TDT4160 8. AUGUST, 2009, 09:00 13:00



Like dokumenter
TDT AUGUST, 2011, 09:00 13:00

TDT DESEMBER, 2008, 09:00 13:00

TDT DESEMBER, 2009, 09:00 13:00

TDT4160 AUGUST, 2008, 09:00 13:00

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

TDT DESEMBER, 2009, 09:00 13:00

ANSWER KEY FOR THE EXAM

ANSWER KEY FOR THE EXAM

TDT4160 OG IT2201 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

TDT DESEMBER, 2012, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

TDT DESEMBER, 2011, 09:00 13:00

EKSAMEN I TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS

TDT DESEMBER, 2014, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

TDT DESEMBER, 2013, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

TDT AUGUST, 2013, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

TDT AUGUST, 2015, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

TDT DESEMBER, 2014, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

EKSAMEN I TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS

Kapittel 4: Microarchitecture level

Fortsetelse Microarchitecture level

AVSLUTTENDE EKSAMEN I. TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Løsningsforslag. Torsdag 29. November 2007 Kl

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

AVSLUTTENDE EKSAMEN I. TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs. Torsdag 29. November 2007 Kl

EKSAMEN I TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS

Eksamensoppgåve i TDT4160 datamaskiner og digitalteknikk

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Fortsetelse Microarchitecture level

Øving 1: Busser, adressemodi, multiplekser og styreord

Dagens temaer. Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. Kort om hurtigminne (RAM) Organisering av CPU: von Neuman-modellen

Kapittel 3: Digital logic level

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

Fortsetelse Microarchitecture level

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR DATATEKNIKK OG INFORMASJONSVITENSKAP

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

INF2270. Datamaskin Arkitektur

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS. D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemiddel tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

SIE 4005, 9/10 (4. Forelesn.)

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

INF2270. Datamaskin Arkitektur

1 TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

IN1020. Datamaskinarkitektur

Digital logic level: Oppsummering

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Forelesning ISA: IJVM Kap 4.2

Intel Core i7. Omid Mirmotahari 4

Forelesning Optimalisering av μark Kap 4.4

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

befinner seg. Deretter leses instruksjonen fra i registerfilen ved ny stigende klokkepuls.

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Dagems temaer. kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. av CPU: von Neuman-modellen. Transfer Language (RTL) om hurtigminne (RAM)

Maskinvaredelen av INF 103: oversikt og innhold (1)

Intel Core i7. Omid Mirmotahari 4

Bussar. Tilgong til buss (Three state buffer) Synkron / Asynkron Serielle bussar Parallelle bussar Arbitrering: Kven kontrollerar bussen

hvor mye hurtigminne (RAM) CPU en kan nyttiggjøre seg av. mens bit ene betraktet under ett kalles vanligvis et ord.

Løsningsforslag eksamen TDT4160 høsten 2005

Forelesning Datatyper Kap 5.2 Instruksjonsformat Kap 5.3 Flyttall App B

Dagems temaer INF ! Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. ! Kort om hurtigminne (RAM)

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Seksjon 1. INF2270-V16 Forside. Eksamen INF2270. Dato 1. juni 2016 Tid Alle trykte og skrevne hjelpemidler, og en kalkulator, er tillatt.

Innhold. Oppgave 1 Oversettelse (vekt 15%)

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

1 Vekt 15% 1-a. 1-b. 1-c. 1-d

Oppgave 2 Maskinkode (vekt 12%)

Internminnet. Håkon Tolsby Håkon Tolsby

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE. TDT4136 Logikk og resonnerende systemer. Onsdag 10. august 2011, kl

! Sentrale begreper er adresserbarhet og adresserom. ! Adresserbarhet: Antall bit som prosessoren kan tak samtidig i én operasjon

ITPE/DATS 2400: Datamaskinarkitektur og Nettverk

Datamaskinarkitektur våren 2009

EKSAMEN I EMNE. TDT4136 Logikk og resonnerende systemer. Mandag 13. desember 20010, kl

Dagens tema. Dagens tema hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er. Tellere og registre

