Arvuti riistvara 1. Arvutustehnika ajalugu a. Kes on nende kuulsate sõnade autor(id)? “640K mälu peaks olema pi sav
kõikidele.”
■ Vastus: Bil Gates
b. Mil ine oli esimene kommertsmikroprotsessor?
■ Vastus: 4004
c. Mil ine oli esimene tabelarvutusprogramm?
■ Vastus: VisiCalc
d. Mil ine
nendest firmadest esitles esimesena WYSIWYG konsteptsiooni?
■ Xerox
e. Mil ine nendest firmadest valmistas esimese 32
bitise protsessori?
■ National Semiconductor
f. Mil i(ne/sed) arvuti(d) aitasi(d) briti valitusel II maailmasõja ajal murda koode?
■
Colossus g. Mil ine organisatsioon lõi WWW esialgse spetsifikatsiooni?
■ CERN
2. Arvuti, mis see on? 3. Protsessorid 1
4. Protsessorid 2 a.
vahemälu Smart Cache
b. transistori värava suurus lithography
c. võimsustarve TDP
d. taktsagedus processor base frequency
5. Emaplaadid ja protsessorite sokeldus
6. Siinid
7. Mälud
8. Optilised andmekandjad a. Mil ine on standardse DVDplaadi diameeter (mil imeetrites)?
b. Mida tähendab lühend CDR?
c. Mil isel lainepikkusel (nanomeetrites) töötab standardses Blueray DVDplaadi
lugejas kasutatav lil akassinine laser? Vastus kirjuta koos korrektse ühikuga!
d. Mil ine on standardse originaalse CDplaadi maht mebibaitides (ümardatuna ühe
mebibaidi täpsusega)? Vastus kirjuta koos korrektse ühikuga!
e. Mil isel kujul on tööstusliku CD plaadi andmetepi rkonda kirjutatud andmed?
f. Mil ine on standardse DVDplaadi andmeradade vahekaugus mikromeetrites?
Vastus kirjuta sajandiku mikromeetri täpsusega.
g. Mil ine on standardse CDplaadi andmeradadel lohukeste maksimaalne pikkus
mikromeetrites? Vastus kirjuta kümnendiku mikromeetri täpsufsega.
h.
Järjesta CDR plaadi kihid alustades pealmisest.
i.
Järjesta CDRW plaadi kihid alustades pealmisest.
j.
Mil ine on kahepoolse ühekihilise DVDplaadi maht gigabaitides (ümardatuna 0,1
gigabaidi täpsusega)? Vastus kirjuta koos korrektse ühikuga!
k. Kirjuta joonisel kujutatud CDplaadi lohkude paiknemisele vastav
andmesõna ● Andmesõna koosneb numbritest 1 ja 0, mida on kokku ni palju kui on kokku
kri pse teljel VÄLJA ARVATUD ESIMENE
● Andmesõna, numbreid, loed kri psude pealt ALATES TEISEST vastavalt sel ele,
kas joon li gub üles/al a,
mispuhul tuleb number 1 või joon jääb samale tasemele,
mispuhul tuleb number 0.
● Vastus: 11010111
9. HDD ja SSD seadmed
10. Arvuti koostamine 1. osa
11. Arvuti koostamine 2. osa Arvuti arhitektuur ● Kombinatsioonloogikaahelad (1) a. Mil ine joonisel kujutatud loogikaelementidest töötab vastavalt sel es
kahendväärtuste tabelis kirjeldatule?
L1
L2
Väljund
0
0
0 1
0
1 0
1
1 1
1
1 ■ Si n peaks teadma, mis
loogika tehet iga antud
loogikaelement tähendab
■ See tabel ongi pmst tõeväärtustabel, kui meenutame veits kal ist DMEd,
si s saame aru, et see tabel käib disjunktsiooni ehk VÕI
tehte kohta,
mil ele vastav loogikaelement on a
■ Vastus: a
b. Mil ine joonisel kujutatud loogikaelementidest töötab vastavalt sel es
kahendväärtuste tabelis kirjeldatule?
L1
L2
Väljund
0
0
1 1
0
0 0
1
0 1
1
0 ■ Vaatame jäl e tõeväärtustabelit, selgub, et
tehe on disjunktsiooni eitus ehk
EIEGA ehk VÕIEI ehk NORtehe, mil ele vastav loogikaelement on d.
■ Vastus: d
c. Mida tähendab lühend NMOS?
■ Vastus: n metal oxide semiconductor
d. Kas al järgnev lause on tõene või väär: NMOS (NMOP) transistori väratile
positi vse pinge (U
G
=U
al ikas
) rakendamisel käitub see transistor avatud lülitina.
■ Vastus: Vale
e. Kas al järgnev lause on tõene või väär: NMOS (NMOP) transistori väratile nul ise
pinge (U
G
= 0V rakendamisl käitub see transistor suletud lülitina.
■ Vastus: Vale
f. Mil iste joonisel kujutatud loogikaahelate kosted on identsed? Ehk teisisõnu:
mil iste ahelate puhul saate sisendparameetrite samade kombinatsioonide korral
väljundis ühesuguse väärtuse.
■ Si n tuleb samuti oma DME teadmisi kasutada ja koostada vastavalt
nendele joonistele lausearvutuse valemeid ning vaadata, missugused on
samaväärsed (pmst paberi peale kõige parem teha)
■ Igale variandile a,b,...f vastab üks lausearvutuse valem kujul (L1 mingi
tehe L2)mingi tehe(L1 mingi tehe L2), kus L1 ja L2 ees võib ol a ka eitus
see on si s, kui see väike mul ike on (kas L1 või L2) joone lõpus, mis
sinna loogikaelementi läheb.
■ nt a) ni L1 ja L2 lähevad jooned kahte loogikaelementi, nendest kahest
loogikaelemendist läheb joon veel kolmandasse loogikaelementi, mil e
juures on tähis f väljund, ehk me otsime sel e vi mase loogikatehte
tulemust. Kõigepealt ülemise loogikaelementi lausearvutuse valem:
loogikaelement tähistab VÕItehet, L1 joone järel on mul ike> L1 on
eitusega > esimene osavalem on ¬L1 v L2. Alumise loogikaelemendi
puhul on mul ike L2 joonel> teine osavalem on L1 v ¬L2
■ Kolmas loogikaelement, ANDtehe, on nende kahe osavalemi vahel,
järelikult kogu lausearvutuse valem sel e skeemi kohta on (¬L1 v L2) &
(L1 v ¬L2)
■ Ehk see ülesanne on suht ajakulukas
■ Vastus: c ja e
g. Mil iste joonisel kujutatud loogikaahelate kosted on identsed? Ehk teisisõnu:
mil iste ahelate puhul saate sisendparameetrite samade kombinatsioonide korral
väljundis ühesuguse väärtuse.
■ Vastus: a ja d
h. Mil ine tingmärk joonisel kujutab VÕI lülitust?
■ Vastus: d
i.
Mil ised al järgnevatest loogikaseadustest väljendavad kommutati vsusseadust?
NB! valed vastused annavad miinuspunkte! ■ Vastus: A+B=B+A; A*B=B*A
● Kombinatsioonloogikaahelad (2) a. Mil ine loogiline
avaldis vastab sel ele Karnaugh kaardile?
x
1
x
2
00
01
11
10
x
3
x
4
00
0
0
1
0
01
0
0
1
0
11
0
1
1
0
10
0
0
1
0
■ Vastus: x
2
x
3
x
4
+x
1
x
2
.
b. Mil ine loogiline avaldis vastab sel ele Karnaugh kaardile?
x
1
x
2
00
01
11
10
x
3
x
4
00
0
0
0
0
01
0
0
1
1
11
0
1
1
1
10
0
0
0
0
■ Vastus: x
2
x
3
x
4
+x
1
x
4
.
c. Joonisel kujutatud multiplekseri sisendis S1 on väärtus 0 ja sisendis
S
2
on
väärtus 1. Sisendisse
x
1
lastakse bitijada 10 101 010. Sisendisse
x
2
lastakse
bitijada 10 001 000. Sisendisse
x
3
lastakse bitijada 10101101. Sisendisse
x
4
lastakse bitijada 10 111 011. Mil ine on bitijada multiplekseri väljundis?
■ Vastus: 10101101
d. Joonisel kujutatud multiplekseri sisendis
S
1
on väärtus 1 ja sisendis
S
2
on
väärtus 0. Sisendisse
x
1
lastakse bitijada 10 101 010. Sisendisse
x
2
lastakse
bitijada 10101101. Sisendisse
x
3
lastakse bitijada 11 011 101. Sisendisse
x
4
lastakse bitijada 10 111 011. Mil ine on bitijada multiplekseri väljundis?
