1
Przedstaw na rysunku ogólną budowę procesora.
Wymień i scharakteryzuj 2 podstawowe techniki zapewnienia
zgodności pamięci podręcznej z pamięcią główną.
WriteThrough – kaŜda zmiana zawartości bloku cache'u zostaje
natychmiast zapisana w pamięci operacyjnej. Metoda ta jest
bezpieczniejsza (nie ma ryzyka wystąpienia rozbieŜności pomiędzy
zawartością pamięci buforowej i operacyjnej), ale i nieco
wolniejsza.
WriteBack – W trybie tym dane przepisywane są z bufora z
opóźnieniem: trafiają tam dopiero wtedy, gdy "muszą", czyli gdy
bufor jest przepełniony lub gdy procesor lub inne urządzenie
próbuje bezpośrednio odwołać się do pamięci operacyjnej.
Przedstaw na rysunku jak zmienia się współczynnik trafień w
zaleŜności od rozmiaru pamięci podręcznej.
Przedstaw metody ochrony pamięci operacyjnej.
Rejestry graniczne – jedna z dwóch metod ochrony pamięci op. –
zawierają rozmiar pamięci przydzielonej procesowi lub
maksymalny adres komórki dozwolony w procesie.
Metoda zamka i klucza – kaŜdy proces uzyskuje unikalny podpis –
klucz, pasujący do przydzielonego mu obszaru pamięci
zawierającego zamek.
Ile rejestrów uniwersalnych zawierają typowo procesory: CISC,
RISC i EPIC?
CISC – 8+8
RISC - 32+32
EPIC – 128+128
Jaka jest długość rejestrów uniwersalnych w procesorach: 8086,
Pentium 4, Alpha 21264, Itanium?
8086 – 16 bit
Pentium 4 – 32 bit
AMD Athlon 64 – 64 bit
Itanium – 64 bit
Jaka jest długość licznika rozkazów w procesorach: 8086,
Pentium 4, Itanium?
8086 – 16 bit
Pentium 4 – 32 bit
Itanium – 64 bit
Jaka jest wielkość pamięci fizycznej adresowanej przez
procesory: 8086, 486, Pentium 4?
8086 – 64KB
486 – 4GB
Pentium 4 – 64GB
W jakich procesorach układ sterowania jest a w jakich nie jest
mikroprogramowany?
CISC – jest
RISC – nie jest (realizacja układowa)
Jaka jest zasadnicza róŜnica w budowie rozkazu między
procesorami CISC i RISC?
CISC – zmienna długość rozkazu
RISC – stała długość rozkazu
Jaki jest zakres liczb całkowitych ze znakiem zapisanych w
uzupełnieniu dwójkowym, jeŜeli na kaŜdą liczbę przypada n
bitów?
Od -(2
n-1
) do +(2
n-1
)
Jak wygląda:
największa 32-bitowa liczba dodatnia? Zapisz ją w Hex
najmniejsza 32-bitowa liczba ujemna? Zapisz ją w Hex
Największa liczba dodatnia: 7FFFFFFF
Najmniejsza liczba ujemna: 80000000
Przedstaw w postaci dwójkowej liczbę dziesiętną 0.25
0.01
(KaŜdy bit po przecinku odpowiada odpowiednio liczbom: ½, ¼, itd
[potęgi ujemne liczby 2], które się potem sumuje, by otrzymać
wynik)
Ile taktów potrzeba do wykonania programu złoŜonego z 8
rozkazów w procesorze potokowym. Wykonanie rozkazu
wymaga 5 taktów. Potok składa się z 5 faz.
12 taktów
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
Ile taktów zajmie wykonanie programu z poprzedniego zadania
w procesorze superskalarnym z dwoma układami
wykonawczymi. KaŜdy układ jest potokowy jak w zadaniu
poprzednim.
8 taktów
R
O
Z
K
R
O
Z
K
3
R
O
Z
K
4
R
O
Z
K
5
R
O
Z
K
6
R
O
Z
K
7
R
O
Z
K
8
R
O
Z
K
1 2 3 4 5 6 7 8
Przedstaw budowę rozkazu w procesorze Itanium.
Jakie rejestry występują w procesorze Itanium?
Rejestry predykatowe (64 sztuki, o długości 1 bitu)
Rejestry stało- i zmienno-przecinkowe (po 128, o długości 64
bitów)
W pewnym komputerze 70% czasu wykonania programu
przypada na przetwarzanie w procesorze. Ile razy będzie
szybszy ten komputer po wymianie procesora na dwukrotnie
szybszy?
