1

Przedstaw na rysunku ogólną budowę procesora.

Wymień i scharakteryzuj 2 podstawowe techniki zapewnienia
zgodności pamięci podręcznej z pamięcią główną.

WriteThrough – każda zmiana zawartości bloku cache'u zostaje
natychmiast zapisana w pamięci operacyjnej. Metoda ta jest
bezpieczniejsza (nie ma ryzyka wystąpienia rozbieżności pomiędzy
zawartością pamięci buforowej i operacyjnej), ale i nieco
wolniejsza.
WriteBack – W trybie tym dane przepisywane są z bufora z
opóźnieniem: trafiają tam dopiero wtedy, gdy "muszą", czyli gdy
bufor jest przepełniony lub gdy procesor lub inne urządzenie
próbuje bezpośrednio odwołać się do pamięci operacyjnej.

Przedstaw na rysunku jak zmienia się współczynnik trafień w
zależności od rozmiaru pamięci podręcznej.

Przedstaw metody ochrony pamięci operacyjnej.

Rejestry graniczne – jedna z dwóch metod ochrony pamięci op. –
zawierają rozmiar pamięci przydzielonej procesowi lub
maksymalny adres komórki dozwolony w procesie.
Metoda zamka i klucza – każdy proces uzyskuje unikalny podpis –
klucz, pasujący do przydzielonego mu obszaru pamięci
zawierającego zamek.

Ile rejestrów uniwersalnych zawierają typowo procesory: CISC,
RISC i EPIC?

CISC – 8+8
RISC - 32+32
EPIC – 128+128

Jaka jest długość rejestrów uniwersalnych w procesorach: 8086,
Pentium 4, Alpha 21264, Itanium?

8086 – 16 bit
Pentium 4 – 32 bit
AMD Athlon 64 – 64 bit
Itanium – 64 bit

Jaka jest długość licznika rozkazów w procesorach: 8086,
Pentium 4, Itanium?

8086 – 16 bit
Pentium 4 – 32 bit
Itanium – 64 bit

Jaka jest wielkość pamięci fizycznej adresowanej przez
procesory: 8086, 486, Pentium 4?

8086 – 64KB
486 – 4GB
Pentium 4 – 64GB

W jakich procesorach układ sterowania jest a w jakich nie jest
mikroprogramowany?

CISC – jest
RISC – nie jest (realizacja układowa)

Jaka jest zasadnicza różnica w budowie rozkazu między
procesorami CISC i RISC?

CISC – zmienna długość rozkazu
RISC – stała długość rozkazu

Jaki jest zakres liczb całkowitych ze znakiem zapisanych w
uzupełnieniu dwójkowym, jeżeli na każdą liczbę przypada n
bitów?

Od -(2

n-1

) do +(2

n-1

)

Jak wygląda:
największa 32-bitowa liczba dodatnia? Zapisz ją w Hex
najmniejsza 32-bitowa liczba ujemna? Zapisz ją w Hex

Największa liczba dodatnia: 7FFFFFFF
Najmniejsza liczba ujemna: 80000000

Przedstaw w postaci dwójkowej liczbę dziesiętną 0.25

0.01
(Każdy bit po przecinku odpowiada odpowiednio liczbom: ½, ¼, itd
[potęgi ujemne liczby 2], które się potem sumuje, by otrzymać
wynik)

Ile taktów potrzeba do wykonania programu złożonego z 8
rozkazów w procesorze potokowym. Wykonanie rozkazu
wymaga 5 taktów. Potok składa się z 5 faz.

12 taktów

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

Ile taktów zajmie wykonanie programu z poprzedniego zadania
w procesorze superskalarnym z dwoma układami
wykonawczymi. Każdy układ jest potokowy jak w zadaniu
poprzednim.

8 taktów

R

O

Z

K

R

O

Z

K

3

R

O

Z

K

4

R

O

Z

K

5

R

O

Z

K

6

R

O

Z

K

7

R

O

Z

K

8

R

O

Z

K

1 2 3 4 5 6 7 8

Przedstaw budowę rozkazu w procesorze Itanium.

Jakie rejestry występują w procesorze Itanium?

Rejestry predykatowe (64 sztuki, o długości 1 bitu)
Rejestry stało- i zmienno-przecinkowe (po 128, o długości 64
bitów)

W pewnym komputerze 70% czasu wykonania programu
przypada na przetwarzanie w procesorze. Ile razy będzie
szybszy ten komputer po wymianie procesora na dwukrotnie
szybszy?

