TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT Faculteit Informatietechnologie en Systemen Subfaculteit Technische Wiskunde en Informatica Werkeenheid Technische Informatica Tentamen Computerorganisatie in101 27 aug. 1999, 14.00 16.00 uur N.B.: Dit tentamen bestaat uit 30 opgaven Totaal aantal bladzijden: 9 Aanwijzingen bij het invullen van de antwoordformulieren: - Vul het antwoordformulier in met potlood (uitgummen mag) of pen (beslist geen rode pen gebruiken en geen doorhalingen). - Vergeet niet uw naam, studierichting en studienummer in te vullen. - Vul uw studienummer ook in de hokjes in en controleer of u dit goed gedaan hebt. - Schrijf in het gedeelte tussen de dikke zwarte strepen niet buiten de hokjes. Opgave 1. (deel 1) Welke van de volgende beweringen m.b.t. de uitvoering van een instruktie door een cpu is onwaar? a. In de FETCH-fase wordt de inhoud van de "program counter" PC aan de adresingangen van het "main memory" aangeboden. b. In de FETCH-fase wordt de inhoud van het "instruction register" IR ingelezen vanaf de datauitgangen van het "main memory". c. In de EXECUTE-fase van een ADD-instruktie worden de twee op te tellen getallen aan onderscheiden ingangen van de ALU aangeboden. d. In de EXECUTE-fase van een STORE-instruktie wordt het op te bergen getal aan de adresingangen van het "main memory" aangeboden. 1
Opgave 2 (deel 1) Laten max en min het grootste resp. kleinste gehele getal zijn dat met de n-bits two's-complement representatie te representeren is. Bij welke van de volgende optellingen treedt zowel carry (uit de meest significante bitpositie) als overflow op? a. max + max b. max + 1 c. min + min d. min + 1 Opgave 3 (deel 1) De elementen van een één-dimensionaal array worden achter elkaar opgeslagen in een geheugen. Dit array is opgeslagen: a. volgens de row-major ordening, maar niet volgens de column-major ordening. b. volgens de column-major ordening, maar niet volgens de row-major ordening. c. zowel volgens de row-major als volgens de column-major ordening. d. het hangt af van de afmeting van het array of het volgens de row-major of column-major ordening is opgeslagen. Opgave 4 (deel 1) Om de waarde -256 in het 2's-complement-stelsel te kunnen representeren is een aantal bits nodig van tenminste: a. 7 b. 8 c. 9 d. 10 Opgave 5 (deel 1) Bepaal de getalwaarden die ontstaan bij interpretatie van de bitstring 11101010 volgens drie systemen: two's complement, excess-2 7, en sign/magnitude. Hoe groot is de (decimaal genoteerde) som van deze drie getalwaarden? a. -22 b. -21 c. -20 d. -19 Opgave 6 (deel 1) In welke getallenrepresentatie is de volgende optelling correct? 00110101 01001001 10000100 a. binair b. BCD c. 2's-complement d. excess-128 2
Opgave 7 (deel 1) Een bepaalde instruktieset laat instrukties toe met opcodes van 3 bits en opcodes van 4 bits. De reeds in gebruik zijnde opcodes zijn: 000 001 110 0110 1000 1001 1010 1111 Met hoeveel 4-bits opcodes is deze instruktieset maximaal uit te breiden? a. 5 b. 8 c. 11 d. 12 Opgave 8 (deel 1) Het volgende binair weergegeven floating-point getal bestaat uit een tekenbit, een excess-128 exponent (grondtal 2) en een positieve fractie: 0 10000111 001000011000 Wat is de genormaliseerde voorstelling van dit getal? a. 0 10000101 100001100000 b. 0 10000110 010000110000 c. 0 10001000 010000110000 d. 0 10001001 100001100000 Opgave 9 (deel 1) Welke van de volgende uitspraken zijn juist? Bij het schrijven van een assemblerprogramma voor het bepalen van de som van de elementen van de hoofddiagonaal van een twee-dimensionale vierkante matrix is het niet nodig te weten of de matrix is opgeslagen volgens de row-major of column-major ordening. Bij het schrijven van een assemblerprogramma voor het bepalen van de som van alle elementen op de eerste rij en de eerste kolom van een twee-dimensionale, niet noodzakelijk vierkante matrix, is het niet nodig te weten of de matrix is opgeslagen volgens de row-major of column-major ordening. 3
