Gợi ý giải đề thi Kiến trúc máy tính(Đề 1)
Gợi ý giải đề thi Kiến trúc máy tính(Đề 1)
Đề số: 1(D14)
Lời giải đóng góp:
Câu
1:
*Con trỏ ngăn xếp SP(Stack Pointer) là một thanh ghi luôn chứa địa chỉ đỉnh
ngăn xếp;
Hai thao tác chính với ngăn xếp:
· Đẩy dữ liệu vào ngăn xếp:
SPßSP+1:
Tăng địa chỉ đỉnh ngăn xếp
{SP}ßData: Nạp
dữ liệu vào ngăn xếp
· Lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp:
Registerß{SP}
SPßSP-1
*ALU(Arithmetic and Logic Unit): bao gồm một loạt các đơn vị chức năng
con để thực hiện các phép toán số học và logic:
- Bộ cộng (ADD), bộ trừ(SUB),bộ nhân(MUL), bộ chia(DIV),….
- Các bộ dịch(SHIFT) và quay(ROTATE)
- Bộ phủ định (NOT), bộ và(AND), bộ hoặc(OR) và bộ loại trừ(NOR).
ALU có:
- 2 cổng vào IN: nhận toán hạng từ các thanh ghi
- 1 cổng ra OUT : kết nối với bus để chuyển kết quả đến thanh ghi
Câu
2:
Trong cấu trúc phân cấp của hệ thống nhớ, dung lượng của các thành phần
tăng theo chiều từ các thanh ghi của CPU đến bộ nhớ ngoài. Ngược lại tốc độ
truy nhập và giá thành lại tăng theo chiều
từ bộ nhớ ngoài đến thanh ghi của CPU.Như vật các thanh ghi của CPU có dung lượng
nhỏ nhất nhưng có tốc độ truy nhập và giá thành cao nhất.Bộ nhớ ngoài có dung
lượng lớn nhất nhưng có tốc độ truy nhập thấp nhất. Bù lại bộ nhớ ngoài có giá
thành rẻ nên có thể sử dụng với dung lượng lớn.
*CPU Registers(Các thanh ghi của CPU):
-Dung lượng rất nhỏ khoảng từ vài chục bytes đến vài KB
-Tốc độ truy nhập rất cao(các thanh ghi hoạt động với tốc độ của CPU);
thời gian truy nhập khoảng 0,25ns
-Giá thành đắt
-Sử dụng để lưu toán hạng đầu vào và kết quả lệnh
*Cache(Bộ nhớ cache):
-Dung lượng tương đối nhỏ(khoảng 64KB đến 32MB)
-Tốc độ truy nhập cao; thời gian truy nhập khoảng 1-5ns
-Giá thành đắt
-Còn được gọi là “bộ nhớ thông minh”
-Sử dụng để lưu lệnh và dữ liệu cho CPU xử lý
*Main Memory(Bộ nhớ chính):
-Gồm ROM và RAM, có kích thước khá lớn, với hệ thống 32bit dung lượng
khoảng 256MB-4GB
-Tốc độ truy nhập chậm, thời gian truy nhập khoảng 50ns-70ns
-Giá thành tương đối rẻ
-Dùng để lưu lệnh và dữ liệu của hệ thống và người dùng
*Secondary Storage(Bộ nhớ thứ cấp-Bộ nhớ ngoài):
-Có dung lượng lớn khoảng 20GB-1000GB
-Giá thành rẻ
-Tốc độ truy nhập rất chậm, thời gian truy nhập khoảng 5ms;
-Sử dụng để lưu dữ liệu lâu dài dưới dạng tệp(files)
Vai trò của việc phân cấp hệ thống bộ nhớ:(Giải thích tại sao)
Tăng hiệu năng hệ thống:
· Dung hòa được CPU có tốc độ cao và phần bộ nhớ
chính và bộ nhớ ngoài có tốc độ thấp;
· Thời gian trung bình CPU truy nhập dữ liệu từ
hệ thống nhớ tiệm cận với thời gian truy
nhập cache
Giảm giá thành sản xuất:
· Các thành phần đắt tiền(thanh ghi và cahce)
được sử dụng với dung lượng nhỏ
· Các thành phần rẻ tiền hơn(Bộ nhớ chính và bộ
nhớ ngoài) được sử dụng với dung lượng lớn
Câu 3:
*Các phương pháp đọc ghi:
Đọc thông tin:
· Trường hợp hit:(Mẩu tin cần đọc có trong
cache)
Mẩu tin được đọc từ cache vào CPU
Bộ nhớ chính không tham gia
· Trường hợp miss:(Mẩu tin cần đọc không có
trong cache)
Mẩu tin trước hết được đọc từ bộ nhớ chính
vào cache
Sau đó nó được chuyển từ cache vào CPU
àĐây là
trường hợp miss penalty: thời gian truy nhập mẩu tin bằng tổng thời gian truy
nhập cache và bộ nhớ chính
Ghi thông tin:
· Trường hợp hit(mẩu tin cần ghi có trong
cache)
Ghi thẳng(write through): mẩu tin được ghi ra
bộ nhớ chính và cache đồng thời
Ghi trễ(write back): mẩu tin trước hết được
ghi ra cache và dòng chứa mẩu tin được ghi ra bộ nhớ chính khi dòng đó bị thay
thế
· Trường hợp miss(mẩu tin cần ghi không có
trong cache)
Ghi có đọc lại(write allocate): mẩu tin trước
hết được ghi ra bộ nhớ chính và sau đó dòng chứa mẩu tin được đọc vào cache.
