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Description
Flashcards by David Bratschke, updated more than 1 year ago
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Created by David Bratschke
almost 7 years ago
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| Question | Answer |
| Wann spricht man von einer Registerarchitektur? | Wenn im Rechenwerk adressierbare Datenregister vorhanden sind |
| Was ist ein Registerfile bzw. Registerblock? | Die Menge der Datenregister im Rechenwerk |
| Welche verschiedenen Registerarchitekturen gibt es? | Bei Registerarchitekturen unterscheidet man Ein-, Zwei und Drei-Adress-Maschinen. |
| Was 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. |
| Ergänze: Je mehr Datenregister gleichzeitig im Rechenwerk ausgewählt werden können, umso weniger ...? | Taktzyklen werden zur Ausführung eines Maschinenbefehls benötigt. |
| Was ist eine Nulladressmaschine? | Eine Stapelarchitektur, Anstelle eines Registerblocks wird ein prozessorinterner Stapel benutzt, um Operanden oder Ergebnisse zu speichern |
| Wo 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 |
| Was muss bei einer Nulladressmaschine zuerst auf den Stack gepackt werden, die Operanden, oder der Opcode? | Erst die Operanden, dann der die durchzuführende Operation |
| Was ist der Vorteil von Nulladressmaschinen? | Die Befehle sind sehr kompakt |
| Was ist der Nachteil von Stapelarchitekturen? | Zur Lösung einer bestimmten Aufgabe müssen verhältnismäßig viele Maschinenbefehle verwendet werden |
| Welche Registerarchitektur ist für RISC-Prozessoren typisch? | RISC-Prozessoren sind heute typischerweise Dreiadressmaschinen |
| Was 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 |
| Wie wird die ALU einer Dreiadressmaschine noch genannt? | Register-ALU (RALU) |
| Wozu dient ein Schiebemultiplexer im Rechenwerk? | Dieser fungiert als Shifter und ist für z.B. für die Multiplikation oder Division nützlich. |
| Wieviele Eingänge besitzt ein Schiebemultiplexer? | Drei Eingänge in Maschinenwortbreite plus zwei zusätzliche Eingänge (RI, LI), um Bits nachzuschieben |
| Wie 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 |
| Wieviele Steuerleitungen hat ein Schiebemultiplexer und was wird über diese ausgewählt? | Zwei Steuerleitungen, über diese wird die Positionierung des Operanden ausgewählt. |
| Was 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 |
| Wozu wird bei Schiebeoperationen häufig das Carry-Flag benutzt? | Entweder um das herausfallende Bit zwischenzuspeichern oder um den Inhalt des Carry Flags nachzuschieben |
| Wie 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) |
| Warum 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 |
| Inwieweit beeinflussen logische Operationen die Taktrate des Prozessors? | Kaum, da die Verzögerungszeiten logischer Operationen im Vergleich zu arithmetischen Operationen vernachlässigbar sind |
| Wieviele logische Operationen können mit zwei Variablen \( x_i \) und \( y_i \) abgebildet werden? | 16 Operationen |
| Wie 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) |
| Wie 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: \( z_i = s3 x_iy_i \vee s2 x_i \neg y_i \vee s1 \neg x_i y_i \vee s0 \neg x_i \neg y_i \) |
| Wie lässt sich eine Negation durch zwei Variablen \(x_i , y_i \) ausdrücken? | \( \neg x_i = \neg x_i (y_i \vee \neg y_i) = \) \( \neg x_i y_i \vee \neg x_i \neg y_i\) \( \rightarrow s_3s_2s_1s_0 = 0011\) |
| Wie wird die inverse XOR-Funktion noch bezeichnet? | Aquivalenz-Funktion |
| Wie 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: \( f_i = z_i \equ (s_4 \vee c_i) \) |
| Wie müsste die Steuervariable \( s_4 \) im Opcode gesetzt werden, um eine arithmetische / logische Operation durchzuführen? | s4 = 0 für arithmetisch s4 = 1 für logisch |
| Wie 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 \( c_i \) = \( x_i y_i \vee \neg x_i \neg y_i \) \( \equiv c_i \) |
| Was bilden bei der ALU die Ausgänge \( f_{N-1} - f_0 \) ? | Diese bilden den Ergebnisbus der ALU |
| Welche Statusflags sind in so gut wie jedem Prozessor heutzutage zu finden? | Carry C, Zero Z, Minus M, Overflow (bzw. Underflow) V |
| Welche Bedeutung hat das Carry-Statusflag C ? | Das ist der Übertrag in der höchsten Stelle, C = \( c_N\) |
| Welche Bedeutung hat das Zero-Statusflag Z? | alle Bits von F sind Null |
| Welche Bedeutung hat das Minus-Statusflag M? | negatives Vorzeichen bei Zweierkomplement-Darstellung, \( M =f_{N−1} \) |
| Welche 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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