Flashcards
5.6 Computersysteme I, Rechenwerk
Cards in this deck (36)
- 1Wann spricht man von einer Registerarchitektur?Wenn im Rechenwerk adressierbare Datenregister vorhanden sind
- 2Was ist ein Registerfile bzw. Registerblock?Die Menge der Datenregister im Rechenwerk
- 3Welche verschiedenen Registerarchitekturen gibt es?Bei Registerarchitekturen unterscheidet man Ein-, Zwei und Drei-Adress-Maschinen.
- 4Was bestimmt den Adresstyp bei den verschiedenen Registerarchitekturen?Dieser wird von der Zahl der internen Daten -und Adressbusse bestimmt, die den Registerblock mit der ALU und dem Speicher verbinden.
- 5Ergänze: Je mehr Datenregister gleichzeitig im Rechenwerk ausgewählt werden können, umso weniger ...?Taktzyklen werden zur Ausführung eines Maschinenbefehls benötigt.
- 6Was ist eine Nulladressmaschine?Eine Stapelarchitektur,
Anstelle eines Registerblocks wird
ein prozessorinterner Stapel benutzt, um Operanden oder Ergebnisse zu speichern - 7Wo sind bei Nulladressbefehlen die Operanden?Diese liegen ebenfalls auf dem prozessorinternen Stack und werden nur kurzzeitig vor der Verknüpfung in der ALU in Latches zwischengespeichert
- 8Was muss bei einer Nulladressmaschine zuerst auf den Stack gepackt werden, die Operanden, oder der Opcode?Erst die Operanden, dann der die durchzuführende Operation
- 9Was ist der Vorteil von Nulladressmaschinen?Die Befehle sind sehr kompakt
- 10Was ist der Nachteil von Stapelarchitekturen?Zur Lösung einer bestimmten Aufgabe müssen verhältnismäßig viele Maschinenbefehle verwendet werden
- 11Welche Registerarchitektur ist für RISC-Prozessoren typisch?RISC-Prozessoren sind heute typischerweise Dreiadressmaschinen
- 12Was ist der Vorteil von Dreiadressmaschinen insbesondere für RISC-Architekturen?Ein Befehl kann innerhalb eines Taktzyklus ausgeführt werden, da sowohl für die Operanden als auch für das Ergebnis eigene Datenbusse bereitstehen
- 13Wie wird die ALU einer Dreiadressmaschine noch genannt?Register-ALU
(RALU) - 14Wozu dient ein Schiebemultiplexer im Rechenwerk?Dieser fungiert als Shifter und ist für z.B. für die Multiplikation oder Division nützlich.
- 15Wieviele Eingänge besitzt ein Schiebemultiplexer?Drei Eingänge in Maschinenwortbreite
plus zwei zusätzliche Eingänge (RI, LI), um Bits nachzuschieben - 16Wie sind die Dateneingänge eines Schiebemultiplexers im Rechenwerk mit dem internen Datenbus verbunden?einer ganz normal,
einer um 1 Bit nach links,
einer um 1 Bit nach rechts verschoben - 17Wieviele Steuerleitungen hat ein Schiebemultiplexer und was wird über diese ausgewählt?Zwei Steuerleitungen, über diese wird die Positionierung des Operanden ausgewählt.
