PROVA SCRITTA DEL MODULO DI. CORSI DI LAUREA IN INGEGNERIA BIOMEDICA INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA ED INFORMATICA 17 luglio 2018

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1 PROVA SCRITTA DEL MODULO DI CORSI DI LAUREA IN INGEGNERIA BIOMEDICA INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA ED INFORMATICA 7 luglio 28 NOME: COGNOME: MATRICOLA: ESERCIZIO (8 punti) Un circuito sequenziale presenta un ingresso, una uscita e può essere rappresentato con il grafo egli stati in figura. Si richiee i progettare la corrisponente rete sequenziale utilizzano FF-JK. Calcolare le forme minime per le variabili i eccitazione ei flip flop e l uscita usano le mappe i Karnaugh. ESERCIZIO 2 (4 punti) I trasferimenti i parole a/alla memoria i un calcolatore sono coificate utilizzano il coice i Hamming. Si consieri la stringa i 2 bit 0 (il bit meno significativo è a sinistra), risultato ella coifica i una parola i N bit secono il coice i Hamming.. ( punto) Calcolare N, supponeno i aver fatto uso el numero minimo i bit i controllo necessario per una stringa i 2 bit; 2. (3 punti) inicare eventuali errori nella stringa coificata, specificano quale ei bit è stato alterato. ESERCIZIO 3 (8 punti) Implementare una proceura in Assembly MIPS che ati l inirizzo iniziale i un vettore v in $4 e la sua imensione N in $5, restituisca il minimo valore contenuto nel vettore in $6. ESERCIZIO 4 (6 punti) Si consieri una memoria primaria costituita a 32 parole inirizzabili e a una cache formata a quattro parole.. (2 punti) Spiegare come vengono interpretati gli inirizzi logici per recuperare l informazione contenuta nella cache nel caso venga usata la moalità i inirizzamento iretto con blocchi i ue parole. 2. (4 punti) Ipotizzano la cache vuota all istante iniziale, inicare lo stato finale ella cache e il numero i hit nel caso vengano inoltrate le seguenti chiamate (inirizzi espressi in ecimale, primo inirizzo 0): 4, 6, 6, 5,, 3, 7, 6, 3, 6. ESERCIZIO 5 (7 punti) Si consieri un calcolatore in cui la CPU esegue 0 5 istruzioni/s. L esecuzione i una istruzione richiee 5 cicli i clock, 3 ei quali tengono occupato il bus i sistema. Si ipotizzi che il 75% ell Instruction Rate sia usato alla CPU per eseguire programmi che non contengono trasferimenti i I/O. L'ampiezza ella linea ati el bus è pari a 32 bit.. (4 punti) Calcolare la massima frequenza i trasferimento ati ottenibile (espressa in kb/s) nel caso in cui si usi la moalità transparent DMA. Si ipotizzi che una operazione i lettura/scrittura ella memoria richiea un ciclo i clock e che una parola sia pari a 32 bit. 2. (3 punti) Si escrivano in moo chiaro e sintetico le ifferenze tra il sistema i arbitraggio centralizzato e quello istribuito, faceno particolare riferimento ai sistemi i gestione elle periferiche aisy chain e a richieste inipenenti.

2 ESERCIZIO Per risolvere l esercizio è sufficiente sapere scrivere le tabelle elle transizioni facilmente ricavabili al grafo egli stati. Innanzi tutto scriviamo la tabella i eccitazione ei ue flip flop richiesti, il JK e il T: Tabella i eccitazione i un flip-flop JK Q(t) Q(t+) J K Inicano con A, B, C le variabili i stato, con X l ingresso e con Z l uscita, la relativa tabella elle transizioni è: A B C A JA KA B JB KB C JC KC Z X= D D D D 0 0 D D D D D D 0 D D D D 0 0 D 0 0 D D D D D D D D D 0 0 D D D D D D D D D 0 D D D D D D D D D 0 X= D 0 0 D 0 0 D 0 0 D 0 0 D 0 D D 0 D 0 0 D D D 0 0 D D D D 0 0 D D D D D D D D D 0 0 D D D D D D D D D 0 D D D D D D D D D 0 Si noti che nel caso ell uscita non è stato usato il on t care, per rispettare il vincolo i progetto richieente che tale variabile assuma il valore solo ove inicato nel grafo egli stati. Calcolatori Elettronici 2

