Θεκαηα θαη απαληεζεηο ζεπηεκβξηνπ 2007 (anthix) Απαληεζεηο ζεκαησλ Θέκα 1: (2 κνλάδεο) (α) Γεθαεμαδηθά απνηειέζκαηα ησλ lb lbu lh lhu (big-little endian) κε δεδνκελε ηελ κλήκε από όπνπ θάλνπκε load. Γελ ζεπκακαη ηα αξθηβε λνπκεξα αιια εζησ νηη ζηε κλεκε εηλαη 43 A3 C7 97 Καη ζηνλ $s0 ε δηεπζπλζε ηνπ πξσηνπ byte. Lb $t0, 1($s0) Lbu $t0, 2($s0) Lh $t0, 2($s0) Lhu $t0, 2($s0) t0=0xffffffa3 t0=0x000000c7 (big endian) t0=0xffffc797 (little endian) t0=0x0000a343 (β) απνκόλσζε 16 ςεθίσλ (ηα 21:6 ζπγθεθξηκέλα) από έλα θαηαρσξεηή (SOS, ΟΦΙ ΜΝΗΜΗ!!) θαη εηζαγσγή ηνπο ζε ελαλ λέν ζηα 16 ιηγόηεξα ζεκαληηθά ςεθία (ηα πξώηα 16 λα είλαη 0!), κε 2 εληνιεο MIPS ΜΟΝΟ θαη κε ρξήζε ελόο πξνζσξηλνύ θαηαρσξεηή $t0. Δζησ νηη ηα δεδνκελα εηλαη ζηνλ $s0 Srl $t0, $s0, 6 //δεμηα ινγηθε νιηζζεζε 6 Bits, πιενλ ζεισ λα απνκνλσζηα ηα 16 lsbits Andi $t0, $t0, 0xffff //immediate ινγηθν and κε ηελ 16Bit ζηαζεξα 0xffff (ζην δηαδηθν 1111 1111 1111 1111) Masking. Η ινγηθεο παξμεηο παηξλνπλ επελαζε κεδελνο ηε ζηαζεξα Immediate νπσηε ηα πξσηα 16 Bit ζα κεδεληζηνπλ θαη ζα ιαβνπκε κνλν ηα 16 ηειεπαηαη πνπ καο ελδηαθεξνπλ. Θέκα 2: (2 κνλάδεο) Υινπνίεζε ηνπ παξαθάησ (ςεπδν)θώδηθα ζε 6 ΜΟΝΟ εληνιέο MIPS (θαη κε ρξήζε ελόο ΜΟΝΟ πξνζσξηλνύ θαηαρσξεηή $t0) (έρνπκε όηη g, i, j, h, είλαη απνζεθεπκέλα ζηνπο $s1, $s2, $s3, $s4 αληίζηνηρα θαη ε όηη βάζε(δηεύζπλζε) ηνπ A είλαη ζηνλ $s5):
Loop: g = g - A[i] i = i - j; if( i!= h ) goto Loop Loop: Sll $t0, $s2, 2 //αξηζηεξε ινγηθε νιηζζεζε 2 Bits, t0=i*4 Add $t0, $t0, $s5 //t0=&a[i] δηεπζπλεο ην α[η] Lw $t0, 0($t0) //to=a[i] πεξηερνκελν α[η] Sub $s1, $s1, $t0 // g=g-t0 sub $s2, $s2, $s3 bne $s2, $s4, loop Θέκα 3: (1 κνλάδα) (Απνδόζεηο) Δληνιή πνιιαπιαζηακνύ: 12 θύθινπο CPU - 15% ηνπ πξνγξάκκαηνο Δλνιέο άιισλ πξάμεσλ: 4 θύθινπο CPU - 85% ηνπ πξνγξάκκαηνο (α) Πόζν πνζνζηό ηεο CPU πηάλνπλ νη πνιιαπιαζηαζκνί? (β) Μεησζή θύθισλ πνιιαπιαζηαζκνύ ζε 8 -> αύμεζε θαηά 20% ηνπ ρξόλνπ ελόο θύθινπ. Θα ην θάλαηε? Α) Τσξα απηνζρεδηαδνπκε.. δελ εγγπνκαη ηπη, απια εηζη