Computerorganisatie INF/TEL (233) februari 2, 9. 2.3 uur 8 bladzijden met 9 opgaven 3 bladzijden met documentatie Let op: Vul het tentamenbriefje volledig in (d.w.z. naam, studentnummer, naam vak, vakcode, naam docent Kokkeler/Molenkamp ) en zorg er ook voor dat de kopieën goed leesbaar zijn. Er wordt punt in mindering gebracht op het eindcijfer indien dit niet zorgvuldig is gedaan. Aanwijzingen bij het maken van het tentamen:. Beantwoord de vragen uitsluitend op de aangegeven plaatsen op dit vragenformulier 2. Vul op de eerste bladzijde uw naam, opleiding en studentnummer in. 3. Vul op de overige bladzijden uw naam in. 4. Lever altijd alle bladzijden in (documentatie mag worden meegenomen). 5. Tijdens dit tentamen is alleen het gebruik van schrijfgerei en een rekenmachine toegestaan. Andere schriftelijke bronnen en apparatuur (organizers, laptops, etc.) zijn verboden. Naam:... Studentnummer:... Opleiding:... Voor dit tentamen krijgt je maximaal 85 punten van de punten. Voor de opdrachten computerorganisatie krijg je of 5 punten. Is het onderdeel opdrachten computerorganisatie voor het tentamen ingeleverd: Antwoorden zijn afgedrukt!!!!!!! OPGAVE : 3 + 5 = 8 PUNTEN Gegeven is de formule voor Z (de som van mintermen zijn gegeven). Met F wordt aangegeven waar de functie Z is en d geeft de don t care s aan. F(A,B,C) = m(,, 2, 4), d(a,b,c) = m(6) a) Geef een minimale logische formule voor Z als sum-of-products (SOP). SOP Z = Z=!A.!B +!C F(A,B,C,D) = m(5, 6, 7,, 3), d(a,b,c,d) = m(, 5) b) Geef een minimale logische formule voor Z als sum-of-products (SOP). SOP Z = B.D +!A.B.C + A.!B.C.!D
OPGAVE 2 4 +4 +3 = PUNTEN a) Converteer het niet gehele decimale getal 25,5625 naar octaal en hexadecimaal. Octaal: 373,44 Hexadecimaal: FB,9 b) Wat is voor een 8-bits processor het bitpatroon van het decimale getal -24 in achtereenvolgens Signed Magnitude notatie, -complement notatie en 2-complement notatie? Signed Magnitude: -complement: 2-complement: c) Bij 8-bits 2-complement notatie: wat is het kleinste positieve decimale getal dat bij het decimale getal -2 opgeteld moet worden opgeteld zodanig dat de opteller een Carry-Out genereert? Antw: = 24d OPGAVE 3 5 + 2 = 7 PUNTEN F =X.Y.Z + X.Y.Z + X.Y.Z a) Bepaal middels formulemanipulatie het complement van F zodat producten van somtermen ontstaan. In het antwoord mogen alleen de inverse van enkelvoudige variabelen voorkomen. TIP: werk dit eerst uit op kladpapier! Antw.!F=!(!X.Y.!Z + X.!Y.Z + X.Y.Z) =!(!(!X.Y.!Z).!( X.!Y.Z).!(X.Y.Z)=!F = (X+!Y+Z).(!X+Y+!Z).(!X+!Y+!Z) b) Welke theorema heb je hierbij gebruikt? Antw. De Morgan 2
Naam:.. OPGAVE 4 Gegeven zijn de functies: F = A + B + A B C F 2 = A + B + C 7 PUNTEN Beschikbaar is een PLA met vier ingangen en drie uitgangen, bestaande uit vier programmeerbare AND-poorten, twee programmeerbare OR-poorten met vier ingangen en een programmeerbare uitgangsinverter. a) Zet kruisjes in de AND, OR en inversie matrix zodat de gewenste functies gerealiseerd worden. A B C A B 2 A C X Fuse intact 3 B C C C B B A A 4 A B C F F2 OPGAVE 5: 5 PUNTEN Een disassembler kan van machinecode weer assembly maken. Geef van onderstaande machine de daarbij behorende assembly voor de instrcutieset van de simpele processor (zie documentatie) Adres (hex) Machinecode (hex) Assembly 2, 4 load R,4 2 4 6 8 A C E 2 22, 23, 2, D, 4 B4, 2 52, 24 5, 3 B, 8 C, load R2, load R3, load R, load R4,[R] jmpeq R4=R,2 addi R2,R2,R4 addi R,R,R3 jmp 8 halt 3
OPGAVE 6: 5 +2 + 5 + 5 = 7 PUNTEN Gegeven het volgende toestandsdiagram: S S Start state: S Input: X Output: Y S2 S3 a) Vul voor het gegeven toestandsdiagram deze tabel in. Present Next State State Y X= X= S S S S S S3 S2 S S2 S3 S2 S b) Is de gegeven toestandsmachine een Moore of Mealy machine? Motiveer uw antwoord. Moore/Mealy: Moore Motivatie: uitgang onafh. van input 4