1 wersja:
(1-0,7)+0,7=1 0,3+0,7/2=0,3+0,35=0,65 1/0,65=1,538
2 wersja:
70% (tyle czasu przetwarza) + 30% (czas bezczynności) = 1
czyli: 0,7 + 0,3 = 1
po wymianie na 2krotnie szybszy:
0,7/2 + 0,3 =0,35 + 0,3 = 0,65
dzielimy to co było 1 przez to co mamy 0,65 -1 / 0,65 = 1,538

Scharakteryzuj procesory VLIW i podaj przykłady takich
procesorów.

Procesory z długim słowem rozkazowym. Rozkaz podzielony jest
na grupy, z których każde pole zawiera instrukcje dla określonego
układu wykonawczego, np. Crusoe (Transmeta).

Scharakteryzuj procesory EPIC i podaj przykłady takich
procesorów.

64 bitowy procesor, rozkazy o długości 40 bitów, paczkowane po 3
+ obszar Template. Razem 128 bitów. Potrafi wykonywać rozkazy
x86 w trybie emulacji. Np. Itanium I i II.

Przedstaw, jakie rozwiązania architektoniczne pojawiały się w
kolejnych procesorach rodziny x86.

8086 -

16 linii adresowych, do 1MB pamięci;

286 -

16 linii adresowych, do 1MB pamięci;

386 -

32 linie adresowe, 4GB pamięci

Pentium -

32 linie adresowe, 4GB pamięci, 16kB L1 Cache

486 -

32 linie adresowe, 4GB pamięci, 8kB L1 Cache

Pentium Pro - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, 16kB L1
Cache,

256 lub 512 L2 Cache, rejestr MMX 64 bitowy

Pentium II - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, 32kB L1
Cache,

256 lub 512 L2 Cache, rejestr MMX 64 bitowy

Pentium III - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, 32kB L1
Cache,

512 L2 Cache, SSE 128 bitów, rejestr MMX 64

bitowy

Pentium IV - 36 linii adresowych, 64GB pamięci, SSE, SSE2

Czas dostępu do pamięci RAM wynosi 50 ns a do pamięci cache
6 ns. Jaki jest średni czas dostępu do pamięci, jeżeli
współczynnik trafień wynosi 85%?

(T

CAM

=6ns , α = 85% , T

n

= 50ns)

EAT= α (T

CAM

+ T

n

) + ( 1- α ) * ( T

CAM

+ T

n

+ T

n

)

1 wersja: EAT= 0,85(6+50) + (1-0,85) * (6+50+50) = 55,25 +
0,15 * 106 = 55,25 + 15,9 = 71,15

Przedstaw własności różnych odmian magistrali PCI.

Zegar (MHz) Szerokość (b) Pasmo (MB/s)

PCI-33

33

32

133

PCI-66

66

32

266

PCI-64

33

64

266

PCI

66

64

528

PCI-X

133

64

>1GB

Krótko scharakteryzuj złącze USB.

Złącze szeregowe typu HotPlug, max 127 urządzeń, można
stworzyć 6 poziomów urządzeń, można rozgałęziać przy użyciu
koncentratorów (HUB), w 1 wersji prędkość 1,5 lub 12 Mbit/s
(wersja 1.1); w 2 wersji prędkość 1,5 lub 12 lub 480 Mbit/s; Można
łączyć pod napięciem.

Krótko scharakteryzuj złącze FireWire.

Złącze szeregowe typu HotPlug, max 64 urządzenia, 100, 200, 400
Mbit/s; znany również jako IEEE-1394 bądź iLink

Krótko scharakteryzuj złącze LPT.

Złącze równoległe, 8 bitowe, podstawowe sygnały sterujące –
STR, BUSY, ACK; 25 linii. Używane głownie do podłączenia
drukarek i skanerów. 8 linii danych. Możliwość kilku trybów pracy
(bez potwierdzenia jak i z jedno lub dwu stronnym
potwierdzeniem). Obecnie występuje w odmianach: SPP, EPP,
ECP, różniących się głownie miedzy sobą prędkością przesyłania
(EPP i ECP są prawie 10 razy szybsze.). Prędkość przesyłu do 12
Mbit/s.

Objaśnij, na czym polega przesyłanie z dwustronnym
potwierdzeniem

Przesyłanie z podwójnym potwierdzeniem – związane jest z
zastosowaniem dodatkowego sygnału sterującego, który informuje
o gotowości odbiorcy do odbioru danych lub o dostarczeniu
żą

danych danych przez źródło. Wykorzystuje się tu sygnał ACK.

Krótko scharakteryzuj złącze COM.

Złącze szeregowe. 9 pin. Możliwość pracy w różnych prędkościach
do 115Kbit/s. Wykorzystywane głownie do podłączenia myszy lub
modemu.

Przedstaw budowę ramki przy transmisji asynchronicznej.

Krótko scharakteryzuj złącze SATA (Serial ATA).

