κενό]
viber_image_2022-11-10_21-12-22-791.jpg¶
Ερώτηση 1 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί)
Η εντολή «ADD R1, R2» μπορεί να ανήκει στο σύνολο εντολών σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας ενός επεξεργαστή με αρχιτεκτονική που βασίζεται στη χρήση συσσωρευτή.
Σωστή απάντηση 0.5
Λάθος απάντηση -0.5
Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.
- [ ] Σωστό
- [ ] Λάθος
Ερώτηση 2 (Σωστό / Λάθος — 0.50 βαθμοί)
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-μνήμης με δύο τελούμενα.
Σωστή απάντηση 0.5
Λάθος απάντηση -0.5
Η αρνητική βαθμολογία μεταφέρεται εκτός της άσκησης.
- [ ] Σωστό
- [ ] Λάθος
viber_image_2022-11-10_21-21-47-947.jpg¶
Θεωρήστε υπολογιστή του οποίου ο επεξεργαστής έχει 32 καταχωρητές των 16 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 από τις κάτωθι περιπτώσεις, να δώσετε το περιεχόμενο του καταχωρητή στο δεκαεξαδικό (χρησιμοποιώντας κεφαλαίους χαρακτήρες), μετά την εκτέλεση της εντολής. Προσοχή στην απάντησή σας να μην παρεμβάλλονται κενά ή άλλα σύμβολα.
| διεύθυνση η θέση μνήμης | περιεχόμενο της θέσης μνήμης | διεύθυνση η θέση μνήμης | περιεχόμενο της θέσης μνήμης |
|---|---|---|---|
| 100 | 01 | 110 | 53 |
| 101 | 8A | 111 | F1 |
| 102 | 71 | 112 | 2B |
| 103 | E6 | 113 | F2 |
| 104 | 4B | 114 | 48 |
| 105 | 90 | 115 | A7 |
| 106 | 54 | 116 | 79 |
| 107 | F3 | 117 | 92 |
| 108 | 18 | 118 | 79 |
| 109 | 87 | 119 | F3 |
| 10A | 29 | 11A | 5E |
| 10B | 94 | 11B | 93 |
| 10C | 3D | 11C | 3C |
| 10D | 87 | 11D | DF |
| 10E | 7C | 11E | 31 |
| 10F | 8A | 11F | EF |
A. Απεικόνιση ανάλογα του μεγέθους (little endian)
LOADHW R1, 112 //Φόρτωσε μισή λέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode)
R1=
LOADSB R2, 112 //Φόρτωσε προσημασμένη ψηφιολέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode)
R2=
LOADUB R3, 112 //Φόρτωσε μη προσημασμένη ψηφιολέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode)
R3=
B. Απεικόνιση αντιστρόφως ανάλογα του μεγέθους (big endian)
LOADHW R4, 112 //Φόρτωσε μισή λέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode)
R4=
LOADSB R5, 113 //Φόρτωσε προσημασμένη ψηφιολέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode)
R5=
LOADUB R6, 113 //Φόρτωσε μη προσημασμένη ψηφιολέξη, χρησιμοποιείται ο κατ' ευθείαν τρόπος διευθυνσιοδότησης (direct addressing mode)
R6=
viber_image_2022-11-10_21-38-48-065.jpg¶
Θεωρήστε υπολογιστή ο οποίος διαθέτει 177 εντολές σε επίπεδο γλώσσας μηχανής, 47 καταχωρητές των 48 δυαδικών ψηφίων ο καθένας, κύρια μνήμη με 12 δυαδικά ψηφία ανά θέση μνήμης, και εύρος αρτηρίας δεδομένων 24δυαδικών 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.
1. LOAD1m R1, (R2) / έμμεσος (indirect) τρόπος διευθυνσιοδότησης με χρήση καταχωρητή και προσκόμιση του περιεχομένου 1 θέσης μνήμης
Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: [κενό πεδίο]
Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: [κενό πεδίο]
2. LOAD3m R1, (R2) / έμμεσος (indirect) τρόπος διευθυνσιοδότησης με χρήση καταχωρητή και προσκόμιση του περιεχομένου 3 θέσεων μνήμης
Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: [κενό πεδίο]
Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: [κενό πεδίο]
3. ADD R3, R1 / R3 <-- R3 + R1
Πλήθος θέσεων μνήμης που καταλαμβάνει η εντολή: [κενό πεδίο]
Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: [κενό πεδίο]
4. 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: [κενό πεδίο]
Πλήθος προσπελάσεων που απαιτούνται για την προσκόμιση και την εκτέλεση της εντολής: [κενό πεδίο]