- 18Was passiert bei einem Schiebemultiplexer mit dem Bit welches "herausgeschoben" wird?Dieses steht je nach Schieberichtung an den Ausgängen:
Left Output, LO, bzw. ,
Right Output, RO - 19Wozu wird bei Schiebeoperationen häufig das Carry-Flag benutzt?Entweder um das herausfallende Bit zwischenzuspeichern oder um den Inhalt des Carry Flags nachzuschieben
- 20Wie können die Eingänge RI und LI bei einem Schiebemultiplexer für eine bitweise Rotation verwendet werden?Indem die Ausgänge der "herausfallenden" Bits (RO, LO) im Kreis zu den Eingängen RI bzw. LI verknüpft werden
(RO -> LI, LO -> RI) - 21Warum ist die Entwicklung von Schaltnetzen zum Umsetzen von logischen Operationen in der ALU i.d.R. unkritisch?Da bei diesen jede Stelle eines Maschinenworts unabhängig von den anderen Stellen verarbeitet werden kann
- 22Inwieweit beeinflussen logische Operationen die Taktrate des Prozessors?Kaum, da die Verzögerungszeiten logischer Operationen im Vergleich zu arithmetischen Operationen vernachlässigbar sind
- 23Wieviele logische Operationen können mit zwei Variablen \( x_i \) und \( y_i \) abgebildet werden?16 Operationen
- 24Wie kann man mit einem Steuerwort bestehend aus 4 Steuervariablen alle logischen Operationen für zwei Operanden abbilden?Es gibt vier Minterme, die sich aus den zwei Operanden bilden lassen, und man ordnet jedem dieser Minterme eine Steuervariable zu
und kann diese somit nach Bedarf auswählen. (4 Minterme mal 4 Steuervariablen = 16 Kombinationen / Operationen) - 25Wie können über vier Steuervariablen 16 logische Operationen ausgewählt werden, die mit zwei Variablen \( x_i, y_i \) dargestellt werden?Indem den 4 Mintermen die Steuervariablen zugeordnet werden:
\( z_i = s3 x_iy_i \vee s2 x_i \neg y_i \vee s1 \neg x_i y_i \vee s0 \neg x_i \neg y_i \) - 26Wie lässt sich eine Negation durch zwei Variablen \(x_i , y_i \) ausdrücken?\( \neg x_i = \neg x_i (y_i \vee \neg y_i) = \)
\( \neg x_i y_i
\vee \neg x_i \neg y_i\)
\( \rightarrow s_3s_2s_1s_0 = 0011\) - 27Wie wird die inverse XOR-Funktion noch bezeichnet?Aquivalenz-Funktion
- 28Wie kann mit Hilfe der Äquivalenzfunktion und einer weiteren Steuervariablen ein Schaltnetz für 16 logische Operationen um arithmetische Operationen erweitert werden?Durch die weitere Steuervariable können auch Überträge aus einem Addierschaltnetz mit einbezogen werden. Für jede Stelle wird die folgende Funktion mit der zusätzlichen Steuervariablen s4 gebildet:
\( f_i = z_i \equ (s_4 \vee c_i) \) - 29Wie müsste die Steuervariable \( s_4 \) im Opcode gesetzt werden, um eine arithmetische / logische Operation durchzuführen?s4 = 0 für arithmetisch
s4 = 1 für logisch - 30Wie berechnet sich die Stellensumme \( s_i \) zweier N-stelliger Dualzahlen \( x_i, y_i \) mit Übertrag \(c_i\) ?\( z_i = x_i \) xor \( y_i \) xor \( c_i \)
= \( x_i y_i \vee \neg x_i \neg y_i \)
\( \equiv c_i \) - 31Was bilden bei der ALU die Ausgänge \( f_{N-1} - f_0 \) ?Diese bilden den Ergebnisbus der ALU
- 32Welche Statusflags sind in so gut wie jedem Prozessor heutzutage zu finden?Carry C,
Zero Z,
Minus M,
Overflow (bzw. Underflow) V - 33Welche Bedeutung hat das Carry-Statusflag C ?Das ist der Übertrag in der höchsten Stelle, C = \( c_N\)
- 34Welche Bedeutung hat das Zero-Statusflag Z?alle Bits von F sind Null
- 35Welche Bedeutung hat das Minus-Statusflag M?negatives Vorzeichen bei Zweierkomplement-Darstellung,
\( M =f_{N−1} \) - 36Welche Bedeutung hat das Overflow (bzw. Underflow) -Statusflag V?das Ergebnis ist zu groß (klein), um mit N-Bit-Wortbreite dargestellt zu werden
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- Informatik (Computersysteme I) Flashcards on 5.6 Computersysteme I, Rechenwerk , created by David Bratschke on 27/11/2017.
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- David Bratschke
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