Naam:.. Gegeven is de volgende toestandstabel voor een synchrone sequentiële machine met vier toestanden S, S, S2 en S3, met ingangen X en X2 en uitgang Z. De schakeling functioneert volgens de onderstaande tabel. Next state Current X,X2 Output state Z S S S S2 S3 S S S2 S3 S S2 S2 S3 S S S3 S3 S S S2 De schakeling wordt gerealiseerd met twee flipflops, F en F2, waarbij de volgende toestandscodering voor de flipflops (F,F2) wordt gebruikt: S=(,); S=(,); S2=(,); S3=(,). Voor de flipflops worden twee D-flipflops gekozen. c) Vul het Karnaugh-diagram in voor F.D, de D-ingang van flipflop F. F.D X F F2 antwoord X2 d) Leid een eenvoudige logische formule af voor de uitgang Z. Z= F 5
OPGAVE 7: 5 PUNTEN LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_64.all; USE ieee.numeric_std.all; ENTITY vraagstuk IS PORT (a : IN std_logic; b : IN std_logic; clk : IN std_logic; rst : IN std_logic; y : OUT std_logic); END vraagstuk; ARCHITECTURE gedrag OF vraagstuk IS SIGNAL z : std_logic; BEGIN PROCESS(rst,clk) BEGIN IF rst='' THEN z<= ''; ELSIF rising_edge(clk) THEN z<= a AND b; END IF; END PROCESS; y <= z OR b; END gedrag; Teken een minimaal schema van een realisatie van bovenstaande VHDL beschrijving. Er wordt een synchrone schakeling beschreven. Er mag gebruik worden gemaakt van D-flipflops, logische poorten (and,nand,or, nor, xor) en multiplexers. The rst ingang is verbonden met de asynchrone reset ingang van de D-fliplfop (voorzien van een inversie) De D-ingang is verbonden met de logische AND van A en B. De uitgang van de D-flipflop wordt ge-ored met ingang b. Het resultaat is Y. 6
Naam:.. OPGAVE 8: 2+2+2+3+3+3 = 5 PUNTEN De IEEE heeft ook een 64 bits genormaliseerd floating point formaat gedefinieerd met de volgende eigenschappen: - Tekenbit: bit ( is negatief, is positief) - Exponent: bits in excess 23 code - Mantissa: 52 bits en hidden bit. Punt rechts het hidden bit - Er is geen sprake van een genormaliseerd getal als het exponent veld gevuld is met alleen nullen of alleen enen. Geef als antwoord op onderstaande vragen een exact antwoord (gebruik eventueel machten van 2 in het antwoord). a) Maximale decimale waarde van de mantissa 2-2 -52 b) Minimale decimale waarde van de mantissa c) Maximale decimale waarde van de exponent 2 - - -23 = 23 d) Geef de bitrepresentatie van het decimale getal eerste bits rechts van de punt te geven) Tekenbit: Exponent: Mantissa: (.). 9 2? (van de mantissa hoef je alleen de 6 e) Geef een formule voor het verschil tussen twee exact te representeren genormaliseerde floating point getallen? r=2 E-52 f) Hoeveel getallen kunnen exact worden gerepresenteerd als alleen uitgegaan wordt van genormaliseerde getallen? r= (2-2) 2 53 7
OPGAVE 9: 5+5 PUNTEN a) De instructieset van de single cycle processor (zie documentatie) wil men aanpassen. Een van de instructies wordt verwijderd en moet vervangen worden door de instructie: INC[R] met als gedrag mem[r]!mem[r]+ (Register R van de registerfile bevat het geheugenadres waarvan de inhoud met moet worden opgehoogd). Kan deze instructie worden gerealiseerd met de single cycle processor? Motiveer uw antwoord. Kan de INC[R] worden gerealiseerd: Ja/Nee: Nee Motivatie: De data uit het geheugen moet eerst in de registerfile voordat er een bewerking op kan worden uitgevoerd. Kan niet in een klokperiode b) Om te reageren om externe events kan gebruik worden gemaakt van polling en interrupts. Geeft een korte omschrijving van beide methoden. Polling Processor kijkt of er een data o.i.d. is Interrupt Het externe device meldt aan de computer dat er data is. 8