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 20 dicembre 2005 Esercizio 1 (punti 2) Considerare una codifica su 8 bit in complemento a due e rappresentare i seguenti numeri A = 120 e B = 30. 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 2) Considerare una rappresentazione in virgola mobile normalizzata su 16 bit, di cui 1 per il segno, 5 bit per l esponente ed i rimanenti bit per la mantissa (ossia la mantissa M è un numero minore di 1 e maggiore o uguale a 2 1 = 0, 5). Rappresentare il numero X = 230, 25 tenendo conto che la codifica dell esponente è in complemento a due. Il numero X è rappresentabile esattamente? Esercizio 3 (punti 3) Si vuole utilizzare un CD musicale per memorizzare una compilation di 20 canzoni, dove mediamente ogni canzone dura 4 minuti e 16 secondi. La registrazione viene effettuata utilizzando un campionamento del segnale di campioni al secondo, ciascuno di 1 byte. Indicare qual è la capacità minima del CD necessaria per memorizzare l intera compilation. Esercizio 4 (punti 3) Considerare il circuito rappresentato nella seguente figura: Ricavare la tabella di verità e dire quale funzione booleana realizza il circuito. 1

2 Esercizio 5 (punti 3) Si supponga di adottare l algoritmo di Hamming per la realizzazione di un codice di correzione degli errori che permetta la correzione di errori di un bit. Indicare nella seguente sequenza di bit ricevuta via rete: a) Quali sono i bit di controllo, b) Per ogni bit di controllo, quali solo i bit controllati. Verificare inoltre la sequenza e correggerla in caso di errore. Nota: il bit di parità è pari. Esercizio 6 (punti 3, -1) 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 Esercizio 7 (punti 3) Data la seguente configurazione di bit del registro MIR dell architettura Mic-1: NEXT ADDRESS: JMPC, JAMN, JAMZ: 000 SLL8, SRA1: 00 F 0, F 1, ENA, ENB, INVA, INC: H, OPC, TOS, CPP, LV, SP, PC, MDR, MAR: WRITE, READ, FETCH: 100 Bus B: 0000 specificare in formato MAL la microistruzione in esecuzione sapendo che l indirizzo NEXT ADDRESS corrisponde all etichetta Main1, che l operazione corrispondente a F 0, F 1, ENA, ENB, INVA e INC è data dalla seguente tabella 2

3 F 0 F 1 ENA ENB INV A INC F unzione A B A B A + B A + B A B B A B A A AND B A OR B e che i registri sul bus B sono codificati nel seguente modo: MDR (0), PC (1), MBR (2), MBRU (3), SP (4), LV (5), CPP (6), TOS (7), OPC (8). Esercizio 8 (punti 3) Si consideri l istruzione IJVM SWAP che scambia le due parole in cima allo stack. Riordinare le seguenti microistruzioni affinché implementino correttamente l istruzione suddetta per l architettura Mic-1. (a) PC = PC + 1; fecth (b) PC = PC + 1; fetch (c) H = MDR (d) MDR = MBR + H; wr; goto Main1 (e) H = LV (f) MAR = MBRU + H; rd Esercizio 9 (punti 3) Scrivere la sequenza di istruzioni IJVM che sia la traduzione corretta del frammento di codice Java seguente e sapendo che le variabili x e y sono memorizzate nelle posizioni 1 e 2 del frame di allocazione delle variabili locali: while (x < y) x = x + y; y = x; Dire quanti byte occupa tale frammento di codice IJVM. 3

4 Esercizio 10 (punti -1, 4) Si consideri il processo di assemblaggio a due passi e il linguaggio assembler (o assembly). (a) In generale, ogni istruzione ISA ha una corrispondente istruzione mnemonica in linguaggio assembler. (b) In generale, nel primo passo il processo di assemblaggio genera il programma oggetto e, se possibile, stampa il listato. (c) In generale, durante il processo di assemblaggio il codice binario delle istruzioni sono sostituiti con il corrispondente nome simbolico assembler e i riferimenti binari sono sostituiti con i riferimenti simbolici. (d) In generale, nel primo passo il processo di assemblaggio colleziona le informazioni riguardanti i simboli di variabili e le etichette di salto presenti per programma assembler. (e) Il processo di assemblaggio a due passi ha lo scopo di risolvere il problema del riferimento in avanti, ossia il riferimento ad un simboli la cui definizione avviene in un secondo tempo. (f) In generale, nel secondo passo il processo di assemblaggio genera il programma oggetto e, se possibile, stampa il listato. Esercizio 11 (punti -1, 4) Nell architettura Mic-2: (a) Il microprogramma del Mic-2 è identico al microprogramma del Mic-1 (b) L offset di 2 byte presente nell istruzione IJVM GOTO offset viene prelevato direttamente dal registro MBR2. (c) L Istruction Fetch Unit ha tra i suoi compiti quello di incrementare il registro MAR. (d) Per incrementare il registro PC viene sempre utilizzata l ALU. (e) Almeno uno degli operandi dell ALU deve provenire dal registro H (f) Il byte indirizzato dal registro Program Counter è sempre presente nel registro MBR2 e MBR1. 4

5 Scritto di Architetture degli Elaboratori del 20/12/2005 MODULO RISPOSTE Cognome: Matricola: Nome: Corso: 1. (Punti 2) (a) A = (b) B = (c) A + B = (d) A - B = (e) A and B = (f) A or B = 2. (Punti 2) (a) bit segno: (b) bit esponente: (c) bit mantissa: (d) Rappresentabile in modo esatto? 3. (Punti 3) Risposta: 4. (Punti 3) 5

6 5. (Punti 3) Bit di controllo: Bit di controllo & Bit controllati: La sequenza corretta è: 6. (Punti 3, -1) a b c d e f 7. (Punti 3) L istruzione MAL è: 8. (Punti 3) La sequenza corretta è: 9. (Punti 2) 10. (Punti 4, -1) a b c d e f 11. (Punti 4, -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 2) (a) A = (b) B = (c) A + B = (d) A - B = (overflow) (e) A and B = (f) A or B = (Punti 2) (a) bit segno: 1 (b) bit esponente: (c) bit mantissa: (d) E rappresentabile esattamente. 3. (Punti 3) Risposta: 320 Mbyte 4. (Punti 3) Tabella di verità: A B C D Il circuito e un multiplexer su 1 bit. Il segnale di controllo e l input C ed i due bit in input A e B. Se C=0 l uscita ha il valore di A, viceversa, se C=1 l uscita ha il valore di B. 5. (Punti 3) Bit di controllo: 1, 2, 4, 8 Bit di controllo Bit controllati 1 1, 3, 5, 7, 9, , 3, 6, 7, 10, , 5, 6, 7, , 10, 11, 12 La sequenza corretta e : (Punti 3, -1) b c e 7

8 7. (Punti 3) L istruzione MAL è: MDR = TOS = MDR - H; wr; goto Main1 8. (Punti 3) La sequenza corretta è: e-f-a-c-b-d, oppure e-f-b-c-a-d 9. (Punti 3) L0: ILOAD 1 ILOAD 2 ISUB IFLT L1 GOTO L2 L1: ILOAD 1 ILOAD 2 IADD ISTORE 1 GOTO L0 L2: ILOAD 1 ISTORE 2 Il codice è composto di 25 byte. 10. (Punti 4, -1) a d e f 11. (Punti 4, -1) b f 8