Opgave 10 (deel 1) Bij register indirekte adressering a. bevat een register de operand. b. bevat een register het adres van de geheugenplaats waar zich de operand bevindt. c. vormt de som van een opgegeven waarde en de inhoud van een register het adres van de geheugenplaats waar zich de operand bevindt. d. bevat een geheugenplaats de aanduiding van het register waar zich de operand bevindt. Opgave 11 (deel 2) Men besluit in een gemicroprogrammeerde processor groepen elkaar uitsluitende signalen te coderen, en daarvoor decoderingslogica toe te voegen. Welke uitspraken zijn in dit verband juist? Hierdoor wordt de afmeting van de micro-instructies gereduceerd. Hierdoor wordt de executie van programma's vertraagd. Opgave 12 (deel 2) Interpretatie van een programma in een hogere programmeertaal is langzamer dan executie van een gecompileerd programma. Welke reden hiervoor is onjuist? a. Bij interpretatie moeten de statements bij executie eerst geanalyseerd worden. b. Bij interpretatie vindt fout-detectie en -afhandeling gedurende executie plaats. c. Programma's in een te compileren hogere programmeertaal zijn meestal groter dan te interpreteren programma's. d. Compilers kunnen vaak geoptimaliseerde doelcode genereren. Opgave 13 (deel 2) Veronderstel dat op een programma, dat geschreven is in een hogere programmeertaal, de volgende omzettingen / verwerkingen plaatsvinden: (i) (ii) (iii) Het hogere programmeertaal programma wordt eerst omgezet in een assemblerprogramma. Het assemblerprogramma wordt vervolgens omgezet in een machinecode-programma. Tenslotte wordt het machinecodeprogramma door het microprogramma uitgevoerd. Is er bij de stappen (i), (ii) en (iii) sprake van assembleren, compileren, laden of interpreteren? (i) (ii) (iii) a. assembleren compileren interpreteren b. compileren assembleren interpreteren c. assembleren compileren laden d. compileren assembleren laden 4
Opgave 14 (deel 2) Men wil aan een programmeertaal de reële getallen als datatype toevoegen, en de compiler dienovereenkomstig uitbreiden. O.a. dienen het keyword REAL en de arithmetische operaties op reële getallen toegevoegd te worden. Welke van de volgende fasen, te weten de lexicografische en de syntactische, dient men te wijzigen? a. alleen de lexicografische b. alleen de syntactische c. beide d. geen van beide Opgave 15 (deel 2) In een compiler onderscheiden we o.a. de volgende fasen: A. code generatie; B. lexicografische analyse; C. syntactische analyse. De juiste volgorde van deze fasen is: a. A,C,B. b. B,C,A. c. C,A,B. d. C,B,A. Opgave 16 (deel 2) Welke uitspraak is niet correct? Het mechanisme van linking maakt het mogelijk dat: a. delen van één programma in verschillende talen geschreven worden b. niet alle broncode ter beschikking wordt gesteld c. bij een programmawijziging de tijd, nodig voor het vertalen van het programma beperkt blijft d. op de omvang van het totale object programma bespaard wordt Opgave 17 (deel 2) Een harde schijf bestaat uit 2048 sporen met ieder 32 sectoren. Een sector bevat 1024 bytes. De schijf heeft een rotatiesnelheid van 3600 omwentelingen per minuut. De gemiddelde seek time is 15 ms. Wat is de overdrachtsnelheid (transfer rate) van de schijf in Mega bytes per seconde? a. ongeveer 0.5 M bytes/s b. ongeveer 1 M bytes/s c. ongeveer 2 M bytes/s d. ongeveer 4 M bytes/s 5