Institiutt for informatikk og e-læring, NTNU Kontrollenheten Geir Ove Rosvold 4. januar 2016 Opphavsrett: Forfatter og Stiftelsen TISIP

Hovedkort, brikkesett og busser

UNIVERSITETET I OSLO

Datamaskinens oppbygning

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive Datamaskinsystemer

Kapittel 6. Høynivå møter lavnivå Fra C til assembly Fra assembly til maskinkode Linking og lasting

STE6221 Sanntidssystemer Løsningsforslag

Teoretisk minnemodell Flyktig minne - SRAM -DRAM Ikke-flyktig minne -ROM -EPROM - EEPROM Flash

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive datamaskinsystemer

Forelesning Mikroprogram for IJVM Kap 4.3

SIE 4005, 2/10 (2. Forelesn.)

MAX MIN RESET. 7 Data Inn Data Ut. Load

Kapittel 7, Minne RAM DIMM, SIMM ROM, PROM, EPROM, EEPROM FLASH DIM SUM. Cache Virtuelt minne

Læringsmål og pensum. Utvikling av informasjonssystemer. Oversikt. Systemutvikling Systemutvikling i seks faser Femstegs prosedyre for programmering

Dagens tema. Dagens tema er hentet fra kapittel 4.3 og 4.4. Mer om pipelining Ytelse Hasarder. Pipelining i Pentium-arkitekturen

Martin Olsen, Lars- Petter Ahlsen og Jon- Håkon Rabben

Dagens temaer. tema er hentet fra kapittel 4.3 og 4.4 om pipelining. til neste ukes forelesning (hvis tid) INF ! Mikrokode. !

MID-TERM EXAM TDT4258 MICROCONTROLLER SYSTEM DESIGN. Wednesday 3 th Mars Time:

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Generell informasjon

Transkript:

Norwegian University of Science and Technology Faculty of Information Technology, Mathematics and Electrical Engineering The Department of Computer and Information Science TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN 8. AUGUST, 2009, 09:00 13:00 Kontakt under eksamen: Marius Grannæs 97005663 Tillate hjelpemidler: D. Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt. Målform: Bokmål Page 1 of 20

OPPGAVE 1: DIGITALT LOGISK NIVÅ (20%) I Figur 1 er EPROM, RAM og en bryter (SW 1) koblet til en felles buss. Systemet er programmert til å starte når SW 1 aktiveres. EPROM og RAM har aktivt lavt (logisk 0 ) CS (Chip Select)-signal. A0 Addressbus Microcontroller A15 CS R/W D[7:0] CS R/W D[7:0] +5V SW 1 Start ENB R/W Data[7:0] EPROM Data bus RAM 8 D[0] D[7:0] Figur 1: Adressedekoding. a. Er adresseområdet for enhetene i systemet korrekt angitt i minnekartet vist i Figur 2? Eventuelt, hva er korrekt adresseområde for enhetene i systemet? FFFF FFFE SW 1 Ledig C000 BFFF RAM 8000 7FFF Ledig 4000 3FFF EPROM 0000 Figur 2: Minnekart for systemet vist i Figur 1. b. Hvor mye RAM kan systemet utvides til (alle eksisterende enheter beholdes)? Begrunn svaret. Page 2 of 20

OPPGAVE 2: MIKROARKITEKTUR OG MIKROINSTRUKSJONER (20% (5% PÅ A OG B; 10% PÅ C)) Bruk vedlagte diagram i figur 6, figur 7, figur 8 og figur 9 for IJVM til å løse oppgavene. a. Forklar funksjonen til boksen 4-to-16 Decoder. b. Lag mikroinstruksjon(er) for følgende IJVM-operasjon: last register OPC med innholdet i register H + 1. Se vekk fra Addr- og J-felta i mikroinstruksjonsformatet. Angi korrekte bit for ALU, C, Mem og B gitt i Figur 7. c. Følgende innhold i registrene er gitt: SP innholder: hex(0ff1), LV inneholder: hex(0ff2), CPP innholder: hex(0ff3), TOS inneholder: hex(0ff4), OPC inneholder: hex(0ff5), H inneholder: hex(0ff6). Hva innholder TOS etter at de to oppgitte mikroinstruksjoner er utført? Se vekk fra bit i mikroinstruksjonsformatet som ikke er oppgitt. Gi svaret i hex format. 1: ALU: 010100, C: 100000000, Mem: 000 og B: 1000 2: ALU: 111101, C: 001000000, Mem: 000 og B: 0101 Page 3 of 20