Ghi không đọc lại(write non-allocate): mẩu
tin chỉ được ghi ra bộ nhớ chính và sau đó dòng chứa mẩu tin không được đọc vào
cache.
*Chính sách thay thế:
Chính sách thay thế (replacement policies) xác định các dòng cache nào
được chọn để thay thế bởi các dòng khác từ bộ nhớ.
Các chính sách thay thế:
· Ngẫu nhiên(Random)
· Vào trước ra trước(FIFO)
· Thay thế các dòng ít được sử dụng gần đây nhất(LRU)
Các chính sách thay thế:
+,Ngẫu nhiên(Random): là phương pháp đầu tiên được sử dụng có thiết kế
đơn giản, dễ cài đặt.Các dòng cache được chọn ngẫu nhiên để thay thế.Do vậy nó
chưa tính đến việc các dòng cache đang thực sự được sử dụng,….
+,Vào trước ra trước(FIFO): Các dòng cache nào được đọc vào cache trước
sẽ bị thay ra trước.Phương pháp này có khuynh hướng lọc bỏ những dòng cache
“già nhất”.Phương pháp này có thể giảm miss do có tính toán đến yếu tố lân cận
thời gian.Phương pháp này vẫn chưa thực sự xét đến một dòng cache”già” vẫn có
thể sử dụng,thiết kế phức tạp.
+,Thay thế các dòng cache ít được sử dụng gần đây nhất(LRU): các dòng
cache được lựa chọn để thay thế là các dòng ít được sử dụng gần đây nhất.
Phương pháp này có hệ số miss thấp nhất so với thay thế ngẫu nhiên và thay thế
FIFO.
Thay thế các dòng ít được sử dụng gần đây nhất(LRU):
Các dòng các ít được sử dụng gần đây nhất được lựa chọn để thay thế.
Ưu:
· Có hệ số miss thấp nhất so với thay thế ngẫu
nhiên và thay thế FIFO
· Do thay thế LRU có xem xét đến các dòng đang
được sử dụng
Câu 4:
|
Lệnh
|
Thực
thi
|
Ý nghĩa
|
Chế độ
địa chỉ
|
R1
|
R2
|
M[R1]
|
|
LOAD R2,#1500
|
1500àR2
|
Nạp giá trị 1500 vào thanh ghi R2
|
Tức thì
|
|
1500
|
|
|
LOAD R1,#2000
|
2000àR1
|
Nạp giá trị 2000 vào thanh ghi R1
|
Tức thì
|
2000
|
1500
|
|
|
MOVE (R1),R2
|
R2àM[R1]
|
Nạp giá trị R2 vào ô nhớ có địa chỉ chứa
trong thanh ghi R1
|
Gián tiếp qua thanh ghi
|
2000
|
1500
|
1500
|
|
ADD 2000,#30
|
M[2000]+30
àM[2000]
|
Lấy nội dung ô nhớ có địa chỉ 2000 cộng với
giá trị 30 kết quả lưu vào ô nhớ có địa chỉ 2000
|
Tức thì
|
2000
|
1500
|
1530
|
|
SUBSTRACT R2,#10
|
R2-10àR2
|
Lấy nội dung thanh ghi R2 trừ đi giá trị 10
kết quả lưu vào thanh ghi R2
|
Tức thì
|
2000
|
1490
|
1530
|
|
ADD R2,(R1)
|
R2+M[R1]àR2
|
Lấy nội thanh ghi R2 cộng với nội dung ô nhớ
có địa chỉ lưu trong thanh ghi R1 kết quả lưu vào thanh ghi R2
|
Gián tiếp
|
2000
|
3020
|
1530
|
|
SUBSTRACT R1,R2
|
R1-R2àR1
|
Lấy nội dung thanh ghi R1 trừ nội dung
thanh ghi R2 kết quả lưu trong thanh ghi R1
|
Trực tiếp
|
-1020
|
3020
|
1530
|
|
MOVE (1000),R1
|
R1àM[M[1000]]
|
Chuyển nội dung thanh ghi R1 vào ô nhớ có địa
chỉ lưu trong ô nhớ 1000
|
Gián tiếp
|
-1020
|
3020
|
|
>>Xem thêm
Tổng hợp bài tập môn Toán rời rạc 2 kèm gợi ý
Nếu thấy tài liệu có ích hi vọng mọi người ủng hộ blog bằng cách like và theo dõi địa chỉ page chính thức của Tài Liệu Blog tại: https://www.facebook.com/TaiLieuBlog/
💰Ủng hộ blog: https://unghotoi.com/1546792457ngwn4
mua máy tính cũ
Trả lờiXóamua bán máy tính cũ
Máy tính cũ giá rẻ
bán máy tính cũ
cài win tại nhà