3 Possiamo ora isegnare le mappe i Karnaugh: 0 0 J A B X K A 0 0 J B C X A K B 0 0 J C A B X AX K C X Calcolatori Elettronici 3

4 0 Z X A Calcolatori Elettronici 4

5 ESERCIZIO 2. Deve essere rispettata la conizione: K 2 N K (), ove K è il numero i bit i controllo inseriti. Esseno N + K = 2, si evince alla () che il numero minimo i bit i controllo richiesto è 4. Da cui N = Nella coifica i Hamming, la sequenza in ingresso presenta la seguente struttura: c0 c b0 c2 b b2 b3 c3 b4 b5 b6 B Dove c0 c3 sono i quattro bit costituenti il vettore i controllo, e b0 b7 gli otto bit trasmessi. La sequenza ricevuta è 0. Per verificare la presenza i un errore, obbiamo ricalcolare il vettore i controllo a partire alla sequenza ricevuta. Si ha: c 0 = b0 b b3 b4 b6 = 0 c = b0 b2 b3 b5 b6 = c 2 = b b2 b3 b7 = 0 c 3 = b4 b5 b6 b7 = Il passo successivo è calcolare il vettore i errore ato alla ifferenza ei vettori i controllo c e c (ricoriamo che somma e ifferenza tra bit proucono lo stesso risultato): e0 = c0 c 0 = 0 e = c c = 0 e2 = c2 c 2 = 0 e3 = c3 c 3 = 0 Poiché il vettore risultante è nullo, non vi sono errori nella stringa i 2 bit ata. Calcolatori Elettronici 5

6 ESERCIZIO 3 $4 v[0]; $5 N max: ai $29, $29, -6 sw $4, 0($29) sw $8, 4($29) sw $9, 8($29) sw $0, 2($29) lw $6, 0($4) #assumo che min <- v[0] ai $8, $0, #inizializza i= ai $4, $4, 4 #calcola in $4 <- &v[]=&v[0]+4 for: beq $8, $5, exit #i==n, exit lw $9, 0($4) #carico v[i] in $9 slt $0, $9, $6 #$9 < $6 ->$0 bne $0, $0, min #se $0!= 0, aggiorno il min j inc #altrimenti salto a inc min: move $6, $9 inc: ai $8, $8, #i++ ai $4, $4, 4 #&v[i]++ j for exit: lw $4, 0($29) lw $8, 4($29) lw $9, 8($29) lw $0, 2($29) ai $29, $29, 6 jr $3 Calcolatori Elettronici 6

7 ESERCIZIO 4.. Memoria inirizzabile: 32 parole = 2 5 parole 5 bit i inirizzamento <TAG 3 bit> <Cache Inex bit> <Offset bit> 2. Nel seguito, è isegnata la cache i quattro parole, e il suo stato finale. Con linee tratteggiate inichiamo la separazione tra un blocco e il successivo, con linee continue la separazione tra ue insiemi Tale stato finale è ovuto alle seguenti inamiche. La prima riga in tabella riporta la parola chiamata, l ultima il verificarsi i un hit h h h Hit ratio: 3/0 ESERCIZIO 5. Nel caso i 'trasparent DMA' posso trasferire i ati tutte le volte che il bus i sistema è libero. Nel caso in esame questo tempo è pari alla somma el 25% el tempo lasciato libero all'esecuzione i istruzioni che non coinvolgono I/O, più i ue cicli/istruzione in cui il bus è libero. Pertanto urante il 75% el tempo posso trasferire una parola/istr.: parole/istr 0 5 istr./s = parole/s Nel restante 25% el tempo posso trasferire 5 parole/istr.: parole/istr. 0 5 istr./s = parole/s In totale, nel caso i trasferimento con DMA la velocità totale i trasferimento è pari a: ( ) 0 5 parole/s = parole/s = kb/s 2. Si veano le ispense el corso. Calcolatori Elettronici 7