Đang tải... (xem toàn văn)
sadasdascsfsfada awdwdwdadsa dadasdas dadad adsadadadaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Chương 3A: Clock Bus Câu 1: Một chương trình chạy xử lý 40 MHz Chương trình thực thi gồm 100,000 lệnh số chu kỳ lệnh sau: Kiểu lệnh Số học số nguyên Chuyển liệu Số dấu chấm động Chuyển điều kiển Số lệnh 45.000 32.000 15.000 8.000 Số chu kỳ lệnh 2 Xác định CPI hiệu dụng, tốc độ MIPS thời gian thực thi chương trình CPI = 1.55 MIPS rate= 25.8 Câu 2: Xét hai máy tính khác nhau, với hai tập lệnh khác nhau, hai máy có tốc độ xung nhịp 200 MHz Kết đo lường ghi hai máy thực thi tập chương trình cho trước sau: KIỂU LỆNH SỐ LỆNH(TRIỆU) SỐ CHU KỲ MỖI LỆNH Máy A: - Số học logic - Nạp lưu - Rẽ nhánh - Các lệnh khác Máy B: - Số học logic - Nạp lưu - Rẽ nhánh - Các lệnh khác 4 10 4 a) Xác định CPI hiệu dụng, tốc độ MIPS thời gian thực thi cho máy Máy A: CPI= 2.3 MIPS rate=86.95 Máy B: CPI=1.91 MIPS rate=104.7 b) Nhận xét hai kết Tốc độ MIPS máy B cao máy A Câu 3: Một ví dụ thiết kế tập lệnh kiểu CISC RISC xử lý trước máy tính VAX 11/780 IBM RS/6000 tương ứng Sử dụng chương trình tiêu biểu đề thực thi hai máy, kết có sau: Bộ xử lý VAX 11/780 IBM RS/6000 Tần số Xung nhịp (MHz) 25 Hiệu suất (MIPS) 18 Thời gian CPU (giây) 12 x x Cột cuối cho thấy máy tính VAX cần thời gian lâu 12 lần so với máy tính IBM để thực thi chương trình a) Cho biết quan hệ tỷ số tổng số lệnh(Ic) chương trình chạy hai máy IBM=7.5VAX b) Giá trị CPI hai máy gì? CPI VAX=5 CPI IBM=1.3888 Câu : Cho bốn chương trình thực thi ba máy tính với kết sau: Máy A Máy B Máy C Chương trình 1 10 20 Chương trình 1000 100 20 Chương trình 500 1000 50 Chương trình 100 800 100 Bảng cho thấy thời gian thực thi tính giây, có 100,000,000 lệnh thực thi bốn chương trình Tính giá trị MIPS cho máy tính với bốn chương trình cho MIPS Máy A Máy B Chương trình 100 10 Chương trình 0.1 Chương trình 0.2 0.1 Chương trình 0.125 Câu : Ưu điểm kiến trúc nhiều bus so với kiến Máy C 5 trúc bus đơn gì? Tốc độ hiệu : Trong kiến trúc bus đơn, tất thành phần bao gồm xử lý trung tâm, nhớ thiết bị ngoại vi có chung bus Khi nhiều thiết bị cần bus lúc, điều tạo trạng thái xung đột gọi tranh chấp bus; số chờ bus số khác kiểm soát Việc chờ đợi làm lãng phí thời gian, làm chậm máy tính Kiến trúc nhiều bus cho phép số thiết bị hoạt động đồng thời, giảm thời gian chờ đợi cải thiện tốc độ máy tính Cải tiến hiệu suất lý để có nhiều bus thiết kế máy tính Khả tương thích : Như với tất thành phần máy tính, thiết kế bus phát triển, với loại giới thiệu vài năm lần Ví dụ, bus PCI hỗ trợ video, mạng thẻ mở rộng khác có trước giao diện PCIe USB trải qua số sửa đổi lớn Có nhiều bus hỗ trợ thiết bị từ thời đại khác cho phép bạn giữ thiết bị cũ máy in ổ cứng cũ thêm thiết bị Đa lõi: Một đơn vị xử lý trung tâm đặt yêu cầu lớn bus mang liệu nhớ lưu lượng ngoại vi cho ổ đĩa cứng, mạng máy in; từ năm 2000, nhiên, hầu hết máy tính áp dụng mơ hình đa lõi yêu cầu thêm bus Để giữ cho lõi hoạt động thời gian hiệu quả, bus thiết kế tăng lượng thông tin vào khỏi vi xử lý, giữ thời gian chờ mức tối thiểu Câu : Giả sử xử lý 32 bit có lệnh tốn hạng 32 bit chia thành hai phần: byte đầu chứa mã lệnh phần lại chứa tốn hạng tức thời địa toán hạng a) Dung lượng nhớ lớn định địa trực tiếp (tính theo byte)? 