od Arcanus » 3. 2. 2012 14:05
Bylo 19 otázek, maximálně šlo získat 20 bodů. Hodnocení jako u předchozího termínu.
1. Vysvětlete, jak a proč velikost bloku/řádku (cache line) ovlivňuje výkonnost cache.
2. Vysvětlete, kdy vzniká datový hazard při zřetězeném (pipelined) zpracování instrukcí a uveďte krátkou sekvenci instrukcí, kde takový hazard nastává. Vysvětlete, jaké jsou důsledky datových hazardů na propustnost pipeline a jak tyto problémy řešit.
3. Vysvětlete, co je to semafor, k čemu se používá a jak se liší od klasického zámku (mutex).
4. Popište, jak se jeví periferie z pohledu OS (ovladače) a jakým způsobem může kód vykonávaný procesorem komunikovat s periferiemi. Jaký je rozdíl mezi zařízeními mapovanými do paměti a zařízeními v odděleném vstupně/výstupním adresovém prostoru?
5. Kdy se používá inverzní stránkování a jak se liší proces překladu adresy od klasického stránkování?
6. Uvažujte následující procesory, které implementují stejnou instrukční sadu a vykonávají stejný program:
Procesor | Frekvence | CPI |
P1 | 2 Ghz | 1,5 |
P2 | 1,5 Ghz | 1,0 |
P3 | 3 Ghz | 2,5 |
Snažíme se snížit dobu vykonávání programu procesorem P3 o 20%, což má bohužel za následek zvýšení CPI o 10%. Na jaké frekvenci musí tento procesor pracovat, abychom toho dosáhli?
7. Vysvětlete, co to je a co dělá řadič datové cesty procesoru.
8. Popuište obecný průběh transakce na sběrnici a uveďte příklad přenosu dat mezi dvěma účastníky (procesor - paměť, procesor - zařízení, zařízení - paměť). Co a vjakém okamžiku se na sběrnici objeví a proč?
9. Jak se po zapnutí počítače dostane operační systém z disku do paměti počítače?
10. Vysvětlete, v čem spočívá univerzálnost konceptu počítače s vnitřním řízením (stored-program computer).
11. Vysvětlete, co je to spin-lock, k čemu se používá a jak se liší od mutexu. Kdy je vhodné použít spin-lock a kdy mutex?
12. Vysvětlete, jak se chová write-back cache při zápisu do paměti, pokud se jedná o write-hit. Jak se tato strategie projeví na rychlosti operací čtení a zápisu, využití přenosové kapacity do paměti a konzistenci dat?
13. Program běžící na procesoru Intel uložil do paměti slovo 1234567816, odkud jej poslal po síti počítači s procesorem MIPS, kde je program načetl z paměti do registru, zvýšil hodnotu o 1 a poslal zpět. Program na procesoru Intel slovo opět načetl z paměti a na konzoli vypsal hodnotu 1334567816. Vysvětlete, proč k nežádoucímu výsledku došlo a jak tomu zabránit.
14. Vysvětlete rozdíl mezi synchronním a asynchronním řízením sběrnice a k čemu jsou oba typy vhodné.
15. Vysvětlete, co to je page fault (výpadek stránky). Kdy může k výpadku dojít a jak se v těchto případech chová operační systém?
16. (otázka za 2 body) Nakreslete blokové schéma cache s přímým mapováním. Vysvětlete účel všech dat uložených v cache a jakým způsobem se ukládají a vyhledávají data z paměti v cache.
17. Převeďte číslo DAC2C3B4 v šestnáctkové soustavě do dvojkové soustavy.
18. Vysvětlete, jak se zrychlení nějaké části systému projeví na zrychlení celku. Zapište vztah pro zrychlení algebraicky a vysvětlete, jaké důsledky z toho plynou pro návrh systémů.