■ Vastus: 10101101
e. Mil ine joonisel kujutatud dekoodri väljunditest on akti vne (1), kui sisendis
x
1
on
väärtus 1 ja sisendis
x
2
on väärtus 0.
■ Oletan, et
vist on vaja leida, mil ises väljundis annab ANDtehe vastuseks
True
■ Need kolmnurgad, mis on x1 ja x2 “teel” on eitused
■ Ehk kui x1 algväärtus on 1, si s tema väärtus väljundis d on 0 (sest
kolmnurk jääb ette), väljundis c on 1 (sest tee csse ei lähe läbi
kolmnurga), väljundis b on 0 (sest kolmnurk), väljundis a on 1 (sest
kolmnurka pole)
■ Kui x2 algväärtus on 0, si s samal põhimõttel tema väärtus väljundis a on
0, väljundis b on 0, väljundis c on 1 ja väljundis d on 1.
■ Väljund, kus ni x1 kui ka x2 omasid väärtust 1, on c, kus seega tuleb
ANDtehte vastuseks 1, True
■ Vastus: c
f. Mil isel joonisel on kujutatud sel ele (binaar)algebralisele tehtele vastav
loogikaahel?
■ Vastus: d
g. Mil isel joonisel on kujutatud sel ele (binaar)algebralisele tehtele vastav
loogikaahel?
■ Vastus: a
h. Joonisel kujutatud prioriteedikoodri sisendisse antakse signaal x
1
x
2
x
3
x
4
= 1000.
Mil ine on signaal (f
1
f
2
) koodri väljundis?
■ Vastus: 11
i.
Mil ised al poolnimetatud loogikalülituste kogumid on algebralises mõttes
täielikud ?
NB! Valed vastused annavad miinuspunkte! ■ Vastus: {NING; VÕI; EI}, {NINGEI}, {EIEGA}.
● Järjendloogikaahelad ● Sisend väljund a. Mida tähendab lühend
IRQ
?
■ Vastus: interrupt request
b. Joonisel on kujutatud sünkroonse andmeedastuse ajadiagramm.
Protsessori poolt väljastatud aadress
jõuab si nile
6 ns
möödumisel.
Viivis
, mis tekib info (aadress/andmed) li kumisel protsessori ja I/O seadme
vahel on
5ns
.
Aadressi dekodeerimine
võtab aega
2ns
.
Adresseeritud seade
edastab andmed si nile
6ns
möödumisel.
Sisendpuhvri
setuptime
on
7ns
.
Mil ine on maksimaalne ki rus megahertsides, mil ega nendel seadmetel
õnnestub sel el si nil infot vahetada?
* Protsessori taktsignaali kõrge/madal seisundi kestused ei pruugi ol a võrdsed.
Eelda , et need saad valida vastavalt maksimaalsele võimalikule
läbilaskeki rusele.
Esita vastus ühe komakoha täpsusega
.
■ Li da kõik ülesandes antud arvud kokku ja lisaks li da veel üks kord vi vise
aeg. Ehk 6+2*5+2+6+7=31. Võta sel e pöördväärtus.
Vastus: 32,3 MHz
c. Joonisel on kujutatud sünkroonse andmeedastuse ajadiagramm.
Protsessori poolt väljastatud aadress
jõuab si nile
7 ns
möödumisel.
Viivis
, mis tekib info (aadress/andmed) li kumisel protsessori ja I/O seadme
vahel on
7ns
.
Aadressi dekodeerimine
võtab aega
9ns
.
Adresseeritud seade
edastab andmed si nile
5ns
möödumisel.
Sisendpuhvri
setuptime
on
3ns
.
Mil ine on maksimaalne ki rus megahertsides, mil ega nendel seadmetel
õnnestub sel el si nil infot vahetada?
* Protsessori taktsignaali kõrge/madal seisundi kestused eelda olevat täpselt
võrdsed.
** Samuti eelda, et aadressi nfo edastus toimub taktsignaali kõrge seisundi vältel
ja andmeinfo edastus taktsignaali madala seisundi vältel.
Esita vastus ühe komakoha täpsusega.
■ Taktsignaali
kõrges seisundis
toimuvad asjad: protsessori poolt
väljastatud aadress; vi vis; aadressi dekodeerimine
Taktsignaali
madalas seisundis
toimuvad asjad: vi vis; aadresseeritud
seade edastab blabla; sisendpuhvri setup time.
Li da mõlemas antud asjad kokku ja vaata kumb number tuleb suurem.
Ehk kõrgemTakt= 7+7+9=23 ja madalamTakt=7+5+3=15.
Korruta suurem
number kahega ja võta sel e pöördväärtus, saad vastuse.
Vastus: 21,7 MHz
d. Joonisel kujutatud arvuti katkestuste prioriteetide ahelas on
INTR2 madalama prioriteediga kui INTR1.
Reasta joonisel kujutatud seadmete katkestusesoovide täitmise järjekord alates
esimesena teenindatavast seadmest.
■ Kuna INTR2 on madalama prioriteediga, si s tehakse enne INTR1
katkestused . Ehk võta järjest vasakult paremale need seadmed.
Vastus: 1. Seade 11; 2. Seade 12; 3. Seade 13; 4. Seade 21; 5.
Seade 22; 6. Seade 23
e. Joonisel kujutatud arvuti katkestuste prioriteetide ahelas on
INTR1 kõrgema prioriteediga kui INTR2.
Reasta joonisel kujutatud seadmete katkestusesoovide täitmise järjekord alates
esimesena teenindatavast seadmest.
■ Sama nagu eelmine.
Vastus: 1. Seade 11; 2. Seade 12; 3. Seade 13; 4. Seade 21; 5.
Seade 22; 6. Seade 23
f. Järjesta katkestuse täitmise protseduuri käigus teostatavad toimingud alates
esimesena teostatavast:
■
Vastus: 1. – Seade avaldab soovi katkestuseks, 2. – Protsessor katkestab
jooksva programmi täitmise, 3. – Uued katkestused blokeeritakse
kontrol biti passi vseks seadmisega PS registris, 4. – Seadmele öeldakse,
et tema katkestusesoov on aktsepteeritud, 5. – Seade võtab
katkestusesoovi maha, 6. – Soovitud katkestuseprotseduur täidetakse, 7.
– Lubatakse uued katkestused ja protsessor naaseb katkestatud
programmi täitmise juurde
g. Joonisel on kujutatud jagatud arbitreerimise si n ja si niga ühendatud seade X.
Samasuguseid seadmeid on si niga ühendatud veel.
Üheaegselt soovivad alustada andmevahetust seadmed A (
aadressiga 1100) ja
B (aadressiga 0110).
Mil ine signaal paistab seademe X aadressi dekoodrile arbitreerimisprotseduuri
alguses (s.t si s, kui ükski seade pole veel oma aadressidraivereid välja
lülitanud). Startbiti väärtust aadressi lõppu ära kirjuta!
■ 4
kohaline signaal on vaja kokku panna lihtsalt ni , et sa vaatad Ad ja Bd
ning nendel kohtadel, kus (ükskõik, kas As või Bs või mõlemas) on 1,
paned ka signaali ühe, ülejäänud kohtadele, kus kummaski pole sel el
kohal 1te, paned 0. Si njuhul esimene koht: As on 1 > signaali esimene
koht on 1 (kuigi Bs on esimesel kohal 0). Teine koht: As on 1 > signaali
teine koht on 1 (Bs ka 1). Kolmas koht: As on 0, vaatame Bd, B kolmas
koht on 1 > signaali kolmas koht on 1. Neljas koht: As on 0, vaatame
Bd, Bs ka 0, järelikult signaali neljas koht on 0.
Vastus: 1110
h. Joonisel on kujutatud jagatud arbitreerimise si n ja si niga ühendatud seade X.
Samasuguseid seadmeid on si niga ühendatud veel.
Üheaegselt soovivad alustada andmevahetust seadmed A (aadressiga 1000), B
(aadressiga 1011), C (aadressiga 1100) ja D (aadressiga 1001).
Mil ine signaal paistab seademe X aadressi dekoodrile peale
arbitreerimisprotseduuri lõppu (s.t si s, kui võitja on selgunud). Startbiti väärtust
aadressi lõppu ära kirjuta!
■ Vastus: 1100
● Arvuti tööpõhimõte a. Mida tähendab lühend ASCII?
■ Vastus: American Standard Code for Information Interchange
b. Mida tähendab lühend SPEC?
■ Vastus: System Performance Evaluation Corporation
c. Mitu
bitti on vaja ühe EBCDICkoodis tähe salvestamiseks?
■ Vastus: 8 (ASCIIs on vaja 7)
d. Mida tähendab lühend
CISC ?
■ Vastus: Complex Instruction Set Computer
e. Pane toimumise järjekorda käsu Add LOCA,RO täitmiseks vajalikud sammud
(eeldame, et püsimälust loetakse muutuja enne ALUsse kui protsessori enda
registrist).