Opgave 18 (deel 2) Welke programmatuur behoort niet tot het operating system? a. de scheduler b. de I/O handler c. de interrupt handler d. de editor Opgave 19 (deel 2) Het bootstrap programma dient voor: a. het afhandelen van traps. b. het initieel laden en starten van het operating system. c. het koppelen van in verschillende talen geschreven programmatuur. d. het schrijven in read only memory. Opgave 20 (deel 2) Een DMA-interface beschikt over een aantal registers. Welke informatie wordt niet in een van deze registers opgeslagen bij de initialisatie van een bloktransport van of naar een magneetschijf? a. het aantal te transporteren woorden. b. het eerste adres van het gebied op het randapparaat waarheen of waarvandaan het bloktransport moet plaatsvinden. c. het eerste adres van het gebied in het hoofdgeheugen waarheen of waarvandaan het bloktransport moet plaatsvinden. d. het adres van de volgende door de CPU uit te voeren instruktie na afhandeling van het bloktransport. Opgave 21 (deel 2) Wat is correct? Interruptverzoeken ten behoeve van een gebruikersproces kunnen gehonoreerd worden a. alleen als dat gebruikersproces zelf niet in executie is. b. alleen als de processor niet in system mode is. c. alleen als dat gebruikersproces zelf in executie is. d. alleen als de processor-prioriteit dat toestaat. Opgave 22 (deel 2) Het DMA-transport van 128 woorden via een interface met aktieve gereedmelding geeft aanleiding tot de volgende aantallen DMA- en interrupt-verzoeken: DMA INTERRUPT a. 1 1 b. 1 128 c. 128 1 d. 128 128 6
Opgave 23 (deel 2) Wat is een karakteristiek van een associatieve cache en niet van een direct-mapped cache? a. Een blok uit het hoofdgeheugen kan slechts op één plaats in de cache staan. b. De "tag" ter herkenning van een blok in de cache valt samen met het bloknummer in het hoofdgeheugen van dat blok. c. Het aantal blokken in de cache is altijd gelijk aan 2 n, met n het aantal bits in een tag. d. Bij een geheugen-referentie hoeft de tag in het geheugenadres met slechts één tag in de cache te worden vergeleken. Opgave 24 (deel 2) Een computer met een adresseringscapaciteit van 20 bits maakt gebruik van een direct-mapped cache met 512 elementen (slots). De blokgrootte van de blokken die uit het hoofdgeheugen in de cache geplaatst worden is 8 bytes. Hoeveel blokken worden bij gebruik in hetzelfde element van de cache geplaatst? a. 256 b. 512 c. 2048 d. 4096 Opgave 25 (deel 2) Bij memory-mapped invoer a. wordt invoer niet eerst in een register van het randapparaat geplaatst, doch direct in het hoofdgeheugen. b. wordt een vast gebied in het hoofdgeheugen gereserveerd als buffer voor het invoerapparaat. c. worden geheugen-cycles van de CPU "gestolen" (cycle stealing). d. wordt het invoerapparaat geadresseerd op dezelfde manier als geheugenlocaties in het hoofdgeheugen. Opgave 26 (deel 2) Gegeven een computer systeem waarbij zowel de instruktie executie unit als de ALU s uitgevoerd zijn door middel van pipelines ieder met een aantal pipeline sekties. Vraag: Een pipeline stall kan niet worden veroorzaakt door: a. een branch instruktie b. een data afhankelijkheid tussen instrukties c. een ALU die meer dan 1 pipeline sektie heeft d. een cache miss 7
Opgave 27 (deel 2) Welke van de onderstaande uitspraken zijn juist? Een superscalar processor architektuur heeft geen pipeline sekties. Een delayed branch maakt het mogelijk om ná de branch instruktie en vóór de feitelijke branch,niet van de branch afhankelijke en noodzakelijke instrukties uit te voeren. Opgave 28 (deel 2) Een computer systeem met een Non Uniform Memory Architecture (NUMA) heeft als eigenschap dat a. er cache geheugens tussen de processor en het hoofdgeheugen geplaatst zijn b. de toegangstijd tot een geheugenlokatie afhankelijk is van de fysieke plaatsing van die geheugenlokatie c. iedere processor een verschillend aantal geheugen lokaties heeft d. iedere processor zijn eigen geheugen heeft Opgave 29 (deel 2) Gegeven de twee volgende uitspraken: I. Het expliciet aangeven in een instructie dat de conditie codes beinvloed worden na de operatie gedefinieerd in de instructie, heeft onder meer als doel dat pipeline stalls gemakkelijker kunnen worden voorkomen II. Delayed branchin is een techniek om bij branch instructies vertraging in de pipelines zoveel mogelijk te voorkomen Zijn deze uitspraken I II 8
Opgave 30 (deel 2) Beschouw de volgende uitspraken: RISC machines hebben een microprogramma. RISC machines hebben een vaste instruktielengte. Van deze uitspraken is: einde tentamen 9