232 byte địa trực tiếp c) Cho biết ảnh hưởng tốc độ hệ thống bus xử lý có bus địa 32 bit bus liệu 16 bit Hệ thống bị chậm lại Câu : Xét xử lý 32 bit, với bus liệu 16 bit, hoạt động tần số MHz Giả sử xử lý thực chuyển liệu cần chu kỳ xung nhịp Cho biết tốc độ (byte/s) tối đa để chuyển liệu qua bus mà xử lý thực bao nhiêu? 4MBps= 500 000 bytes /s Câu : Liệt kê tóm tắt định nghĩa ba kỹ thuật để thực nhập/xuất (Tài liệu em lấy mạng, dịch chuối nên e khơng dịch) Programmed I/O: The processor issues an I/O command, on behalf of a process to an I/O module; that process then busy-waits for the operation to be completed before proceeding Interrupt-driven I/O: The processor issues an I/O command on behalf of a process, continues to execute subsequent instructions, and is interrupted by the I/O module when latter has completed its work Direct memory access: controls exchange of data between main memory and I/O module Câu : Khi DMA nắm giữ điều khiển bus xử lý làm gì? CPU rời khỏi điều khiển bus xác nhận yêu cầu HOLD thơng qua tín hiệu HLDA Câu 10 : Xét vi mạch điều khiển truy cập nhớ trực tiếp (DMA) 8237A, để chuyển byte thông tin nhớ thiết bị nhập/xuất cần ba chu kỳ xung nhịp a) Giả sử vi mạch 8237A kích tần số xung clock MHz Cho biết thời gian để chuyển byte bao lâu? chu kỳ xung nhịp b) Tốc độ chuyển liệu tối đa đạt bao nhiêu? 1.6Mb/s c) Giả sử tốc độ truy cập nhớ không đủ nhanh so với tốc độ vi mạch 8237A, vi mạch 8237A phải chờ thêm chu kỳ xung nhịp Cho biết tốc độ chuyển liệu thực bao nhiêu? 1Mb/s Chương 3B: Bộ xử lý Các vai trò chung thực ghi gì? Thanh ghi sử dụng để tăng tốc độ xử lý chương trình máy tính cách cung cấp truy cập trực tiếp đến giá trị cần dùng Hầu hết, khơng phải tất cả, máy tính đại hoạt động theo nguyên lý chuyển liệu từ nhớ vào ghi, tính tốn chúng, sau chuyển kết vào nhớ Hãy liệt kê ghi lập trình được? ▪ Thanh ghi đa dụng (General purposeregister) ▪ Thanh ghi liệu (Data register) ▪ Thanh ghi địa (Address register) ▪ Thanh ghi cờ - Cờ dấu (SF - sign flag) - Cờ zero (ZF - zero flag) - Cờ nhớ (CF - carry flag) - Cờ nhớ phụ/nhớ nửa (AF – auxiliary flag / half-carry) - Cờ chẵn lẻ (PF - parity flag) - Cờ tràn (OF - overflow flag) - Cờ ngắt (IF - interrupt flag) Vai trò mã điều kiện gì? CCR chứa năm bit cờ, ALU đặt để chứa thông tin kết lệnh hoạt động số học logic vừa thực Cờ CCR ý nghĩa chúng: Thực C, bit Đặt thành hoạt động thêm tạo hoạt động thực trừ tạo khoản vay; mặt khác xóa thành Tràn V, bit Chỉ hữu ích hoạt động số nguyên ký Đặt thành cộng hai số có chữ ký giống (hoặc phép trừ hai số có chữ ký ngược nhau) tạo kết vượt phạm vi bổ sung 2�s toán hạng; mặt khác xóa thành Khơng Z, bit Đặt thành kết 0, khơng xóa thành Phủ định N, bit Chỉ có ý nghĩa hoạt động số ký Đặt thành kết âm tính tạo ra, khơng bị xóa thành Cờ N theo MSB toán hạng 8-, 16 32 bit Mở rộng