19. Vysvětlete a popište jednotlivé kroky, ve kterých procesor vykonává program uložený v paměti počítače.
Bylo 19 otázek, maximálně šlo získat 20 bodů. Hodnocení jako u předchozího termínu.
1. Vysvětlete, jak a proč velikost bloku/řádku (cache line) ovlivňuje výkonnost cache.
2. Vysvětlete, kdy vzniká datový hazard při zřetězeném (pipelined) zpracování instrukcí a uveďte krátkou sekvenci instrukcí, kde takový hazard nastává. Vysvětlete, jaké jsou důsledky datových hazardů na propustnost pipeline a jak tyto problémy řešit.
3. Vysvětlete, co je to semafor, k čemu se používá a jak se liší od klasického zámku (mutex).
4. Popište, jak se jeví periferie z pohledu OS (ovladače) a jakým způsobem může kód vykonávaný procesorem komunikovat s periferiemi. Jaký je rozdíl mezi zařízeními mapovanými do paměti a zařízeními v odděleném vstupně/výstupním adresovém prostoru?
5. Kdy se používá inverzní stránkování a jak se liší proces překladu adresy od klasického stránkování?
6. Uvažujte následující procesory, které implementují stejnou instrukční sadu a vykonávají stejný program:
Procesor | Frekvence | CPI |
P1 | 2 Ghz | 1,5 |
P2 | 1,5 Ghz | 1,0 |
P3 | 3 Ghz | 2,5 |
Snažíme se snížit dobu vykonávání programu procesorem P3 o 20%, což má bohužel za následek zvýšení CPI o 10%. Na jaké frekvenci musí tento procesor pracovat, abychom toho dosáhli?
7. Vysvětlete, co to je a co dělá řadič datové cesty procesoru.
8. Popuište obecný průběh transakce na sběrnici a uveďte příklad přenosu dat mezi dvěma účastníky (procesor - paměť, procesor - zařízení, zařízení - paměť). Co a vjakém okamžiku se na sběrnici objeví a proč?
9. Jak se po zapnutí počítače dostane operační systém z disku do paměti počítače?
10. Vysvětlete, v čem spočívá univerzálnost konceptu počítače s vnitřním řízením (stored-program computer).
11. Vysvětlete, co je to spin-lock, k čemu se používá a jak se liší od mutexu. Kdy je vhodné použít spin-lock a kdy mutex?
12. Vysvětlete, jak se chová write-back cache při zápisu do paměti, pokud se jedná o write-hit. Jak se tato strategie projeví na rychlosti operací čtení a zápisu, využití přenosové kapacity do paměti a konzistenci dat?
13. Program běžící na procesoru Intel uložil do paměti slovo 12345678[sub]16[/sub], odkud jej poslal po síti počítači s procesorem MIPS, kde je program načetl z paměti do registru, zvýšil hodnotu o 1 a poslal zpět. Program na procesoru Intel slovo opět načetl z paměti a na konzoli vypsal hodnotu 13345678[sub]16[/sub]. Vysvětlete, proč k nežádoucímu výsledku došlo a jak tomu zabránit.
14. Vysvětlete rozdíl mezi synchronním a asynchronním řízením sběrnice a k čemu jsou oba typy vhodné.
15. Vysvětlete, co to je page fault (výpadek stránky). Kdy může k výpadku dojít a jak se v těchto případech chová operační systém?
16. (otázka za 2 body) Nakreslete blokové schéma cache s přímým mapováním. Vysvětlete účel všech dat uložených v cache a jakým způsobem se ukládají a vyhledávají data z paměti v cache.
17. Převeďte číslo DAC2C3B4 v šestnáctkové soustavě do dvojkové soustavy.
18. Vysvětlete, jak se zrychlení nějaké části systému projeví na zrychlení celku. Zapište vztah pro zrychlení algebraicky a vysvětlete, jaké důsledky z toho plynou pro návrh systémů.
19. Vysvětlete a popište jednotlivé kroky, ve kterých procesor vykonává program uložený v paměti počítače.