Złącze szeregowe dysków twardych, 2 pary przewodów
ekranowanych, max przepustowość 150 MB/s (dla pierwszej
wersji) lub 300MB/s (dla drugiej wersji). Kodowanie 8 na 10 (2
bity do każdego znaku), połączenie punkt-punkt. Następca złącza
PATA,

Objaśnij, na czym polega MMX.

Ang. MultiMedia eXtension. Rozszerzenie rozkazów procesora do
obsługi multimediów, operacja na wielu danych jednocześnie.
Znaczne przyśpieszenia działania aplikacji multimedialnych. 57
nowych rozkazów.

Objaśnij, na czym polega SSE.

Rozszerzenie MMX o 50 nowych instrukcji głownie do obliczeń
zmiennoprzecinkowych. Wprowadzone w Pantium III.
Przetwarzanie wektorowe, 4 32-bitowe rejestry
zmiennoprzecinkowe i 8 128 bitowych rejestrów.

W jakich warunkach ustawiane są znaczniki OF, CF, ZF w
procesorach x86?

OF – znacznik nadmiaru (overflow flag): Bit tego znacznika jest
ustawiany, gdy następuje przekroczenie zakresu w arytmetycznej
operacji na liczbach ze znakiem;
CF – znacznik przeniesienia: Wartość 1 tego znacznika oznacza,
ż

e w wyniku operacji arytmetycznej na liczbach ze znakiem

powstało przeniesienie. Oznacza to także ”pożyczkę” przy
operacjach odejmowania, w których stosuje się arytmetykę z
uzupełnieniem do dwóch;
ZF – znacznik zero: Ustawienie tego znacznika na wartość 1
oznacza, że wynik operacji jest zerowy;

Jakie pamięci podręczne zastosowano w Pentium 4?

Pamięć pierwszego poziomu L1, trace Execution Cache TEC ,
drugiego poziomu L2.

Na czym polega Hyper Threading?

Polega na równoległym przetwarzaniu 2-óch instrukcji (wątków)
przez jeden procesor fizyczny - (wielowątkowość).

Jak brzmi inna nazwa (niezastrzeżona) Hyper Threading?

SMT – Simultaneous MultiThreading.

Objaśnij pojęcia S(p), E(p).

S(p) = T(1) - czas rozwiązania zadania na 1 procesorze S(p) ≤ p
T(p) - czas rozwiązania zadania na p procesorach
E(p) = S(p) - przyśpieszenie (dla konkretnej l. proc.) E(p) ≤
1
P - liczba procesorów
E – efektywność
S – przyśpieszenie
p – liczba procesorów

Przedstaw rodzaje systemów wieloprocesorowych.

SMP – Simetrical Multi Procesor
NUMA – Non Uniform Memory Access

Przedstaw ważniejsze topologie systemów komputerowych

Jakie nowe własności posiada Athlon-64 w stosunku do wersji
32-bitowej?

Może pracować w trybie 64 bit, może zaadresować 264 bajtów
pamięci. Rejestry uniwersalne 64-bitowe – 16 sztuk (dołożono 8).

Przedstaw budowę płyty głównej.

Płyta główna zawsze zbudowana jest na laminacie zwykle co
najmniej 4-warstwowym, po którym prowadzone są ścieżki
łączące poszczególne elementy urządzenia. Zawiera m.in
chipset(mostki: południowy, północny) –„serce płyty”, szyny
transmisyjne, podstawkę procesora, pamięć ROM[BIOS - zasilany
przez układ CMOS(bateria)], sloty pamięci RAM, gniazda
rozszerzeń.

Jakie funkcje pełni mostek północny?

Jest odpowiedzialny za komunikację pomiędzy procesorem,
grafiką i pamięcią oraz pomiędzy mostkiem.

Jakie funkcje pełni mostek południowy?

Mostek południowy pełni więcej funkcji od północnego.
Zapewnia poprawne działanie portów np. USB, FireWire, kart
PCI, napędów podłączonych do kontrolera IDE oraz urządzeń
peryferyjnych typu mysz, klawiatura.

Przedstaw prawo Moore’a.

Wydajność komputera rośnie dwukrotnie co 18 miesięcy (funkcja
ma charakter wykładniczy).

Korzystając z przedstawionego niżej obrazu pamięci podaj
adres programu obsługi przerwania INT 3H. Rejestr DS
zawiera 0.

1D OF : 40 01

(czytamy od tyłu), każdy adres

programu obsługi

składa się z 4 bajtów.

Przedstaw na rysunku jak rozwiązano obsługę przerwań w
komputerze IBM/PC.

2

Jak wygląda koniec programu obsługi przerwania jeżeli
początek to:
PUSH AX
PUSHF
PUSH DS

POP DS
POPF
POP AX
IRET

(należy pamiętać, że instrukcje na końcu trzeba wykonać w
odwrotnej kolejności, niż te na początku!)