■ Vastus: 1. – Kanna programmiloenduri (PC) sisu üle mälu aadressi
registrisse (MAR), 2. – Loe käsu andmed mälust mälu andmeregistrisse
(MDR), 3. – Kanna mälu andmeregistri (MDR) sisu üle käsuregistrisse, 4.
– Kanna mälu aadressiregistrisse (MAR) LOCA aadress, 5. – Loe LOCA
sisu mälu andmeregistrisse (MDR), 6. – Kanna mälu andmeregistri (MDR)
sisu üle aritmeetikaloogika seadmesse (ALU), 7. – Kanna registri R0 sisu
üle aritmeetikaloogika seadmesse (ALU), 8. – Teosta ALUs li tmistehe, 9.
– Kanna vastus ALUst registrisse R0
f. Kui palju kulub protsessoril aega masinkoodi 182 käsu käivitamiseks, kui
protsessori taktsagedus on 1,09 GHz ja keskmiselt läheb ühe masinkoodi käsu
täitmiseks vaja 1,1 sammu? Vastus esita nanosekundites ühe komakoha
täpsusega.
■ t=(N*S)/F, kus N=käskude arv, S=sammude arv, F=sagedus
Vastus: 183,7 ns
g. Arvuta, kui mitu korda läheb arvuti töö ki remaks vahemälu lisamisel, kui
–Programmis on 920 käsku, sel est 94 käsku kirjeldab tsüklit, mida käivitatakse
4566 korda.
–Põhimälust info saamine võtab aega 5 ajaühikut, vahemälust info saamine aga
0,6 ajaühiku(t).
–Programmi tööaeg olgu lihtsuse mõttes võrdeline käskude mälust kättesaamise
ajaga.
–Vahemälu olgu lihtsuse mõttes programmi käivitumisel tühi.
–Vahemälu olgu pi savalt suur, et ära mahutada kõik tsükli
käsud .
–Põhimälust andmete lugemise aeg juba sisaldab ka andmete vahemäl u
kirjutamise aega.
Vastus esita kahe komakoha täpsusega.
■ Ilma vahemäluta kulub aega 920*5 + 94*4565*5 , sest on 920 käsku,
mil est 92094 on ilma tsüklita. Vahemäluga kulub 920*5, sest esimene
kord vahemälust pole kasu aga iga järgmine tsükli kord on, ehk veel
+94*4565*0.6 ja si s kui see esimene suurem arv jagada sel e teise
väiksemaga, si s tuleb 8,20.
Vastus: 8,22
h. Olgu meil arvuti, mil e vahemälust andmete lugemine on 24 korda ki rem
andmete lugemisest põhimälust.
Oletame, et programmi käivitusaeg on võrdeline käsu kättesaamise ki rusega
…mälust.
Oletame veel, et konkreetse programmiga töötamisel leitakse käsk vahemälust
tõenäosusega 96%.
Arvuta programmi “ilma vahemäluta” käivitusaja suhe “vahemäluga” käivitusaega
ühe komakoha täpsusega.
Seejuures eeldame veel, et ka põhimälust andmete lugemisel tuleb need
andmed kirjutada esmalt vahemälusse (juhul kui vahemälu ikka olemas on) ja
sel e aja pead arvutustes täiendavalt arvesse võtma.
■ t_1=N*(0,04*24*t + t)=N*(0,96t+ t)=N*t(0,96+1)=N*T*1,96
t_2=N*(24*t)=N*24*t
t_2 / t_1 = 24 / 1,96 = 12,2
Vastus: 12,2
i.
Mil ine al poolnimetatud arvutitest saab testprogrammi täitmisega hakkama kõige
ki remini? Eeldame, et masinkoodi käskude arv on kõigi nimetet arvutite puhul
ühesugune.
■ Vastus: Arvuti 4 taktsagedusega 1.9 GHz ja efekti vse sammude arvuga S
= 1.45, mis kulub keskmiselt ühe masinkoodi käsu täitmiseks.
j.
Arvutit testiti nelja testprogrammiga.
Esimese testülesande lahendamiseks kulus testitaval arvutil aega 59 sekundit,
võrdlusarvutil 70 sekundit.
Teise testülesande lahendamiseks kulus testitaval arvutil aega 1 minutit,
võrdlusarvutil 10 minutit.
Kolmanda testülesande lahendamiseks kulus testitaval arvutil aega 32 sekundit,
võrdlusarvutil 82 sekundit.
Neljanda testülesande lahendamiseks kulus testitaval arvutil aega 52 sekundit,
võrdlusarvutil 2 minutit.
Mil ine oleks nende testide põhjal SPEC rating?
NB! Vastus esita kahe komakoha täpsusega.
■ SPEC rating x kord = t (võrdlusarvuti) / t (testitav arvuti). Teed seda tehet
4 korda, igakord erineva testülesande kohta. Korrutad kõik saadud
tulemused ja võtad sel est neljanda juure. (geomeetriline keskmine)
Vastus: 2,89
● Arvude esitusviisid a. Kahendkoodi arv 10010101 on kümnendkoodis
■
http://www.binaryhexconverter.com/binarytodecimalconverter Vastus: 149
b. Heksakoodis arv C8B0 on kümnendkoodis
■
http://www.binaryhexconverter.com/hextodecimalconverter Vastus: 51376
c. Heksakoodis arv A6F2 on kümnendkoodis
■
http://www.binaryhexconverter.com/hextodecimalconverter Vastus: 42738
d. Kirjuta kümnendkoodis esitatud arv 207 kahendkoodis
■
http://acc6.its.brooklyn.cuny.edu/~gurwitz/core5/nav2tool.html Vastus: 11001111
e. Kirjuta kümnendkoodis esitatud arv 131 kahendkoodis
■
http://acc6.its.brooklyn.cuny.edu/~gurwitz/core5/nav2tool.html Vaata, et eelmise tulemuse kindlasti ära kustutad enne, kui convertima
hakkad!
Vastus: 10000011
f. Leia arvu 11100101 ühe
täiend (1’scomplement)
■
http://ncalculators.com/digitalcomputation/1s2scomplementcalculator.h tm
Jälgi, et vastus tuleks sul ikkagi 8
bitine , kui kalkulaator annab vähem,
si s topi nul e ette ni palju, et 8 bitti täis tuleks. VIST. Käib muidu lihtsalt
ni et sa muudad ühed nul ideks ja nul id ühtedeks. VIST.
Vastus: 00011010
g. Leia arvu 00101001 kahetäiend (2’scomplement)
■
http://ncalculators.com/digitalcomputation/1s2scomplementcalculator.h tm
Jälgi, et vastus tuleks sul ikkagi 8bitine, kui kalkulaator annab vähem,
si s topi nul e ette ni palju, et 8 bitti täis tuleks. VIST.
Vastus: 11010111
h. Leia arvu 10101111 kahetäiend (2’scomplement)
■
http://ncalculators.com/digitalcomputation/1s2scomplementcalculator.h tm
Jälgi, et vastus tuleks sul ikkagi 8bitine, kui kalkulaator annab vähem,
si s topi nul e ette ni palju, et 8 bitti täis tuleks. VIST
Vastus: 01010001
i.
Kirjuta positi vse arvu 011100101 negati vne vaste märgijaväärtuse
(
sign andmagnitude) süsteemis.
■ Vist muudad lihtsalt esimese numbri üheks.
Vastus: 111100101
j.
Kirjuta kümnendkoodis esitatud arv 0,8125 kahendkoodis.
■
http://www.exploringbinary.com/binaryconverter/ Jälgi, et koma asemel
kasutad punkti.
Vastus: 0,1101
k. Kirjuta kümnendkoodis esitatud arv 0,033203125 kaheksandkoodis.
■
http://zeeshan.xp3.biz/dconverter.htm Vastus: 0,021
● Masinkood (1) a.
Big endian
skeemi korral sisaldavad väiksema aadressiga mälupesad arvu
kõrgemaid baite.
■ Vastus: Õige
b.
Little endian
skeemi korral sisaldavad väiksema aadressiga mälupesad arvu
kõrgemaid baite.
■ Vastus: Vale
c. Mil ised al järgnevad lipud omavad väärtust 0 peale tehet, mis andis vastuseks
+3?
NB! valed vastused annavad miinuspunkte!
Vali üks või enam:
■ Valikud on N, Z, V ja C
■ N kui tulemus no negati vne, si s 1, vastasel juhul 0
■ Z kui tulemus on 0, si s omab väärtust 1, vastasel juhul omab väärtust 0
■ V kui leidis aset aritmeetiline ületäitumine, si s 1, muidu 0
■ C kui leidis aset ülekanne (
carry out), si s 1, muidu 0
■ Vastus: N, Z, V, C
d.