OPPGAVE 3: INSTRUKSJONSSETT ARKITEKTUR (ISA)(20%) For en tenkt maskin er noen av de mulige instruksjonsformatene vist i Figur 3. a: b: opcode opcode 8 bit address c: 8 bit 16 bit opcode address x address y address z 8 bit 4 bit 4 bit 4 bit Figur 3: Mulige instruksjonsformat. a. Hvilket adresseformat er gitt i de tre instruksjonene i Figur 3? b. Er det mest sannsynlig at dette er instruksjonsformatet til en RISC-maskin eller CISC-maskin? Begrunn svaret. c. Hvilken av de tre instruksjonsformatene i Figur 3 er best egnet for register-register operasjoner? Begrunn svaret. d. Hva er indexed addressing? Page 4 of 20

OPPGAVE 4: DATAMASKINER (20% (8% PÅ A OG B; 4% PÅ C)) a. Figur 10 og Figur 11 i vedleggene viser forskjellige versjoner av IJVM-mikroarkitekturer. Hvilken påvirkning har forandringene på Instruction-Level-Parallelism (ILP)? b. Hvilken endringer i Figur 9 er det sannsynlig å anta at en får hvis en bytter fra mikroarkitekturen gitt i Figur 11 til mikroarkitekturen gitt i Figur 10. c. Kan en øke ILP uten å endre Instruction Set Architecture (ISA)? Begrunn svaret. OPPGAVE 5: DIVERSE (20%) Finn rett svaralternativ for oppgavene. Korrekte svar gir 4% uttelling, feil svar gir -2% og vet ikke (ikke svar, flere svar) gir ingen utteling. a. Hvor mange mikroinstruksjoner kan control store inneholde, se figur 6 1) 512. 2) 36. 3) 18432. 4) 9. b. Hvilken påstand er ikke korrekt for Instruksjonssetarkitektur (ISA). 1) Første nivå tilgjengelig for (ekspert-)brukere. 2) Grense mellom maskinvare og programvare. 3) Grense mellom mikroarkitekturnivå og digitaltlogisknivå. 4) Opprinnelig det eneste nivået. Page 5 of 20

c. Hva er skissert i Figur 4? Figur 4: Mystisk dings. 1) Dynamisk RAM-celle. 2) Halvadder. 3) Statisk RAM-celle. 4) Multiplekser. d. Hvilken påstand for mikrokontrollersystemet i Figur 5 er korrekt? Figur 5: Mikrokontrollersystem. 1) Prosessoren adresserer 2 8 minnelokasjoner. 2) Systemet har multiplekset adresse- og databuss. 3) Det er et system uten databuss. 4) Det er et system med kun seriebuss. Page 6 of 20

e. Under følger en rekke påstander om datamaskinkomponenter. Hvilken påstand er korrekt? 1) Superscalare prosessorer må være RISC-maskiner. 2) Ved å innføre Superscalaritet øker ILP. 3) PROM er en type dynamisk minne. 4) EEPROM er en type dynamisk minne. Page 7 of 20