1 wersja:
(1-0,7)+0,7=1 0,3+0,7/2=0,3+0,35=0,65 1/0,65=1,538
2 wersja:
70% (tyle czasu przetwarza) + 30% (czas bezczynności) = 1
czyli: 0,7 + 0,3 = 1
po wymianie na 2krotnie szybszy:
0,7/2 + 0,3 =0,35 + 0,3 = 0,65
dzielimy to co było 1 przez to co mamy 0,65 -1 / 0,65 = 1,538
Scharakteryzuj procesory VLIW i podaj przykłady takich
procesorów.
Procesory z długim słowem rozkazowym. Rozkaz podzielony jest
na grupy, z których kaŜde pole zawiera instrukcje dla określonego
układu wykonawczego, np. Crusoe (Transmeta).
Scharakteryzuj procesory EPIC i podaj przykłady takich
procesorów.
64 bitowy procesor, rozkazy o długości 40 bitów, paczkowane po 3
+ obszar Template. Razem 128 bitów. Potrafi wykonywać rozkazy
x86 w trybie emulacji. Np. Itanium I i II.
Przedstaw, jakie rozwiązania architektoniczne pojawiały się w
kolejnych procesorach rodziny x86.
8086 -
16 linii adresowych, do 1MB pamięci;
286 -
16 linii adresowych, do 1MB pamięci;
386 -
32 linie adresowe, 4GB pamięci
Pentium -
32 linie adresowe, 4GB pamięci, 16kB L1 Cache
486 -
32 linie adresowe, 4GB pamięci, 8kB L1 Cache
Pentium Pro - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, 16kB L1
Cache,
256 lub 512 L2 Cache, rejestr MMX 64 bitowy
Pentium II - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, 32kB L1
Cache,
256 lub 512 L2 Cache, rejestr MMX 64 bitowy
Pentium III - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, 32kB L1
Cache,
512 L2 Cache, SSE 128 bitów, rejestr MMX 64
bitowy
Pentium IV - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, SSE, SSE2
Czas dostępu do pamięci RAM wynosi 50 ns a do pamięci cache
6 ns. Jaki jest średni czas dostępu do pamięci, jeŜeli
współczynnik trafień wynosi 85%?
(T
CAM
=6ns , α = 85% , T
n
= 50ns)
EAT= α (T
CAM
+ T
n
) + ( 1- α ) * ( T
CAM
+ T
n
+ T
n
)
1 wersja: EAT= 0,85(6+50) + (1-0,85) * (6+50+50) = 55,25 +
0,15 * 106 = 55,25 + 15,9 = 71,15
Przedstaw własności róŜnych odmian magistrali PCI.
Zegar (MHz) Szerokość (b) Pasmo (MB/s)
PCI-33
33
32
133
PCI-66
66
32
266
PCI-64
33
64
266
PCI
66
64
528
PCI-X
133
64
>1GB
Krótko scharakteryzuj złącze USB.
Złącze szeregowe typu HotPlug, max 127 urządzeń, moŜna
stworzyć 6 poziomów urządzeń, moŜna rozgałęziać przy uŜyciu
koncentratorów (HUB), w 1 wersji prędkość 1,5 lub 12 Mbit/s
(wersja 1.1); w 2 wersji prędkość 1,5 lub 12 lub 480 Mbit/s; MoŜna
łączyć pod napięciem.
Krótko scharakteryzuj złącze FireWire.
Złącze szeregowe typu HotPlug, max 64 urządzenia, 100, 200, 400
Mbit/s; znany równieŜ jako IEEE-1394 bądź iLink
Krótko scharakteryzuj złącze LPT.
Złącze równoległe, 8 bitowe, podstawowe sygnały sterujące –
STR, BUSY, ACK; 25 linii. UŜywane głownie do podłączenia
drukarek i skanerów. 8 linii danych. MoŜliwość kilku trybów pracy
(bez potwierdzenia jak i z jedno lub dwu stronnym
potwierdzeniem). Obecnie występuje w odmianach: SPP, EPP,
ECP, róŜniących się głownie miedzy sobą prędkością przesyłania
(EPP i ECP są prawie 10 razy szybsze.). Prędkość przesyłu do 12
Mbit/s.
Objaśnij, na czym polega przesyłanie z dwustronnym
potwierdzeniem
Przesyłanie z podwójnym potwierdzeniem – związane jest z
zastosowaniem dodatkowego sygnału sterującego, który informuje
o gotowości odbiorcy do odbioru danych lub o dostarczeniu
Ŝą
danych danych przez źródło. Wykorzystuje się tu sygnał ACK.
Krótko scharakteryzuj złącze COM.
Złącze szeregowe. 9 pin. MoŜliwość pracy w róŜnych prędkościach
do 115Kbit/s. Wykorzystywane głownie do podłączenia myszy lub
modemu.
Przedstaw budowę ramki przy transmisji asynchronicznej.