ην ειπζα εγσ.. Cpu_xronos_i = (cpi_i * ic_i )/rythmos_rologiou Γηαηξσ κε ην ic oιηθν. Cpu_xronos_i / ic = (cpi_i * ic_i / ic )/rythmos_rologiou = (cpi_i * fi )/rythmos_rologiou Οπνπ fi ζρεηηθε ζπρλνηεηα κηαο νκαδαο εληνισλ (δεδνκελν) Τειηθα Cpu_xronos_i = (cpi_i * fi )*(ic /rythmos_rologiou) Οπνπ ic /rythmos_rologiou εηλαη κηα ζηαζεξα πνπ ηελ νλνκαδσ c Cpu_xronos_i = (cpi_i * fi )*c Cpu_xronos_pollaplasiamou = (12 * 0.15 )*c =1.8c Cpu_xronos_olikos = (12*0.15 +4*0.85) *ic /rythmos_rologiou = (1.8c + 3.4c) * c =5.2c Αξα ζηα 5,2c 1.8c 100 x
x=100*1.8*c/5.2*c = 34.6% ηνπ ρξνλνπ. Β) ν λενο Cpu_olikos_Xronos=(8*0.15 + 4*0.85)*ic/neos_rythmos_rologiou Οπνπ λενο_ρξνλνο_θπθινπ_ξνινγηνπ= θπθινο_ρξ_ξνιγηνπ +20%θπθινο_ρξ_ξνινγηνπ=(120/100)*ρξνλνο_θπθινπ ξνινγηνπ=1,2ρξννο_θπθινπ Αξα neos_rythmos_rologiou= 1 / neos_xronos_kykloy rolgioy = 1/(1.2xrnonos) (1/1.2 )* rythmos Cpu_olikos_Xronos=(8*0.15 + 4*0.85)*ic*1.2/rythmos_rologiou=4.6*1.2*c=5.52c αξα κεγαιπηεξνο ρξνλνο εθεηιεζεο ζε ζρεζε εκ πξηλ θαη ε αιιαγε δελ πξεπεη λα γηλεη. Θέκα 4: (2 κνλάδεο) (εξγαζηήξην) Έλα πξόγξακκα ζε assembly. Ηζειε λα πεηο ηη ππνινγίδεη (αξηζκεηηθή παξάζηαζε) θαη ηη απνηέιεζκα βγάδεη (άζθεζε ηνπ Τάθε ζύκηδε ;-)). Τν πξνγξακκα εηαλ.data Alpha:.word 0x00000004 Beta:.word 0x00000005.text.globl main Main: la $t0, alpha //fortwnei dieythynsi Lw $s0, 0($t0) //s0=4 la $t0, beta Lw $s1, 0($t0) //s1=5 Add $t0, $zero, $zero //t0=0 arxikopoiisi Loop: beq $s1, $zero, exit //while s1!=0 addi $s1,$s1,-1 //s1=s1-1 meiwneta kata 1 se kathe epanalipsi add $t0, $t0, $s0 // t0=t0+4 amevalmiti I timi tou kataxwriti s0 j loop exit: add $t0, $t0, 6 //t0=t0+6 add $v0, $t0, $zero //v0=t0 δελ κπνξεζα λα θαηαιαβσ ηη αθξηβο πξνζθεξεη απηνο ν θσδηθαο... δελ ην εθαλα απην ην εξσηεκα. Τν νηη ην αιθα εηλαηα κεηαβειν ζην 4 κε εθαλελ λα ππνςηαζησ νηη κεηξαεη δηαδνρηθεο ζεζεηο κελεο ζε ιεμεηο (4bytes) ν νηη κεηξαεη δηαδνρηθεο εληνιεο (ζηαζεξε θσδηθνπνηεζε mips) αιια απηε ε πξνζζεζε εκ ην 6 ζην ηεινο δλε θαηαιαβαηλσ ηη λνεκα