IJVM vedlegg Page 8 of 20

Figur 6: Blokkdiagram (IJVM). Page 9 of 20

Figur 7: Mikroinstruksjonsformat (IJVM). Page 10 of 20

ANSWER KEY FOR THE EXAM Page 1 of 20

OPPGAVE 1: DIGITALT LOGISK NIVÅ (20%) I Figur 1 er EPROM, RAM og en bryter (SW 1) koblet til en felles buss. Systemet er programmert til å starte når SW 1 aktiveres. EPROM og RAM har aktivt lavt (logisk 0 ) CS (Chip Select)-signal. a. Er adresseområdet for enhetene i systemet korrekt angitt i minnekartet vist i Figur 2? Eventuelt, hva er korrekt adresseområde for enhetene i systemet? Answer: EPROM: hex(0000) - hex(3fff) RAM : hex(8000) - hex(bfff) SW 1: hex(ffff) JA b. Hvor mye RAM kan systemet utvides til (alle eksisterende enheter beholdes)? Begrunn svaret. Answer: Maks ved RAM i område hex(4000) - hex(7fff) og hex(c000)- hex(fffe). OPPGAVE 2: MIKROARKITEKTUR OG MIKROINSTRUKSJONER (20% (5% PÅ A OG B; 10% PÅ C)) Bruk vedlagte diagram i figur 6, figur 7, figur 8 og figur 9 for IJVM til å løse oppgavene. a. Forklar funksjonen til boksen 4-to-16 Decoder. Answer: Decode 4 bit styresignal til 16 unike register enable for å legje register innhold ut på B-bussen (kunn eit register omgongen kan legjast ut på B-bussen b. Lag mikroinstruksjon(er) for følgende IJVM-operasjon: last register OPC med innholdet i register H + 1. Se vekk fra Addr- og J-felta i mikroinstruksjonsformatet. Angi korrekte bit for ALU, C, Mem og B gitt i Figur 7. Answer: ALU: 111001 (A) C: 010000000 (OPC) Mem: 000 (ingen mem opprasjon) B: 1111 (15 non alt går sidan ALU er satt til kunn A inngang) c. Følgende innhold i registrene er gitt: SP innholder: hex(0ff1), LV inneholder: hex(0ff2), CPP innholder: hex(0ff3), TOS inneholder: hex(0ff4), OPC inneholder: hex(0ff5), H inneholder: hex(0ff6). Hva innholder TOS etter at de to oppgitte mikroinstruksjoner er utført? Se vekk fra bit i mikroinstruksjonsformatet som ikke er oppgitt. Gi svaret i hex format. 1: ALU: 010100, C: 100000000, Mem: 000 og B: 1000 2: ALU: 111101, C: 001000000, Mem: 000 og B: 0101 Page 2 of 20

Answer: 1: Laste LV eller OPC (eventuelt med + 1 option viss ikkje i neste micro opp) inn i H ALU: 010100 (B) C: 100000000 (H) Mem: 000 (ingen mem opprasjon) B: 1000 (8 OPC) 2 addere H + LV + 1 skriv til TOS. ALU: 111101 (A+B +1) C: 001000000 (TOS) Mem: 000 (ingen mem opprasjon) B: 0101 (5 LV) TOS = LV + (OPC + 1) (TOS = 1FE8 Page 3 of 20

OPPGAVE 3: INSTRUKSJONSSETT ARKITEKTUR (ISA)(20%) For en tenkt maskin er noen av de mulige instruksjonsformatene vist i Figur 3. a. Hvilket adresseformat er gitt i de tre instruksjonene i Figur 3? Answer: a: zero-address b: one-sddress c: three-address b. Er det mest sannsynlig at dette er instruksjonsformatet til en RISC-maskin eller CISC-maskin? Begrunn svaret. Answer: CISC, forskjelig lengde, mange addreseringsmodi. c. Hvilken av de tre instruksjonsformatene i Figur 3 er best egnet for register-register operasjoner? Begrunn svaret. Answer: c. (tre regs kan gis). d. Hva er indexed addressing? Answer: register innholder offset til gitt adresse (adr. gitt annastad). Page 4 of 20