Registrite R1 ja R2 sisu on vastavalt 2600 ja 3200. Mil ine on esimese operandi
efekti vne (mälu)aadress käsus
Load 8(R2),R5
?
■ Teed lihtsalt li tmistehte R2+8=3200+8=3208
■ Vastus: 3208
e. Registrite R1, R2 ja R5 sisu on vastavalt 1800, 4000 ja 3020.Mil ine on registri
R5 sisu peale kõigi al järgnevate käskude täitmist?
Add R2,R5
Load #5024,R5
Add R5,R2 ■ Esimene käsk Add R2,R5 ehk li da registrite R2 ja R5 sisud ning salvesta
tulemus registrisse R5: R2+R5=400+3020=7020 >R5 ehk esimese käsu
tulemusena on R5 sisu 7020
Teine käsk Load #5024, R5 ehk muuda R5 sisu antud arvuks ehk teise
käsu lõpuks on R5 sisu 5024
Kolmas käsk Add R5,R2 ehk li da registrite R5 ja R2 sisud ning salvesta
registrisse R2 ehk registri R5 sisu jääb ikka samaks kolmanda käsu
lõpuks
Vastus: 5024
f. Registrite R1 ja R2 sisu on vastavalt 1800 ja 4000.Mil ine on esimese operandi
efekti vne (mälu)aadress käsus
Add 24(R1,R2),R5
?
■ Li dad lihtsalt 24, R1 ja R2 sisud: 24+1800+4000=5824
Vastus: 5824
g. Registrite R1, R2 ja R5 sisu on vastavalt 2600, 3200 ja 8.Mil ine on esimese
operandi efekti vne (mälu)aadress käsus
Add (R1),R5
? Sõna pikkuseks on 4
baiti ja tegemist on baitadresseeritava mäluga.
■ Tuleb lahutada sõna pikkus R1 sisust, mis ongi vastuseks: 26004=2596
Vastus: 2596
h. Registrite R1, R2 ja R5 sisu on vastavalt 1600, 4200 ja 28.Mil ine on teise
operandi efekti vne (mälu)aadress käsus
Add R5,(R2)
? Sõna pikkuseks on 4
baiti ja tegemist on baitadresseeritava mäluga.
■ Tuleb lahutada sõna pikkus R2 sisust: 42004=4196
Vastus: 4196
i.
Registrite R1, R2 ja R5 sisu on vastavalt 2800, 3000 ja 4.Mil ine on teise
operandi efekti vne (mälu)aadress käsus
Add R5,(R1)+
?
■ Sel ise tähistusega operandi väärtus jääb samaks
■ Vastus: 2800
j.
Registrite R1, R2 ja R5 sisu on vastavalt 1216, 3228 ja 2032. Mil ine on registri
R5 sisu peale kõigi al järgnevate käskude täitmist?
1 000
Load #112,R5 1 004
Add (R1),R5 1 008
Add (1216),R5 1 012
Add R5,R1 ...
1216 sisaldab numbri 3228
...
3228 sisaldab numbri 522 ■ Enne käskude sooritamist on registrite sisu järgnev:
■ R1 1216
■ R2 3228
■ R3 2032
■ Pärast esimest sammu on muutunud ainult R5e sisu, sest sinna on
pandud nüüd uus arv, mil es on kümnendkoodi number 112
■ Pärast teist sammu on taaskord muutunud ainult R5e sisu, sest nüüd on
võetud R1s olev arv, mis on 1216, vaadatud seda kui mälupesa
aadressi, ning tekstis on öeldud, et aadressil 1216 on number 3228, ja on
seega li detud 3228 ja R5e sisu, mis on 112, ja li detud: 3340 kokku.
■ Kolmandas sammus võetakse mälupesa aadressil 1216 sisalduv arv, mis
on 3228, ja tehakse sel est omakorda mälupesa aadress, mis on si s
3228, ja sel es, näeme tekstist, sisaldub arv 522. si s li detakse 522 ja
R5e sisu, mis on 3340, ja kokku saadakse 3862
■ ja neljas käsk R5e sisu ei muuda, sest avaldise tulem salvestatakse
vi masel positsioonil olevasse registrisse, mil eks seal on üleüldse R1
■ Vastus: 3862
k. Registrite R1, R2 ja R5 sisu on vastavalt 1208, 3236 ja 2032.Mil ine on registri
R1 sisu peale kõigi al järgnevate käskude täitmist?
1 000
Load #104,R5 1 004
Add (R1)+,R5 1 008
Add (1208),R5 1 012
Add R5,R1 ...
1208 sisaldab numbri 3236
...
3236 sisaldab numbri 514 ■ Vastus: 5066
● Masinkood (2) a. Mida tähendab lühend
FIFO
?
■ Vastus:
first in first out b. Mida tähendab lühend
LIFO
?
■ Vastus:
last in first out c.
Stack pointer
vi tab mälupesale 1840. Programm lisab pinusse alamprogrammi
jaoks 2 parameetrit, kutsub välja alamprogrammi. Alamprogramm salvestab
pinus
Frame pointeri
sisu, 5 lokaalmuutujat ja 2 registri sisu. Mil ine on
Stack pointeri
väärtus peale nimetet operatsioonide sooritamist, kui sõna pikkuseks on
8 baiti ja tegemist on baitadresseeritava mäluga?
■
d. Mis on tehte
LShiftL 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
00011011
?
■
LShiftL
ehk
loogiline nihe vasakule
; number seal taga näitab, mitme
koha võrra nihkub vasakule. Loogiline nihe vasakule käib ni et sa
võtad arvust vasakpoolseima numbri ära ja paned paremalt poolt otsa 0. Ehk kui me nihutame antud arvu ühe koha võrra vasakule, si s võtame
vasakpoolseima arvu 0 ära ja
paneme 0 parempoolseimaks numbriks,
tulemus: 00110110. Kui nihutame veel ühe koha võrra, si s on tulemuseks
01101100, kui veel ühe koha võrra, si s 11011000 ongi nihutatud kolme
koha võrra vasakule.
■ Vastus: 11011000 e. Mis on tehte
LShiftR 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
10110101
?
■
LShiftR
ehk l
oogiline nihe paremale,
number näitab, mitme koha võrra
arv nihkub paremale. Nüüd teed ni , et
võtad arvust paremapoolseima numbri ära ja paned vasakult poolt otsa 0
. Ehk nihutame ühe koha
võrra: 01011010, teise koha võrra: 00101101, kolmanda koha võrra:
00010110.
■ Vastus: 00010110 f. Mis on tehte
AShiftR 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
11101101
?
■
AShiftR
ehk
aritmeetiline nihe paremale
, vaja nihutada 3 koha võrra.
Kui loogilises nihkes polnud vahet, kas nihutatav arv on positi vne (algab
0ga) või negati vne (algab 1ga), si s
aritmeetilises me kopeerime märgi bitte kui arv algab 0ga, lisame lõppu 0, kui algab 1ga, siis
lisame lõppu 1.
See arv algab ühega > lisame vasakule otsa 1sid.
Nihutame antud arvu ühe koha võrra: 11110110, teise koha võrra:
11111011, kolmanda koha võrra: 11111101.
■ Vastus: 11111101 g. Mis on tehte
RotateR 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
10110100
ja Carry
välja väärtus on 1?
■
RotateR
ehk
pööre paremale
, si njuhul 3 koha võrra. Si n see Carry välja
väärtus ei loe. Kui nihke puhul lähevad bitid kaotsi, si s pöörde korral
saame kogu info säilitada:
viime äraviskamise asemel need bitid arvu teise otsa.
Nihutame ühe koha võrra: parempoolseim bitt on 0, võtame
sel e sealt ära, paneme vasakult poolt otsa: 01011010; teise koha võrra:
samamoodi on parempoolseim bitt 0, võtame ära ja paneme vasakule
otsa: 00101101; kolmanda koha võrra nihutades on parempoolseim bitt 1:
10010110.
■ Vastus: 10010110 h. Mis on tehte
RotateL 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
10010011
ja Carry
välja väärtus on 1?
■
RotateL
ehk
pööre vasakule
, kolme koha võrra. Carry välja väärtus meid
si n ei huvita. Analoogiliselt eelnevaga:
võtame vasakult poolt bitte ära ja paneme paremalt poolt need samad bitid otsa.
Ühe koha võrra:
00100111; teise koha võrra: 01001110; kolmanda koha võrra: 10011100.
■ Vastus: 10011100 i.
Mis on tehte
RotateLC 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
01111000
ja Carry
välja väärtus on
1
?
■
RotateLC
ehk
ülekandega pööre vasakule
, 3 koha võrra.
Carry väli ehk ülekandeväli
; põhimõte on, et
selle biti, mis ülekandes on, paneme paremalt poolt otsa, selle asemele ülekandevälja liigub arvu
vasakpoolseim bitt.
