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 Esonero del 7 luglio 2005 Esercizio 1 (punti 4) Le seguenti microistruzioni implementano l istruzione IJVM IINC varnum const che somma una constante (const) a una variabile locale (varnum). Completare le parti mancanti. H = MAR = MBRU + H; = MDR = MBR + H; wr; goto Main1 Esercizio 2 (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 e F 1 è la somma 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 3 (punti 3) 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): 0.5 nsec.; funzionamento della ALU e dello shifter ( y): 1.5 nsec.; propagazione dei risultati ai registri ( z): 1 nsec.; che la larghezza dell impulso di clock è 0.5 nsec. 1

2 Questa macchina può funzionare a 100 MHz? 200 MHz? 300 MHz? Esercizio 4 (punti 3+1) Scrivere la sequenza di istruzioni IJVM tale 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 nel frame di allocazione delle variabili locali : x = x - y; if (x < 0) x = 0; y = y - 1; Dire quanti byte occupa tale frammento di codice IJVM. Esercizio 5 (punti 3) Si consideri l istruzione IJVM ISTORE varnum che effettua il pop di una parola dallo stack e la memorizza in una variabile locale. Riordinare le seguenti microistruzioni affinché implementino correttamente l istruzione suddetta per l architettura Mic MAR = MBRU + H 2. TOS = MDR; goto Main1 3. H = LV MDR = TOS; wr 6. SP = MAR = SP - 1; rd Esercizio 6 (punti -1, 4) Si considerino le varie modalità di indirizzamento. a) Un esempio di indirizzamento di tipo immediato è quella dell istruzione IJVM BI- PUSH 1. b) Un esempio di indirizzamento di tipo a stack (o zero indirizzi) è quella dell istruzione IJVM GOTO L0. c) Nell indirizzamento di tipo diretto l indirizzo in memoria a cui reperire l informazione si determina sommando due valori di cui uno solitamente contenuto in un registro mentre l altro fornito nell istruzione stessa. d) Nell indirizzamento di tipo indiretto l indirizzo in memoria a cui reperire l informazione è contenuto nell istruzione stessa. e) Nell indirizzamento di tipo indicizzato l indirizzo in memoria a cui reperire l informazione si determina sommando due valori di cui uno solitamente contenuto in un registro mentre l altro fornito nell istruzione stessa. f) Un esempio di indirizzamento di tipo indicizzato è quella dell istruzione IJVM BI- PUSH 1. 2

3 Esercizio 7 (punti -1, 4) Si consideri l architettura denominata Mic-2. a) Il control store contiene un numero di microistruzioni superiore rispetto all architettura Mic-1 ma inferiore in termini di lunghezza della singola microistruzione. b) Il control store contiene un numero di microistruzioni inferiore rispetto all architettura Mic-1 ma superiore in termini di lunghezza della singola microistruzione. c) Dispone di una unità per l esecuzione in parallelo del caricamento delle istruzioni (prefetch). d) L operando di sinistra dell ALU (bus A) è implicito, in quanto fornito sempre dal registro H. e) L ALU effettua l incremento del registro PC per reperire l istruzione successiva. f) In generale, i tempi di preparazione dei segnali di controllo ( w), di caricamento del contenuto di un registro sul bus B ( x), di funzionamento della ALU e dello shifter ( y), di propagazione dei risultati ai registri ( z) e la larghezza dell impulso di clock sono assunti più brevi rispetto a quelli dell architettura Mic-1. Esercizio 8 (punti -1, 4) Si considerino i calcolatori che implementano un instruction set di tipo CISC rispetto a quello di tipo RISC. a) In generale, i primi riescono a mettere in esecuzione un numero maggiore di istruzione rispetto ai secondi a parità di tecnologia utilizzata. b) In generale, i primi richiedono che gli operanti (sorgenti e destinazione) di gran parte delle istruzioni siano forniti esclusivamente dai registtri. c) In generale, nei secondi l esecuzione delle istruzioni è divisa in molte fasi, ognuna delle quali viene gestita da un pezzo di hardware dedicato in modo che tutto possa funzionare in parallelo. d) In generale, nei primi viene adottata la tecnica del pipeline per avviare un numero maggiore di istruzioni in esecuzione rispetto ai secondi a parità di tecnologia utilizzata. e) In generale, i secondi affidano al compilatore il lavoro di riorganizzare le istruzioni affiché sia possibile sfruttare l esecuzione parallela delle istruzioni (risoluzione delle dipendenze tra istruzioni). f) I calcolatori che implementano un instruction set di tipo RISC sono nati negli anni 90. Esercizio 9 (punti -1, 4) Si consideri il processo di assemblaggio a due passi e il linguaggio assembler (o assembly). a) Nel primo passo il processo di assemblaggio colleziona le informazioni riguardanti i simboli di variabili e le etichette di salto presenti per programma assembler. 3

4 b) Ogni istruzione assembly ha una corrispondenza uno ad uno con le istruzioni a livello ISA. c) In generale, ogni istruzione assembly ha una corrispondenza uno a molti con le istruzioni a livello ISA. d) Compito del processo di assemblaggio è quello di sostituire ogni nome simbolico di istruzione con il suo codice binario e di sostituire i riferimenti simbolici con riferimenti binari. e) Nel secondo passo il processo di assemblaggio colleziona le informazioni riguardanti i simboli di variabili e le etichette di salto presenti per programma assembler. f) 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. 4

5 Esonero di Architetture degli Elaboratori del 27/5/2005 MODULO RISPOSTE Cognome: Matricola: Nome: Corso: 1. (Punti 4) 2. (Punti 3) H = MAR = MBRU + H; = MDR = MBR + H; wr; goto Main1 Istruzione MAL: 3. (Punti 3) 100 MHz 200 MHz 300 Mhz 4. (Punti 3+1) Codice: Numero byte: 5. (Punti 3) Sequenza corretta: 5

6 6. (Punti -1, 4) a b c d e f 7. (Punti -1, 4) a b c d e f 8. (Punti -1, 3) a b c d e f 9. (Punti -1, 4) a b c d e f 6

7 Esonero di Architetture degli Elaboratori del 7/7/2005 SOLUZIONI Cognome: Matricola: Nome: Corso: 1. (Punti 4) 2. (Punti 3) H = LV MAR = MBRU + H; rd H = MDR MDR = MBR + H; wr; goto Main1 Istruzione MAL: TOS = MDR = MDR + H; wr; goto Main1 3. (Punti 3) 100 MHz 200 MHz 4. (Punti 3+1) Codice: ILOAD 1 ILOAD 2 ISUB ISTORE 1 ILOAD 1 IFLT L0 GOTO L1 L0: BIPUSH 0 ISTORE 1 L1: ILOAD 2 BIPUSH 1 ISUB ISTORE 2 Numero byte: (Punti 2) Sequenza corretta: 3, 1, 5, 6, 4, 2 7

8 6. (Punti -1, 4) a e 7. (Punti -1, 4) b c 8. (Punti -1, 4) c e 9. (Punti -1, 4) a b d f 8