OPPGAVE 4: DATAMASKINER (20% (8% PÅ A OG B; 4% PÅ C)) a. Figur 10 og Figur 11 i vedleggene viser forskjellige versjoner av IJVM-mikroarkitekturer. Hvilken påvirkning har forandringene på Instruction-Level-Parallelism (ILP)? Answer: Pipeline, fleire instruksjoner utføres samtidig. IFU slepp bruke tid (microinst) på å hente instruksjonar i paralell b. Hvilken endringer i Figur 9 er det sannsynlig å anta at en får hvis en bytter fra mikroarkitekturen gitt i Figur 11 til mikroarkitekturen gitt i Figur 10. Answer: kortere klokkeperiode, no er det eit pipelina system der klokkeperioden er gitt av tregaste enhet i piplina, e.g. ALU. Samnt fleire inst. er under utføres samtidig. c. Kan en øke ILP uten å endre Instruction Set Architecture (ISA)? Begrunn svaret. Answer: Ja, ved samlebånd aukar ILP. OPPGAVE 5: DIVERSE (20%) Finn rett svaralternativ for oppgavene. Korrekte svar gir 4% uttelling, feil svar gir -2% og vet ikke (ikke svar, flere svar) gir ingen utteling. (i) Hvor mange mikroinstruksjoner kan control store inneholde, se figur 6 1) 512. 2) 36. 3) 18432. 4) 9. Answer: 1 (ii) Hvilken påstand er ikke korrekt for Instruksjonssetarkitektur (ISA). 1) Første nivå tilgjengelig for (ekspert-)brukere. 2) Grense mellom maskinvare og programvare. 3) Grense mellom mikroarkitekturnivå og digitaltlogisknivå. 4) Opprinnelig det eneste nivået. Answer: 3 Page 5 of 20

(iii) Hva er skissert i Figur 4? 1) Dynamisk RAM-celle. 2) Halvadder. 3) Statisk RAM-celle. 4) Multiplekser. Answer: 3 (iv) Hvilken påstand for mikrokontrollersystemet i Figur 5 er korrekt? 1) Prosessoren adresserer 2 8 minnelokasjoner. 2) Systemet har multiplekset adresse- og databuss. 3) Det er et system uten databuss. 4) Det er et system med kun seriebuss. Answer: 2 Page 6 of 20

(v) Under følger en rekke påstander om datamaskinkomponenter. Hvilken påstand er korrekt? 1) Superscalare prosessorer må være RISC-maskiner. 2) Ved å innføre Superscalaritet øker ILP. 3) PROM er en type dynamisk minne. 4) EEPROM er en type dynamisk minne. Answer: korrekt? 2 Page 7 of 20

IJVM vedlegg Page 8 of 20

SLR1 SLL8 Function 0 0 No shift 0 1 Shift 8 bit left 1 0 Shift 1 bit right Figur 8: Funksjonstabell for ALU (IJVM). Page 9 of 20

Figur 9: Timingdiagram (IJVM). Page 10 of 20

Figur 10: Alternativ mikroarkitektur I. Page 11 of 20

Figur 11: Alternativ mikroarkitektur II. Page 12 of 20

A0 Addressbus Microcontroller A15 CS R/W D[7:0] CS R/W D[7:0] +5V SW 1 Start ENB R/W Data[7:0] EPROM Data bus RAM 8 D[0] D[7:0] Figur 12: Adressedekoding. FFFF FFFE SW 1 Ledig C000 BFFF RAM 8000 7FFF Ledig 4000 3FFF EPROM 0000 Figur 13: Minnekart for systemet vist i Figur 1. a: opcode 8 bit b: opcode address c: 8 bit 16 bit opcode address x address y address z 8 bit 4 bit 4 bit 4 bit Figur 14: Mulige instruksjonsformat. Page 13 of 20

Figur 15: Mystisk dings. Figur 16: Mikrokontrollersystem. Page 14 of 20

Figur 17: Blokkdiagram (IJVM). Page 15 of 20

Figur 18: Mikroinstruksjonsformat (IJVM). Page 16 of 20

SLR1 SLL8 Function 0 0 No shift 0 1 Shift 8 bit left 1 0 Shift 1 bit right Figur 19: Funksjonstabell for ALU (IJVM). Page 17 of 20

Figur 20: Timingdiagram (IJVM). Page 18 of 20

Figur 21: Alternativ mikroarkitektur I. Page 19 of 20

Figur 22: Alternativ mikroarkitektur II. Page 20 of 20