Alguses on Carry välja väärtus 1, see bitt li gub arvu
paremasse otsa, arvu vasakpoolseim bitt li gub Carry välja. Esimese
pöörde tulemusena on Carry väljas 0, arv 11110001. Teine pööre:
ülekandeväljas olev 0 läheb arvule paremale otsa, vasakpoolseim bitt 1
li gub Carry välja. Tulemusena on arv nüüd 11100010. Kolmas pööre:
ülekandeväljas olev 1 läheb paremale otsa, vasakpoolseim bitt 1 li gub
ülekandevälja. Tulemus: 11000101.
■ Vastus: 11000101 j.
Mis on tehte
RotateRC 3,R1
vastuseks, kui registris R1 on arv
11100111
ja
Carry välja väärtus on
0
?
■
RotateRC
ehk
ülekandega pööre paremale
, 3 koha võrra.
Samamoodi nagu eelmine, aga paneme arve vasakule otsa
. Esimene pööre: Carry
väljas olev 0 li gub vasakule otsa, arvu parempoolseim bitt 1 li gub
ülekandevälja; arv tulemusena: 01110011. Teine pööre: Carry väljas olev
1 li gub vasakule otsa, arvu parempoolseim bitt 1 li gub ülekandevälja; arv
si s 10111001. Kolmas pööre: Carry väljas olev 1 li gub vasakule otsa,
arvu parempoolseim bitt 1 li gub Carry välja. Tulemus: 11011100.
■ Vastus: 11011100
● USB a. Mida tähendab lühend USB?
■ Vastus: Universal Serial Bus
b. Sea vastavusse USB ki rused ja vastavate moodide nimetused
■ Vastus: 1,5 megabitti sekundis Low speed; 1,5 megabaiti sekundis Ful
speed; 12 megabitti sekundis Ful speed; 12 megabaiti sekundis Ei
kasutata; 240 megabitti sekundis Ei kasutata; 240 megabaiti sekundis Ei
kasutata; 480 megabitti sekundis High speed; 480 megabaiti sekundis
Ei kasutata; 4800 megabitti sekundis Super speed; 4800 megabaiti
sekundis Ei kasutata.
c. USBinfopaketi paketi dentifikaatoris (PID) läksid andmeedastusel mõned bitid
kaduma (tähistatud x). Sihtpunkti jõudis info kujul x11x0xx1. Mil ine oli
paketi dentifikaatori esialgne sisu?
■ Jaga 8 bitti kaheks, esimesed neli ja vi mased neli. Pane vastavusse
esimese poole esimene ja teise poole esimene, esimese poole teine ja
teise poole teine jne. Need peavad olema üksteise vastandid.
x11x
0xx1
.
Kui esimese poole teine number on 1, si s peab teise poole teine number
olema 0 jne.
Vastus: 11100001
d. Mil ist andmevoo ki rust (ühikutes Mb/s) läheb vaja, et edastada heli
sämplimissagedusega 8 kHz, kui iga sämpel sisaldab 8 baiti infot? NB! Vastus
esita kolme komakoha täpsusega.
■ Teeme baidid bittideks: 8*8=64. Igas sekundis saadetakse 8000 sämplit.
Sekundis saadetakse seega 8000*64=512000 bitti. Jaga 1 000 000ga,
saad õige vastuse.
Vastus: 0,512 Mb/s
e. Kas väide on tõene või väär: USB roothub'i poolt saadetud infopakett jõuab kõigi
USB
seadmeteni .
■ Vastus: õige
f. Ühe konkreetse USBandmepaketiga edastatakse 256 bitti infot (ehk reaalselt
kasulikke andmeid). Mitu baiti on kogu sel e paketi suurus (arvestades ka PID ja
CRC mahtu)?
■ Teed bitid baitideks ehk 256/8=32. PID ja CRC võtavad ka 3 baiti. Seega
kokku 32+3=35.
Vastus: 35
g. Üks hüpoteetiline USB juhtpakett on al järgnev: 001000100110000000010100
(CRCrehkendus ei vasta praegu reaalstele pakettidele
). Mil ise aadressiga
seadmele on see pakett mõeldud?
● Aritmeetikatehted a.
http://www.binaryhexconverter.com/binarytohexconverter Sel ega teeme
binary heksi.
b.
http://www.binaryconvert.com/ Si n saame heksist kätte decimali.
● Mälu korraldus a. Mälu aadressid on 28bitised. Kui suur on maksimaalne võimalik
adresseeritavate mälupesade arv?
■ Iga biti jaoks erinevaid võimalusi on 2, seega maksimaalne võimalik
adresseeritavate mälupesade arv on 2
28
Vastus: 268435456
b. Mida tähendab inglise keeles lühend RAM/
DRAM /SRAM?
■ Vastus: random
access memory/ dynamic random access memory/ static
random access memory
c. Mitu takti on joonisel kujutatud ajastustabeli põhjal mälu latentsusaeg?
■ Ajaline vi vitus, enne kui andmeid hakatakse saatma. Vaata mitu takti on
enne andmete kuubikuid.
Vastus: 9
d. Kui ki resti (mitme taktiga) jõuab 12 järjestikusest sõnast koosnev info põhimälust
vahemälusse, kui
Aadressi nfo saatmine mälule võtab aega 2 takti
Esimese sõna saame mälust si nile 7 taktiga
Järjestikused sõnad saame mälust si nile 5 taktiga
2 takt(i) kulub veel sõna saatmiseks vahemälusse
Kõik praegu loetavad sõnad paiknevad ühes ja samas mälumoodulis
■ Sõnade saatmine si nile võtab kokku 7 + 11*5=62 takti. Lisaks nõuab
aadressi nfo saatmine 2 takti ja ka sõna saatmiseks vahemälusse ehk
kokku kulub 62 + 2 +2 = 66 takti.
Vastus: 66
e. Kui ki resti (mitme taktiga) jõuab 12 järjestikusest sõnast koosnev info põhimälust
vahemälusse, kui
Aadressi nfo saatmine mälule võtab aega 2 takti
Esimese sõna saame mälust si nile 6 taktiga
Järjestikused sõnad saame mälust si nile 5 taktiga
1 takt(i) kulub veel sõna saatmiseks vahemälusse
Kõik praegu loetavad sõnad on jagatud nelja mälumooduli vahel ja
paiknevad neis vahetult üksteise järel ■ Igas moodulis on 12/4=3 sõna. Kõige pealt saadetakse aadressi nfo,
seejärel esimene sõna si nile, seejärel ülejäänud 2 sõna si nile,
lõpetuseks saadetakse kõikidest moodulitest sõnad vahemäl u. Ehk
2+6+2*5+4*1=2+6+10+4=22
Vastus: 22
f. Kui ki resti jõuab 16 järjestikusest sõnast koosnev info põhimälust vahemälusse,
kui
Aadressi nfo saatmine mälule võtab aega 1 takti
Esimese sõna saame mälust si nile 8 taktiga
Järjestikused sõnad saame mälust si nile 4 taktiga
1 takt(i) kulub veel sõna saatmiseks vahemälusse
Kõik praegu loetavad sõnad on jagatud nelja mälumooduli vahel ja
paiknevad neis vahetult üksteise järel.
Mälu si ni taktsageduseks on 200 MHz.
Vastus esita nanosekundites! ■ Arvutame samamoodi välja taktid. Sõnu on moodulites 16/4=4. Kokku
läheb seega 1+8+3*4+4*1=1+8+12+4=25. Seejärel jagame saadud taktid
taktsagedusega ehk 25/200=0,125. Nanosekundite saamiseks korrutame
sel e tuhandega. Ehk 0,125*1000=125 ns.
Vastus: 125 ns
g. Kui ki resti (mitme taktiga) jõuab 12 järjestikusest sõnast koosnev info põhimälust
vahemälusse, kui
Aadressi nfo saatmine mälule võtab aega 2 takti
Esimese sõna saame mälust si nile 7 taktiga
Järjestikused sõnad saame mälust si nile 4 taktiga
2 takt(i) kulub veel sõna saatmiseks vahemälusse
Kõik praegu loetavad sõnad on jagatud nelja mälumooduli vahel ja paiknevad
neis vahetult üksteise järel
■
Vastus: 33
h. Kui palju aega kulub dünaamilise mälu sisu värsekndamiseks, kui mälurakk
koosneb 8192 reast, ühe rea andmete värskendamiseks kulub 5 takti ja mälu
taktsagedus on 200 MHz.
Vastus esita mil isekundites kahe komakoha täpsusega.
■ Kokku läheb andmete värskendamiseks 8192*5=40960 takti. Jagame
sel e taktsagedusega 40960/200 ja ms saamiseks jagame
veelkord 1000’ga ehk 40960/200/1000.