Krótko scharakteryzuj złącze SATA (Serial ATA).
Złącze szeregowe dysków twardych, 2 pary przewodów
ekranowanych, max przepustowość 150 MB/s (dla pierwszej
wersji) lub 300MB/s (dla drugiej wersji). Kodowanie 8 na 10 (2
bity do kaŜdego znaku), połączenie punkt-punkt. Następca złącza
PATA,
Objaśnij, na czym polega MMX.
Ang. MultiMedia eXtension. Rozszerzenie rozkazów procesora do
obsługi multimediów, operacja na wielu danych jednocześnie.
Znaczne przyśpieszenia działania aplikacji multimedialnych. 57
nowych rozkazów.
Objaśnij, na czym polega SSE.
Rozszerzenie MMX o 50 nowych instrukcji głownie do obliczeń
zmiennoprzecinkowych. Wprowadzone w Pantium III.
Przetwarzanie wektorowe, 4 32-bitowe rejestry
zmiennoprzecinkowe i 8 128 bitowych rejestrów.
W jakich warunkach ustawiane są znaczniki OF, CF, ZF w
procesorach x86?
OF – znacznik nadmiaru (overflow flag): Bit tego znacznika jest
ustawiany, gdy następuje przekroczenie zakresu w arytmetycznej
operacji na liczbach ze znakiem;
CF – znacznik przeniesienia: Wartość 1 tego znacznika oznacza,
Ŝ
e w wyniku operacji arytmetycznej na liczbach ze znakiem
powstało przeniesienie. Oznacza to takŜe ”poŜyczkę” przy
operacjach odejmowania, w których stosuje się arytmetykę z
uzupełnieniem do dwóch;
ZF – znacznik zero: Ustawienie tego znacznika na wartość 1
oznacza, Ŝe wynik operacji jest zerowy;
Jakie pamięci podręczne zastosowano w Pentium 4?
Pamięć pierwszego poziomu L1, trace Execution Cache TEC ,
drugiego poziomu L2.
Na czym polega Hyper Threading?
Polega na równoległym przetwarzaniu 2-óch instrukcji (wątków)
przez jeden procesor fizyczny - (wielowątkowość).
Jak brzmi inna nazwa (niezastrzeŜona) Hyper Threading?
SMT – Simultaneous MultiThreading.
Objaśnij pojęcia S(p), E(p).
S(p) = T(1) - czas rozwiązania zadania na 1 procesorze S(p) ≤ p
T(p) - czas rozwiązania zadania na p procesorach
E(p) = S(p) - przyśpieszenie (dla konkretnej l. proc.) E(p) ≤
1
P - liczba procesorów
E – efektywność
S – przyśpieszenie
p – liczba procesorów
Przedstaw rodzaje systemów wieloprocesorowych.
SMP – Simetrical Multi Procesor
NUMA – Non Uniform Memory Access
Przedstaw waŜniejsze topologie systemów komputerowych
Jakie nowe własności posiada Athlon-64 w stosunku do wersji
32-bitowej?
MoŜe pracować w trybie 64 bit, moŜe zaadresować 264 bajtów
pamięci. Rejestry uniwersalne 64-bitowe – 16 sztuk (dołoŜono 8).
Przedstaw budowę płyty głównej.
Płyta główna zawsze zbudowana jest na laminacie zwykle co
najmniej 4-warstwowym, po którym prowadzone są ścieŜki
łączące poszczególne elementy urządzenia. Zawiera m.in
chipset(mostki: południowy, północny) –„serce płyty”, szyny
transmisyjne, podstawkę procesora, pamięć ROM[BIOS - zasilany
przez układ CMOS(bateria)], sloty pamięci RAM, gniazda
rozszerzeń.
Jakie funkcje pełni mostek północny?
Jest odpowiedzialny za komunikację pomiędzy procesorem,
grafiką i pamięcią oraz pomiędzy mostkiem.
Jakie funkcje pełni mostek południowy?
Mostek południowy pełni więcej funkcji od północnego.
Zapewnia poprawne działanie portów np. USB, FireWire, kart
PCI, napędów podłączonych do kontrolera IDE oraz urządzeń
peryferyjnych typu mysz, klawiatura.
Przedstaw prawo Moore’a.
Wydajność komputera rośnie dwukrotnie co 18 miesięcy (funkcja
ma charakter wykładniczy).
Korzystając z przedstawionego niŜej obrazu pamięci podaj
adres programu obsługi przerwania INT 3H. Rejestr DS
zawiera 0.
1D OF : 40 01
(czytamy od tyłu), kaŜdy adres
programu obsługi
składa się z 4 bajtów.
Przedstaw na rysunku jak rozwiązano obsługę przerwań w
komputerze IBM/PC.
