Corso di Laurea in Informatica Architetture degli Elaboratori

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1 Corso di Laurea in Informatica Architetture degli Elaboratori Corsi A e B Scritto del 3 aprile 2006 Esercizio 1 (punti 3) Considerare una codifica su 8 bit in complemento a due e rappresentare i seguenti numeri A = 101 e B = 28. Eseguire, inoltre, le operazioni che seguono in binario segnalando, qualora si verifichi, la presenza di overflow. (a) A + B (b) A - B (c) A and B (d) A or B Esercizio 2 (punti 3) Con a disposizione 10 Mbyte di memoria indicare: (a) quante pagine di un documento solo testuale sia possibile memorizzare supponendo che ogni pagina del documento sia composta da 20 righe, che ogni riga abbia 64 caratteri e che ogni carattere sia codificato in UNICODE. (b) Quante immagini non compresseda pixel con 256 livelli di grigio è possibile memorizzare. (c) Quanti secondi di musica è possibile registrare su un CD tenendo conto che si sommano due registrazioni (stereofonia), che il campionamento del segnale è di campioni al secondo, e che occorrono 16 bit per quantizzare un campione. Esercizio 3 (punti 2) Si supponga che nel Mic-1 i sottocicli del ciclo di clock richiedano i seguenti tempi: preparazione dei segnali di controllo ( w): 1 nsec.; caricamento del contenuto di un registro sul bus B ( x): 1 nsec.; funzionamento della ALU e dello shifter ( y): 3 nsec.; propagazione dei risultati ai registri ( z): 1 nsec.; che la larghezza dell impulso di clock è 1 nsec. Dire quale è la frequenza in MHz massima alla quale questa macchina può funzionare. 1

2 Esercizio 4 (punti -1, 4) Nell architettura Mic-2 : a) non è necessario che almeno uno degli operandi dell ALU debba provenire dal registro H; b) l IFU è introdotta allo scopo di ridurre i tempi di accesso alla memoria centrale; c) l Istruction Fetch Unit (IFU) incrementa il valore del registro P C e recupera dalla memoria 4 byte alla volta ; d) per incrementare il registro PC viene sempre utilizzata l ALU; e) l offset di 2 byte presente nell istruzione IJVM GOTO offset viene prelevato in direttamente dal registro MBR2; f) il microprogramma del Mic-2 è identico al microprogramma del Mic-1. Esercizio 5 (punti -1, 4) Si consideri l architettura Mic-1. a) Nel registro MDR vengono memorizzate istruzioni nelle fase di fetch. b) Nel registro MAR vengono memorizzati solo indirizzi utilizzati durante la fase di fetch. c) Nel registro MDR vengono memorizzate i dati nella fase di read. d) Nel registro MAR vengono memorizzati indirizzi quando si tratta di operazioni di lettura e scrittura di dati tra CPU e memoria centrale. e) Nel registro MBR vengono memorizzate istruzioni nella fase di fetch. f) L ALU svolge attività di sincronismo con i vari dispositivi. Esercizio 6 (punti 3) Si considerino i seguenti intervalli di numeri interi: i) [ 16; 16] ii) [ 16; 15] iii) [0; 15] iv) [0; 16] v) [ 15; 15] vi) [ 15; 16] vii) [0; 32] Si dica quale è il range più ampio tra quelli elencati nei seguenti casi: a) 5 bit, utilizzando il complemento a 2. b) 5 bit, utilizzando il complemento a 1. c) 5 bit, utilizzando la rappresentazione eccesso alla 16. d) 5 bit, utilizzando la rappresentazione grandezza e segno. 2