Vastus: 0,20 ms
i.
Mida tähendab inglise keeles lühend ROM/
EPROM ?
■ Vastus: Read Only Memory/erasable programmable read only memory
● Vahemälu a. Arvuti põhimälus saab salvestada
32768
plokki infot, vahemälus
128
plokki. Ühes
plokis on 16 sõna. Mis numbriga vahemälu plokki salvestatakse põhimälus
16018 plokis paiknev info, kui sel es vahemälus kasutatakse otsest infopaigutusvi si
(
Direct mapping)? Plokkide nummerdamine algab ni vahe kui ka
põhimälu puhul
plokist nr 0.
■ vastus =
j
mod
C
(kasuta kalkukat ehk leia jääk), kus j=16018(plokk, mida
hakatakse salvestama) ja C=128 (vahemälu plokkide arv)
vastus=16018mod128=18
Vastus: 18
b. Arvuti mälu aadressid on
64
bitised. Vahemälus saab salvestada
256
plokki infot.
Ühes plokis on
2
8
sõna (lihtsuse mõttes eeldame, et sõnad on 1baidised). Mitut
bitti läheb vaja sel eks, et üheselt identifitseerida vahemälu pesas 23 salvestatud
infoplokk, kui sel es vahemälus kasutatakse otsest infopaigutusvi si (Direct
mapping)? Ehk teisisõnu, mitme bitine on nn sildi väli?
■ Kokku on meil kasutada 64 bitti, need jagatakse ära sõnadele, vahemälu
plokkidele, siltidele. Sõnu on 2
8
ehk sõnadele kulub 8 bitti, plokke on
256=2
8
ehk neile kulub samuti 8 bitti, seega sildi väli=6488=48
Vastus: 48
c. Arvuti mälu aadressid on
16
bitised. Vahemälus saab salvestada 256 plokki infot.
Ühes plokis on
2
2
sõna (lihtsuse mõttes eeldame, et sõnad on 1baidised). Mitut
bitti läheb vaja sel eks, et üheselt identifitseerida vahemälu pesas 56 salvestatud
infoplokk, kui sel es vahemälus kasutatakse assotsiati vset infopaigutusvi si
(Associative mapping)? Ehk teisisõnu, mitme bitine on nn sildi väli?
■ 16 bitti jagatakse kaheks, sõnadele üks osa, sildi väljale teine osa. Sõnu
on 2
2
seega sõnadele kulub 2 bitti, sildi väljale jääb 162=14
Vastus: 14
d. Järjesta vahemälus info paigutamise vi sid mälu kasutamise efekti vsuse
kasvamise järjekorras alustades kõige vähemefekti vsemast. Küsimus on
koostatud n.ö keskmist arvutiprogrammi silmas pidades!
■ Vastus: 1. Otsene paigutusvi s (Direct mapping) 2. Paigutus assotsiati vse
rühmana (Setassociative mapping) 3. Assotsiati vne paigutusvi s
(Associative mapping)
e. Mälust lugemisel leiti
307
korral andmed vahemälust,
47
korral oli vaja pöörduda
põhimälu poole. Arvuta tabamusprotsent Hit ratio kahe komakoha täpsusega.
■ Kokku loeti andmeid 307+47=354 korda. 307 korda loeti vahemälust
seega 307/354 * 100% = 86,72%
Vastus: 86,72%
f. Mälust lugemisel leiti 417 korral andmed vahemälust, 39 korral oli vaja pöörduda
põhimälu poole. Põhimälust andmete lugemiseks kulus aega 2075ns,
vahemälust andmete lugemiseks 50ns. Arvuta efekti vne pöördumisaeg Effective
access time nanosekundites ühe nanosekundi täpsusega.
■ Kokku loeti andmeid 417+39=456 korda. Vahemälust lugemisele kulus
kokku 417 * 50 = 20 850 ns, põhimälust lugemisele 39*2075=80 925 ns.
Kokku läks lugemisele 20 850 + 80 925=101 775 ns. Effective access
time = 101 775 / 456 = 223 ns
Vastus: 223 ns
g. Mälust lugemisel leiti 480 korral andmed vahemälust, 32 korral oli vaja pöörduda
põhimälu poole. Põhimälust andmete lugemiseks kulus 6 takti, vahemälust
andmete lugemiseks 2 takti. Arvuta, mitu korda on see mälukorraldus ki rem
vahemäluta olukorrast (kus kogu info tuleb lugeda põhimälust). Vastus esita kahe
komakoha täpsusega.
■ Kokku loeti andmeid 480+32=512 korda. Põhimälust lugemisele kulus
32*6=192 takti, vahemälust lugemisele 480*2=960 takti. Kokku kulus
960+192=1152 takti, keskmine = 1152/512=2.25. Vahemäluta olukorras
on keskmine 6. Antud mälukorraldus on vahemäluta olukorrast ki rem
6/2.25 = 2.67 korda.
Vastus: 2.67
h. Mälust lugemisel leiti 330 korral andmed vahemälust, 73 korral oli vaja pöörduda
põhimälu poole. Põhimälust andmete lugemiseks kulus 7 takti, vahemälust
andmete lugemiseks 2 takti. Arvuta, mitu korda on see mälukorraldus aeglasem
ideaalsest mälust (kus kogu info paikneb vahemälus). Vastus esita kahe
komakoha täpsusega.
■ Kokku loeti andmeid 330+73=403 korda. Põhimälust lugemisele kulus
7*73=511 takti, vahemälust 2*330=660 takti. Kokku kulus 660+511=1171
takti, keskmine on 1171/403=2.905707196. Ideaalse mälu puhul on
keskmine 2 takti. Antud mälukorraldus on ideaalsest 2.9057../2=1.45
korda aeglasem.
Vastus: 1.45
i.
Järjesta mäluseadmed lugemiski ruse kahanemise järjekorras alustades kõige
ki remast:
■ Vastus: 1. Registrid 2. Esimese taseme vahemälu 3. Teise taseme
vahemälu 4. Kolmanda taseme vahemälu 5. Põhimälu 6. Kõvaketas 7.
Lindiseade
j.
Järjesta mäluseadmed megabaidi hinna kasvamise järjekorras alustades kõige
odavamast:
■ Vastus: 1. Lindiseade 2. Kõvaketas 3. Põhimälu 4. Kolmanda taseme
vahemälu 5. Teise taseme vahemälu 6. Esimese taseme vahemälu 7.
Registrid
k. Järjesta mäluseadmed mälumahu kasvamise järjekorras alustades kõige
väiksemast:
■ Vastus: 1. Registrid 2. Esimese taseme vahemälu 3. Teise taseme
vahemälu 4. Kolmanda taseme vahemälu 5. Põhimälu 6. Kõvaketas 7.
Lindiseade
● CISC protsessorid JOONISED EI MÄNGI SIIN ROLLI
a. Mida tähendab lühend ISP protsessorite terminoloogias?
■ Vastus: Instruction Set Processor
b. Joonisel kujutatud CISC protsessori registrite sisu on al järgnev (selguse huvides
on mõned elemendid jooniselt eemaldatud): R0 = 1280 R1 = 1380 R2 = 1480
R3=1580. Programm aktiveerib signaalid R1 ja R2 .Mil ine on registri R1 sisu
out
in
kirjeldatud tsükli lõpuks?
■ Registrist R1 vi akse info si nile ja sealt vi akse edasi registrisse R2.
Registri R1 sisu sel e käigus ei muutunud.
Vastus: 1380
c. Joonisel kujutatud CISC protsessori registrite sisu on al järgnev (selguse huvides
on mõned elemendid jooniselt eemaldatud): R0 = 1280 R1 = 1380 R2 = 1480
R3=1580. Programm aktiveerib signaalid R0 ja R3 .Mil ine on registri R3 sisu
out
in
kirjeldatud tsükli lõpuks?
■ Registrist R0 vi akse info si nile, sealt vi akse see edasi registrisse R3,
registri R3 info kirjutatakse üle. Nüüd on seal sama info, mis oli registris
R0.
Vastus: 1280
d. Joonisel kujutatud CISC protsessori registrite sisu on al järgnev (selguse huvides
on mõned elemendid jooniselt eemaldatud): R0 = 1323,0 R1 = 3279,0 R2
=
1304 ,0 R3 = 2250,0 Programm aktiveerib järgmised signaalid:
SAMM 1: R3 ja Y .
out
in
SAMM 2: R2, Select Y, Add ja Z .
out
in
SAMM 3: Z ja R1 .
out
in
Mil ine on registri R1 sisu kirjeldatud tsükli lõpuks?
■ R3 info vi kase ajutisse registrisse Y. R2 info tuuakse si nile. ALU saab
nüüd võtta info registrist Y ja info, mis on si nil ja need li ta. 2250 +
1304=3554. See salvestatakse ajutises registris Z ja sealt vi akse info
jäl e si nile ja sealt omakorda registrisse R1, kus nüüd seal eelnevalt
asunud info üle kirjutatakse.