X, bit Bit hoạt động vật mang cho nhiều hoạt động xác a) Nếu phép tốn cộng thực máy tính có từ nhớ bit với hai toán hạng 00000010 00000011, giá trị gán cho cờ sau: Carry, Zero, Overflow, Sign, Parity, Halfcarry A 00000010 + B 00000011=00000101 Carry: Zero: Overflow : Sign: Parity: Half-carry : b)Thực lại cho hai toán hạng -1 Tương tự Carry: Zero: Overflow : Sign: Parity: Half-carry : Giống câu 4) thực phép tốn A – B, A = 11110000 B = 00010100 B 00010100 + = 11101100 A 11110000 – B+1 11101100 =11011100 Carry: 0, Zero flag: 0, Overflow: 0, Sign: 0, Even Parity: 0, Half-Carry: Liệt kê tóm tắt định nghĩa ba kiểu tổ chức hệ thống máy tính SISD (Single instruction single data) : kiến trúc máy tính xử lý đơn lõi, thực thi luồng lệnh nhất, để hoạt động liệu lưu trữ nhớ Điều tương ứng với kiến trúc von Neumann SIMD (Single instruction multiple data): lớp máy tính song song phân loại Flynn Nó mơ tả máy tính có nhiều phần tử xử lý thực hoạt động nhiều điểm liệu lúc Các máy khai thác song song mức liệu, khơng đồng thời: có tính tốn đồng thời (song song), có quy trình (hướng dẫn) thời điểm định SIMD đặc biệt áp dụng cho tác vụ thông thường điều chỉnh độ tương phản hình ảnh kỹ thuật số điều chỉnh âm lượng âm kỹ thuật số Hầu hết thiết kế CPU đại bao gồm hướng dẫn SIMD để cải thiện hiệu suất sử dụng đa phương tiện Không nên nhầm lẫn SIMD với SIMT, sử dụng luồng MIMD (multiple instruction multiple data): kỹ thuật sử dụng để đạt song song Các máy sử dụng MIMD có số xử lý hoạt động không đồng độc lập Bất lúc nào, xử lý khác thực hướng dẫn khác phần liệu khác Kiến trúc MIMD sử dụng số lĩnh vực ứng dụng thiết kế hỗ trợ máy tính / sản xuất hỗ trợ máy tính, mơ phỏng, mơ hình hóa làm cơng tắc giao tiếp Máy MIMD thuộc loại nhớ dùng chung loại nhớ phân tán Các phân loại dựa cách xử lý MIMD truy cập nhớ Các máy nhớ dùng chung thuộc loại dựa bus, mở rộng phân cấp Máy nhớ phân tán có sơ đồ kết nối hypercube lưới Các nét đặc trưng đa xử lý đối xứng (SMP) gì? ▪Có hai hay nhiều xử lý loại ▪ Các xử lý chia sẻ nhớ kết nối với Thời gian truy xuất nhớ xử lý xấp xỉ ▪ Tất xử lý chia sẻ truy xuất thiết bị nhập/xuất ▪ Tất xử lý thực chức (đối xứng – symmetric) ▪ Hệ thống điều khiển hệ điều hành phân tán 10 Một số ưu điểm SMP so với xử lý đơn gì? Hiệu năng:Nếu cơng việc thực máy tính tổ chức thành nhiều phần để thực song song, hệ thống với nhiều xử lý mang lại hiệu lớn hệ thống có xử lý loại Tính sẵn dùng: Các xử lý thực chức giống nhau, lỗi xử lý không làm dừng hệ thống Khả mở rộng: Người sử dụng tăng hiệu hệ thống cách thêm xử lý Khả lựa chọn: Nhà cung cấp cho thể đưa nhiều loại hệ thống với giá hiệu khác dựa vào số xử lý tích hợp hệ thống ... nhớ Hãy liệt kê ghi lập trình được? ▪ Thanh ghi đa dụng (General purposeregister) ▪ Thanh ghi liệu (Data register) ▪ Thanh ghi địa (Address register) ▪ Thanh ghi cờ - Cờ dấu (SF - sign flag)... không đủ nhanh so với tốc độ vi mạch 8237A, vi mạch 8237A phải chờ thêm chu kỳ xung nhịp Cho biết tốc độ chuyển liệu thực bao nhiêu? 1Mb/s Chương 3B: Bộ xử lý Các vai trò chung thực ghi gì? Thanh