ερεη... κεηα ε αληηγξαθε ζηνλ $v0 κε εθαλε λα ππνςηαζησ νξηζκα θαπνηαο θιεζεο ζπζηεκαηνο αιια νπηε θ απην θνιιαεη γηαηη ε ηηκε ηνπ v0 εηλαη κεγαιε. Γηα ηελα θξηβεηα ζην Loop ερνπκε 5 επαλαιεςεηο (s1=5,4,3,2,1) θαη ζε θαζεκκηα ην T0 απεαλεη θαηα 4 αξα κεηα ην Loop t0=5*4=20 To=to+6=26 δεθαδηθν = 1*16^1 +10*16^0=1a $v0=0x0000001a Θέκα 5: (3 κνλάδεο) Έδηλε ην ζρήκα ζει. 13.60 Θεο λα θηηάμεηο κηα λέα εληνιή, ηελ new_lw, ε νπνία ζα θάλεη load word, ππνινγίδνληαο ηελ ελεξγό δηεύζπλζε αζξνίδνληαο 2 θαηαρσξεηέο (ην πεξηερόκελό ηνπο). Δπίζεο ζα είλαη ηύπνπ R. (α) Πξέπεη λα αιιάμεη ην θύθισκα? Αλ λαη πεξηγξάςηε ηηο αιιαγέο. (β) Πεξηγξαθή ησλ πεδίσλ ηεο εληνιήο (opcode, rs, rt, θιπ). (γ) Σπκπιήξσζε ζε έλα πηλαθάθη ηηο ηηκέο θάπνησλ ζεκαησλ (RegDst, ALUSrc, RegWrite θιπ) θαη αλαιπηηθή επεμήγεζε ηνπ ηη θάλεη ην θαζέλα. Σύγθξηζε κε ηα αληίζηνηρα ζήκαηα πνπ ζα είρε ε απιή εληνιή lw. A. ην θπθισκα δελ αιιαδεη, ζα εμεγεζνπκε παξαθαησ. Γ. Η εληνιε εηλαη ηππνπ R. Αξα ην opcode=000000 (πξνζδηνξηζκνο απν ην πεδην function) Δηλαη ηππνπ r νπνηε θαηαρσξεηεηο πξννξηζκνπ εηλαη ν rd (regdst=1 ελεξγνπνηεκελν) Θα γξαςνπκε δεδνκελα ζηνλ θαηαρσξεηε πξννξηζκνπ (regwrite=1) Θα ρξεζηκνπνηεζνπκε ηελ alu γηα ηνλ πξνζδηνξηζκνπ ηεο δηεζπλζεο κλεκεο πνπ ζα πξνζπειαζνπκε. Γεπεηεξε εηζνδνο ζηελ alu ζα εηλαη ηα δεδνκελν ηνπ πεγαηνπ θαηαρσξεηε rt (alusrc=0) ( επηζεο Alu op= 10 γηα θαζε εληνιε r) Σηε κελε δελ γξαθνπκε ηηπνηα (memwrite=0) αιια δηαβαδνπκε απν απηελ αξα memread=1. απν ηε κεκε κεηαθεξνπκε δεδνκελα ζηνλ θαηαρσξεηε πξννξηζκνπ αξα memtoreg=1. Β. Η ζπληαμε ηεο εληνιε ζα εηλαη new_lw rd, rs, rt Καη ηα πεδηα ηεο εηλαη (νpcode=000000)(rd)(rt)(rs)(shamt=00000)(function) Τν πεδην function ινγηθα εηλαη ην πηλαθαθη κε ηα ζεκαηα ειεγρνπ πνπ καο δεηαγε λα ζππιεξσζνπκε (δελ ζπκακαη ηε ζεηξα ησξα)
Γηαθνξεο κε ηε Lw (ηππνπ Immediate) Aluscr=1 (εηζνδνο απν ην immediate) Regdst=0 (θαηαρσξεηεο πξννξηζκνπ Rt) Δπηζεο aluop=00 (επηζπκεηηθε ελεξγηα alu add (0010) ) Τα ππνινηπα εηλαη ηδηα.