Vastus: 3554
e. Joonisel kujutatud CISC protsessori registrite sisu on al järgnev (selguse huvides
on mõned elemendid jooniselt eemaldatud): R0 = 4221,0 R1 = 4805,0
R2 = 3190,0 R3 = 4814,0. Programm aktiveerib järgmised signaalid:
SAMM 1: R1 ja Y .
out
in
SAMM 2: R2, Select Y, Add ja Z .
out
in
SAMM 3: Z ja R1 .
out
in
Mil ine on registri R1 sisu kirjeldatud tsükli lõpuks?
■ R1 info vi akse registrisse Y, R2 info vi akse si nile. ALU võtab info si nilt
ja registrist Y, teeb li tmistehte: 4805+3190=7995. See salvestatakse
registris Z, sealt vi kase edasi si nile ja sealt omakorda registrisse R1.
Vastus: 7995
f. Joonisel kujutatud CISC protsessoril kulub 1,1ns andmete li gutamiseks läbi
aritmeetikaloogika seadme ja andmete li gutamiseks si nil ühelt seadmelt teisele
0,4ns. Registrite seadeaeg (Setup time) on 0,6ns ja hoidmisaeg (Hold time) 0 ns.
Arvuta maksimaalne võimalik taktsagedus (ühikutes MHz, täisarvulise
täpsusega), mil ega see protsessor veel töötada suudaks.
■ Üks periood koosneb registri seadeajast, andmete li gutamisest si nil,
andmete li gutamisest ALUs, andmete li gutamisest si nil, registri
seadeajast. Ehk T=2*0,4 + 2*0,6 + 1,1=3.1 ns. Sageduse saame 1/T ehk
f=0.32258… Vastuseks on kolm esimest kohta pärast koma
(ümardatuna).
Vastus: 323 MHz
g. Joonisel kujutatud CISC protsessoril tuleb teha li tmistehe: Add R0,(R2) (käsus
on sihtkoha aadress esimene argument). Sel eks täidetakse järgmised sammud:
VAJALIK AINULT SEE SAMM, MIDA ÜLESANDES PÄRAST KÜSITAKSE!
Samm 4: R2, MAR , Read
out
in
Kirjuta mikrokäsk (ilma semikoolonite ja tühikuteta) sammu 4 jaoks, kui
mikrokäsu struktuur on sel ine:
PC;PC ;MAR ;MDR ;IR ;Y ;Z ;Z ;R2 ;R1 ;R0 ;R2 ;R1 ;R0 ;Add;Read;
in
out
in
out
in
in
in
out
in
in
in
out
out
out
WMFC;SelectY;End
■ Mikrokäsus paneme igale li kmele väärtuseks kas 0 või 1. Väärtuse 1
paneme si s, kui antud käsk esineb ka sammus 4. Ehk PC =0, kuna see
in
ei esine sammus 4, aga R2 =1, sest see esineb sammus 4.
out
Vastus: 0010000000010001000
h. Samm 5: R1, Y , WMFC
out
in
Kirjuta mikrokäsk (ilma semikoolonite ja tühikuteta) sammu 5 jaoks, kui
mikrokäsu struktuur on sel ine:
PC;PC ;MAR ;MDR ;IR ;Y ;Z ;Z ;R2 ;R1 ;R0 ;R2 ;R1 ;R0 ;Add;Read;
in
out
in
out
in
in
in
out
in
in
in
out
out
out
WMFC;SelectY;End;
■ Samamoodi nagu eelnev.
Vastus: 0000010000001000100
i.
Samm 7: Z, R0 , End
out
in
Kirjuta mikrokäsk (ilma semikoolonite ja tühikuteta) sammu 7 jaoks, kui
mikrokäsu struktuur on sel ine:
PC;PC ;MAR ;MDR ;IR ;Y ;Z ;Z ;R2 ;R1 ;R0 ;R2 ;R1 ;R0 ;Add;Read;
in
out
in
out
in
in
in
out
in
in
in
out
out
out
WMFC;SelectY;End;
■ Samamoodi nagu eelnev.
Vastus: 0000000100100000001
j.
Protsessorit juhitakse sel ise taktsagedusega, et iga mikrosamm kestab
1,6ns
.Kui pikalt peab protsessor olema sammude 2 ja 5 juures ootereži mil, kui
mälust lugemise operatsioon kestab
12,0ns
? Tulemus esita nanosekundites ühe
komakoha täpsusega. NB! Komakoha eraldajana kasuta koma!
■ Võta see suurem number ja lahuta sel est väiksem number ehk
12,01,6=10,4
Vastus: 10,4
k. Protsessorit juhitakse sel ise taktsagedusega, et iga mikrosamm kestab
1,7ns
.Mil ise protsendi ajast peab protsessor olema sammude 2 ja 5 juures
ootereži mil, kui mälust lugemise operatsioon kestab
12,6ns
? Tulemus esita
protsentides ühe komakoha täpsusega. NB! Komakoha eraldajana kasuta koma!
■ Võta suur number, lahuta sel est väike number: 12,61,7=10,9. Jaga
saadud tulemus suure numbriga ja korrutada 100%’ga: 10,9/12,6 *
100%=86,5%
Vastus: 86,5%
●
Toru e konveier a. Neljaastmelist toru (
pipeline ) kasutava arvuti peal käivitatakse järgmised käsud:
Add R5,R0,#28
Add R1,R5,#64
Mul R3,R4,#$20
Add R5,R0,R4
NB! Käsus on sihtkoha aadress esimene argument.
Registrite
R0
ja
R4
sisu
enne programmi käivitamist on vastavalt
1636
ja
3228
. Mil ine on
viienda takti lõpuks puhvri B3 sisu
, kui see protsessor andmete edastamise (operand
forwarding) tehnikat ei kasuta?
● Si n ülesandes on
joonise jälgimine oluline
ehk järgmine jutt käib ainult
joonise järgi, kui loogikast aru saad, si s saad ka teistsuguste joonistega
hakkama.
● Põhimõte on (alati) si s sel ine, et
iga takti ajal teeb mingi käsk ühe nendest tegevustest: F
(võtab andmeid kuskilt),
D
(dekodeerib
andmed),
E
(vi b käsu täide),
W
(kirjutab tulemuse kusile), kusjuures
käsud ei alusta ühel ajal, vaid (nagu jooniselt näha) hakkab esimene käsk
toimetama ja teised tulevad järele.
Iga käsu järel aga saadud andmed salvestatakse vastavasse puhvrisse
ehk
F B1, D B2, E B3 ja WB4
. Samas ei ole meil ideaalne maailm haha ja vahepeal läheb mingil
käsul midagi untsu, et ta ühe taktiga ei saa oma asja lõpuni teha. Seetõttu
peavad teised käsud ootama, kuni too käsk oma asjaga hakkama saab
(ehk see
“idle” seal kastis tähendab, et antud käsk ei tee selle takti jooksul midagi
).
● Asi käib si s sel e ülesande puhul ni et
esimese takti ajal
esimene käsk
vi b täide F fetch instruction (võtab kuskilt andmed) ja salvestab need
puhvrisse B1.
Teise takti ajal
esimene käsk vi b täide D dekodeerimise
ja salvestab andmed puhvrisse B2, aga samal ajal juba käivitub ka käsk
2, mis alustab algusest vi b täide F ehk võtab andmed ning salvestab
oma andmed puhvrisse B1 (kus enne olid käsu 1 F1 andmed).
● Kolmandas taktis
aga esimene käsk vi b täide oma käsu (E execute) ehk
Add R5,R0,#28, mis tähendab, et ta li dab registri R0
sisule number 28
ning salvestab sel e registrisse R5; kusjuures ta salvestab sel e tulemuse
ka puhvrisse B3 ehk
kolmanda takti lõpuks on puhvri B3 sisu arv 1636+28=1664 ● Kolmandas taktis samal ajal vi b teine käsk täide dekodeerimise ja
salvestab oma andmed puhvrisse B2 ning alustab ka kolmas käsk
fetchib andmed ja salvestab puhvrisse B1.
● Neljanda takti ajal
esimene käsk kirjutab andmed kuskile ära ja salvestab
need omakorda puhvrisse B4; samas aga midagi läks viltu (meid ei
huvita, mis) ja teised käsud ootavad;
B3 sisu on endiselt 1664 selle tõttu ● Vi enda takti ajal
esimene käsk on kõik juba ära teinud, temal si a asja
pole enam, teine käsk dekodeerib ja salvestab andmed puhvrisse B2,
samas kui kolmas käsk ikka veel ootab.