3 e) 5 bit. f) 5 bit, utilizzando la rappresentazione eccesso alla 15. Esercizio 7 (punti 3) Scrivere la sequenza di istruzioni IJVM tale che sia la traduzione corretta del frammento di programma Java supponendo che le variabili x e y sono memorizzate nelle posizioni 0 e 1 nel frame di allocazione delle variabili locali. while (x < 0) { x = x - y; y = y + 1; } Esercizio 8 (punti 2) Sapendo che la codifica ASCII standard per il carattere C è , per il carattere I è , per il caratere A è e per il carattere O è , si riporti la rappresentazione esadecimale di una parola formata da 4 byte nel caso in cui un elaboratore adotti la rappresentazione: (a) big endian; (b) little endian Esercizio 9 (punti 3, -1) MODIFICARE Considerare i contenuti di memoria riportati nella tabella seguente (in esadecimale): Indirizzo 0x00 0x04 0x08 0x12 0x16 Valore 0x24 0x16 0x00 0x08 0x12 Supponendo una macchina ad un indirizzo dotata di accumulatore ACC, indicare quali tra le seguenti affermazioni sono vere: a) L istruzione LOAD IMMEDIATE 0x16 carica in ACC il valore 18 (in base 10) b) L istruzione LOAD IMMEDIATE 0x16 carica in ACC il valore 22 (in base 10) c) L istruzione LOAD DIRECT 0x12 carica in ACC il valore 0x08 d) L istruzione LOAD DIRECT 0x12 carica in ACC il valore 0 e) L istruzione LOAD INDIRECT 0x04 carica in ACC il valore 18 (in base 10) f) L istruzione LOAD INDIRECT 0x04 carica in ACC il valore 0x08 3

4 Esercizio 10 (punti 3) Le seguenti microistruzioni implementano l istruzione IJVM SWAP che effettua il pop di una parola dallo stack e la memorizza in una variabile locale. Completare le parti mancanti. H = LV MAR = - 1; rd MDR = SP H = MDR; MDR = TOS MAR = SP - TOS = ; goto Main1 ; wr Esercizio 11 (punti -1, 3) Si considerino le varie modalità di indirizzamento presenti nell ISA IJVM e l architettura Mic-1: (a) l indirizzamento viene detto immediato se il dato viene letto attraverso il registro MBR; (b) l indirizzamento viene detto immediato se il dato viene letto attraverso il registro MDR; (c) l istruzione IADD è detta a zero indirizzi ; (d) la modalità di indirizzamento dell istruzione ILOAD varnum è indicizzata al program counter; (e) la modalità di indirizzamento dell istruzione GOTO offset è indicizzata al program counter; (f) la modalità di indirizzamento dell istruzione BIPUSH byte è diretta poichè carica direttamente il valore specificato da byte sul top dello stack. 4

5 Scritto di Architetture degli Elaboratori del 3/4/2006 MODULO RISPOSTE Cognome: Matricola: Nome: Corso: 1. (Punti 3) (a) A = (b) B = (c) A + B = (d) A - B = (e) A and B = (f) A or B = 2. (Punti 3) (a) pagine: (b) immagini: (c) secondi: 3. (Punti 2) MHz: 4. (Punti -1, 4) a b c d e f 5. (Punti -1, 4) a b c d e f 6. (Punti 3) (a) Range: (b) Range: (c) Range: (d) Range: (e) Range: (f) Range: 5

6 7. (Punti 3) La sequenza di istruzioni IJVM è: 8. (Punti 2) (a) big endian: (b) little endian 9. (Punti 3, -1) a b c d e f 10. (Punti 3) MAR = - 1; rd MDR = SP H = MDR; MDR = TOS MAR = SP - TOS = ; goto Main1 ; wr 11. (Punti 3, -1) a b c d e f 6

7 Scritto di Architetture degli Elaboratori del 20/12/2005 Cognome: Matricola: SOLUZIONI Nome: Corso: 1. (Punti 3) (a) A = (b) B = (c) A + B = (d) A - B = overflow (e) A and B = (f) A or B = (Punti 3) (a) pagine: 4096 (b) immagini: 64 (c) secondi: (Punti 2) MHz: 4. (Punti -1, 4) a b c e 5. (Punti -1, 4) c d e 6. (Punti 3) (a) Range: [-16; 15] (b) Range: [-15; 15] (c) Range: [-16; 15] (d) Range: [-15; 15] (e) Range: [0; 32] (f) Range: [-15, 16] 7. (Punti 3) La sequenza di istruzioni IJVM è: L0: ILOAD 0 IFLT L1 GOTO L2 L1: ILOAD 0 ILOAD 1 ISUB ISTORE 0 7

8 IINC 1 1 GOTO L0 L2: (Punti 2) (a) big endian: F (b) little endian: 4F (Punti 3, -1) a d e 10. (Punti 3) 11. (Punti 3, -1) MAR = SP - 1; rd MDR = SP H = MDR; wr MDR = TOS MAR = SP - 1; wr TOS = H; goto Main1 a c e 8