● See tähendab, et
viienda takti lõpuks meil on puhvri sisu ikka 1664
,
sest esimese käsu execute’misest saadik pole ükski käsk seda puhvrit
puutunud.
● Vastus: Viienda takti lõpuks on puhvri B3 sisu 1664.
● PS: Si n polnud isegi vaja seda operand forwarding tehnikat kasutada
nende taktide ajal, mida meie vaatlesime; kohe tuleb ka sel est tehnikast
juttu .
b. Neljaastmelist toru (pipeline) kasutava arvuti peal käivitatakse järgmised käsud:
Add R5,R0,#36
Add R1,R5,#88
Mul R3,R4,#$16
Add R5,R0,R4
NB! käsus on sihtkoha aadress esimene argument. Registrite
R0 ja R4
sisu enne programmi käivitamist on vastavalt
1704 ja 3992
.
Mil ine on
viienda takti lõpuks puhvri B3 sisu
, kui see protsessor
kasutab andmete edastamise
(
operand forwarding
)
tehnikat?
● Lahenduskäik on samasugune kui eelmise ülesande puhul, aga vi enda
takti ajal tuleb väike erand sisse.
● Skipime jutuga
kolmandasse takti,
kus tehakse B3ga midagi esimest
korda ehk Käsk1 vi akse täide: Add R5, R0, #36 ehk li dame registri R0
sisule arvu 36 ja salvestame tulemuse registrisse R5: 1704+36=1740 ja
ühtlasi salvestame ka puhvrisse B3.
Seega on kolmanda takti lõpuks B3 ja R5 sisu 1740. ● Neljas takt
läheb mööda muutusteta B3 sisus: esimene käsk kirjutab
tulemuse kuskile ja salvestab andmed omakorda puhvrisse B4; teisel
käsul läks midagi valesti ja ta teeb ikka dekodeerimist ning samal ajal
kolmas käsk ootab (sest tema tahaks hakata dekodeerima, aga puhver
B2 on ikkagi teise käsu kasutuses, järelikult ei saa midagi teha)
● Vi enda takti ajal
aga
viiakse täide teine käsk
: Add R1, R5, #88 ehk li da
registri R5 sisule arv 88 ja salvesta registrisse R1. Si n läheb käiku see
operand forwarding tehnika
: nimelt me esimese käsuga uuendasime
registri R5 sisu ja
kui me antud tehnikat ei kasutaks
ehk ei võtaks puhvri B3 sisust käsu 1 andmeid (sh R5 sisu), siis me saaksime vale
tulemuse,
sest R5 sisu on esimese käsuga uuendatud.
●
Add R1, R5, #88: 1740+88=1828
see salvestatakse puhvrisse B3 (ja
registrisse R1) ehk vi enda takti lõpuks on puhvri B3 sisu 1828.
● Vastus: Viienda takti lõpuks on puhvri B3 sisu 1828. c. Neljaastmelist toru (pipeline kasutava arvuti peal käivitatakse järgmised käsud:
Add R5,R0,#52
Mul R1,R4,#96
Add R3,R4,#$20
Add R5,R0,R4
NB! käsus on sihtkoha aadress esimene argument. Registrite R0 ja R4 sisu enne programmi käivitamist on vastavalt 316 ja
1272.Mil ine on
kuuenda takti lõpuks puhvri B3 sisu, kui see protsessor kasutab
andmete edastamise (
operand forwarding
) tehnikat?
● Asi käib täpselt sama moodi, aga üks konks on käskude, arvutustehete
sees, nimelt käsk 2, Mul R1,R4,#96 käigus korrutatakse registri R4 sisu
96ga ja salvestatakse registrisse R1.
Seejuures aga R4 sisu ei muudeta , seda lihtsalt kasutatakse arvutuste käigus. ● Si n ülesandes peaks si s
kuuenda takti lõpuks
salvestuma käsu 3
andmed puhvrisse B3. Käsk 3: Add R3,R4,#$20, kus
protsent tähendab, et see arv 20 on kuueteistkümnendikkoodis
ehk appi tuleb kal is
google, kust võtad hexadecimal to decimal converteri ja saad et
kuueteistkümnendikkoodis arv 20 on kümnendsüsteemis 32.
● R4 sisu on endiselt 1272, järelikult käsk 3: 1272+32=1304, mis
salvestatakse puhvrisse B3 (ja registrisse R3).
● Vastus: Kuuenda takti lõpuks on puhvri B3 sisu 1304. d. Oletame, et programmi dünaamilises töövoos on 19% hargnemise käske.
Kasutatakse hargnemise ajatamist (delayed branching) ühe ajatuspesaga (delay
slot ). Mitu korda ki renev sel ise programmi käivitamine, kui kompilaator suudab
ajatuspesa täita 85% juhtudest (võrreldes ajatuspesa kasutamata jätmise
olukorraga)? Vastus esita kahe komakoha täpsusega.
e. Oletame, et programmi dünaamilises töövoos on 21% hargnemise käske.
Kasutatakse hargnemise ajatamist (
delayed branching
) kahe ajatuspesaga
(
delay slot
). Mitu korda ki reneb sel ise programmi käivitamine, kui kompilaator
suudab esimest ajatuspesa täita 80% juhtudest ja teist ajatuspesa täita 23%
juhtudest (võrreldes ajatuspesa kasutamata jätmise olukorraga)? Vastus esita
kolme komakoha täpsusega.
f. Arvutage, kui mitme tsükli võrra pikeneb vajalike andmete vahemälus puudumise
tõttu keskmine aeg kahe järjestikuse käsu lõpetamise vahel, kui
1. käskude vahemälust leidmise tõenäosus on
91%, 2. andmete vahemälust leidmise tõenäosus on
96%
,
3. nende käskude protsent, mis vajavad mälust andmeid on
22%, 4. käskude vahemälust mitteleidmise hind –
miss penalty
– tsüklite arv, mis
sel eks kulub on
21.
Vastus esitage kahe komakoha täpsusega! ● Si n tuleb lihtsalt see
delta miss
välja arvutada
●
h
i
– käskude vahemälust leidmise tõenäosus
0,91 ● 1 h
i
annab tõenäosuse, et käskude sisselugemisel peame
pöörduma põhimälu poole
●
h
d
– andmete vahemälust leidmise tõenäosus
0,96 ● 1 h
d
– tõenäosus sel eks, et andmete lugemisel mälust peame
pöörduma vahemälu asemel põhimälu poole
●
d
– nende käskude protsent, mis vajavad mälust andmeid
0,22 ●
M
p
– käskude vahemälust mitteleidmise hind – miss penalty –
tsüklite arv, mis kulub põhimälust andmete lugemiseks
21 ● Ehk tehe on
[(1 0,91) + 0,22(1 0,96)]*21=2,07 ● Vastus: 2,07 g. Arvutage neljaastmelist toru kasutava protsessori käskude läbilaskevõime
(ühikutes “miljonit tehet sekundis”), kui protsessori taktsageuds on
1,1 GHz
ja
1. käskude vahemälust leidmise tõenäosus on
93%, 2. andmete vahemälust leidmise tõenäosus on
98%
,
3. nende käskude protsent, mis vajavad mälust andmeid on
24%
,
4. käskude vahemälust mitteleidmise hind –
miss penalty
– tsüklite arv, mis
sel eks kulub on
15
.
Samuti eeldage, et kõik riskid (
hazards
) toru töös on kõrvaldatud.
Vastus esitage koos standardijärgse ühikuga ● Si n tuleb see valem välja arvutada, delta miss käib sama moodi,
F on protsessori taktsagedus ● Ehk tehe on
1,1*10^9/{1 + [(1 0,93) + 0,24(1 0,96)]*24}=518 ● Komakohti nad si n vastuses ei taha, ühikut kül MIPS
● Vastus: 518 MIPS h. Arvutage, kui mitu korda läheb ki remaks protsessori töö, kui käskude
järjestikulise täitmise asemel kasutatakse neljaastmelist toru. Arvutustes eeldage,
et
1. käskude vahemälust leidmise tõenäosus on
95%, 2. andmete vahemälust leidmise tõenäosus on
97%, 3. nende käskude protsent, mis vajavad mälust andmeid on
28%, 4. käskude vahemälust mitteleidmise hind –
miss penalty
– tsüklite arv, mis
sel eks kulub on
20
.
Samuti eeldage, et kõik riskid (
hazards
) toru töös on kõrvaldatud.
Vastus esitage ühe komakoha täpsusega. ● Valem sel ine, delta miss ikka sama
● Ehk si s lahenduskäik peaks olema:
○ delta miss = [(1 0,95) + 0,28(1 0,97)]*20 = 1,168 ○ (4 + 1,168)/(1 + 1,168) = 2,4 ● Vastus: 2,4
50 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
~ 36 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2017-11-07
Kuupäev, millal dokument üles laeti
129 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
fredja
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid