Prüfung Datentechnik WS 2001/02. Viel Erfolg!

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1 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 1/1 Prüfung Datentechnik WS 2001/02 Prüfungsfach: Datentechnik Prüfer: Prof.Dr.Bayer Prüfungszeit: 90 min Datum: 29.Januar 2002 Hilfsmittel: nichtprog. Taschenrechner Die Prüfung besteht aus 5 Aufgaben (Blatt 1-9) Name:... Sitz-Platz:... Viel Erfolg! 1. Aufgabe: Allgemeine Fragen, Begriffe a) Was sind die Gründe für die größere Speicherkapazität der DVD gegenüber einer CD-ROM? b) Erklären Sie das Funktionsprinzip des Laserdruckers.

2 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 2/2 c) Bei seriellen Schnittstellen-Bausteinen gibt es die Begriffe Overrun-Error, Frame-Error und Parity-Error? Welche Fehlersituation wird damit angezeigt. d) Auf einer Festplatte ist die folgenden RLL- Bitfolge gespeichert. Wie lautet die entsprechende Folge von Datenbits? Was bedeutet die Bezeichnung RLL(2,7). RLL(2,7) Datenbits: RLL(2,7) Umsetztabelle: Bit Kontext RLL(2,7) Welches ASCII-Zeichen stellen die Datenbits dar?

3 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 3/3 2. Aufgabe: Tasks Task Main Task A Task B LOOP LOOP LOOP Receive (MB-M,Nachricht) Receive (MB-A, Nachricht) Receive (MB-B, Nachricht) Berechnung( 5 ms) Berechnung(10 ms) Berechnung(10 ms) IF (Nachricht = A) Send(MB-B, Nachricht B) END LOOP Berechnung( 5 ms) END LOOP Send(MB-A, Nachricht) ELSE Send(MB-B, Nachricht) END IF Berechnung( 5 ms) END LOOP Gegeben sind die Programmabläufe dreier Tasks. Task Main sendet Aufträge über die Mailboxen MB-A und MB- B an Task A bzw. Task B. Die Prioritätenreihenfolge lautet: Task Main > Task A> Task B. Alle Tasks starten gleichzeitig, die Mailboxen sind zum Startzeitpunkt leer. Berechnung (5ms) steht für irgendeine Berechnung mit 5 ms Zeitdauer, Send und Receive benötigen keine Zeit. Zu den im Zeitdiagramm angegebenen Zeitpunkten treffen an der Mailbox MB-M ( von einem I/O-System) Nachrichten mit dem angegebenen Inhalt ein. (Mailbox MB-M wird nicht dargestellt!) Zeichnen Sie in die folgenden Diagramme den zeitlichen Verlauf der Taskzustände und die Situation an der Mailbox MB-A und MB-B ein. Kennzeichnen Sie die Send/Receive-Aufrufe. Nachricht A Nachricht B Task Main: aktiv bereit warten d Task A: aktiv bereit warten d Teilstrich = 5ms Zeit Task B: aktiv bereit warten d Mailbox MB_A: Nachr. Tasks Mailbox MB_B: Nachr.

4 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 4/4 Tasks

5 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 5/5 3. Aufgabe: Filesystem Auf einer Festplatte mit 8 GByte Plattenkapazität steht wahlweise ein FAT16-Format oder ein FAT32-Format zur Diskussion. a) Was bedeuten die Begriffe FAT16 und FAT32? Warum wird die FAT immer doppelt abgespeichert? b) Erklären Sie allgemein den Zusammenhang zwischen Clustergröße, Größe der FAT und Kapazitätseinbußen durch innere Segmentierung. c) Bei den folgenden Berechnungen kann der Platzbedarf für Bootsektor und Directory vernachlässigt werden. Wieviel Platz muß bei einer 8 GByte Festplatte für die FAT beim FAT16-Format vorgesehen werden, wenn die maximale Anzahl von Clustern verwendet wird und wie groß wird ein Cluster? d) Nun soll das FAT32-Format verwendet werden, ein Cluster wird mit 16 KByte festgelegt. Wieviel Platz wird jetzt für die FAT benötigt?

6 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 6/6 4. Aufgabe: Echtzeit In einer Anlage mit mehreren Fertigungslinien steuert ein Rechner die Bearbeitung, die Qualitätskontrolle und die Etikettierung von Werkstücken. Pro Linie treffen die Werkstücke statistisch gleichverteilt zwischen 6 und 10 sec an den Bearbeitungsstationen ein. Der Rechner steuert die Bearbeitung und anschließende Kontrolle. Im Durchschnitt sind 80% der Werkstücke in Ordnung. Der Rest wird nachbearbeitet und nochmals kontrolliert. Von den nachbearbeiteten Werkstücken sind durchschnittlich 50 % in Ordnung, 50% sind Ausschuß. Die Rechenzeiten für die Steuerung der einzelnen Teilaufgaben betragen: Bearbeitung t Bearb = 100ms Kontrolle t Kontr = 50 ms a) Jede Fertigungslinie wird von einer Task gesteuert. Wiewiele Linien können von dem Rechner maximal gesteuert werden? Begründung! b) Wie groß ist die mittlere Rechnerauslastung bei der maximalen Linienanzahl? Basis für die folgenden Überlegungen ist die Erhöhung des Durchsatzes der Fertigungsanlage (durchschnittliche Anzahl von guten Werkstücken pro Stunde). 1.Variante: Die Transporteinrichtung wird so verändert, daß die Werkstücke nun gleichverteilt zwischen 6 und 8 sec eintreffen. 2. Variante: Auf die Nachbearbeitung wird verzichtet und ein höherer Ausschuß in Kauf genommen. c) Welchen Durchsatz erreicht die Anlage bisher? Welche maximale Linienzahl kann der Rechner bei den beiden Varianten steuern und welcher Durchsatz ergibt sich damit?

7 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 7/7 5. Aufgabe: I/O-Bausteine Ein Mikroprozessor ermittelt zyklisch mit Hilfe eines 7-Bit-Analog/Digitalwandler die Werte von 8 Analogkanälen. Die ermittelten Werte werden zyklisch über eine serielle Schnittstelle an einen Steuerrechner übertragen. Mit den 3 Leitungen des Multiplexers wird einer der 8 Analogkanäle ausgewählt, der A/D-Wandler wird mit SOC (Start of Conversion) gestartet, EOC (End of Conversion) zeigt an, daß der A/D-Wandler die Wandlung beendet hat und ein Digitalwert vorliegt. Die Kanalnummer und der Wert wird in 2 Byte über die ser. Schnittstelle an 1.Byte: K 2 K 1 K 0 einen Steuerrechner übertragen. Im ersten Byte wird die Kanalnummer in den Bit 0-2 übermittelt, Bit 7 wird auf 1 gesetzt. Das 2 Byte enthält den 7-Bit 2.Byte: 0 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 Analog-Wert des Kanals in den Bits 0-6, Bit 7 ist auf 0 gesetzt. Die Übertragung erfolgt mit 9600 Baud, Even-Parity und ohne Protokoll. Mit zwei Schaltern können 3 verschiedene Abtastraten ( = zeitlicher Abstand zwischen zwei Wandlungen) eingestellt werden. Bei Schalterstellung 0 erfolgt keine Wandlung. Der Mikroprozessor verfügt über einen I/O-Baustein 8255, über eine ser. Schnittstelle und über einen einfachen Timerbaustein ohne externe Anschlüsse. Hinweis: Die Beschreibung der Register der Bausteine befindet sich auf der letzten Seite!!... Analogkanäle Multiplexer A/D-Wandler Abtastrate 3 7 SOC EOC Port A PortC H 8255 PortC L Port B TxD RxD serieller Baustein a) Schließen Sie den A/D-Wandler und die Schalter an den I/O-Baustein an und geben Sie für alle Leitungen die Signalrichtung an. Welche Betriebsart wählen Sie? Geben Sie die Belegung des Steuerworts an. Steuerwort :

8 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 8/8 b) Mit Hilfe eines 8-Bit-Timers sollen die Zeitdistanzen 10 ms, 15 ms und 25 ms realisiert werden. Der externe Takt beträgt 20 µs. Geben Sie den Inhalt des Steuerregisters und für die drei Zeitwerte jeweils den Inhalt des Preloadregisters an. Steuerreg. Preloadreg: 10 ms 15 ms 25 ms Es soll nun ein Programm entwickelt werden, das zyklisch die Analogkanäle wandelt und die Werte sowie die Kanalnummer über die serielle Schnittstelle sendet. Der Abtasttakt der Kanäle wird über zwei Schalter eingelesen, bei Schalterstellung 0 wird der Abtastzyklus angehalten. Der Abtastzyklus muß eingehalten werden, d.h. die Übertragungszeit der ser. Schnittstelle darf sich nicht zur Zykluszeit addieren, Wandlungszeit und Programmlaufzeit können vernachlässigt werden. c) Entwerfen Sie ein Unterprogramm Senden, das die beiden Bytes (Kanalnummer und Wert) über die ser. Schnittstelle sendet. Wie wird das Steuerregister belegt? c) Schreiben Sie nun das Programm unter Verwendung des Unterprogramms Senden Verwenden Sie dazu die Rückseite des Blattes!!

9 Fachbereich Elektrotechnik Blatt 9/9 Beschreibung der Register der I/O-Bausteine 8255: Betriebsartenwahl Bit des Port C setzen/löschen Gruppe A Gruppe B D7=1 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7=0 D6=x D5=x D4=x D3 D2 D1 D0 Modus Port A Port C H Modus Port B Port C L don t care Bitnummer des Port C 1=Setzen 0=Löschen Port-Richtung:1 = Eingabe, 0 = Ausgabe serielle Schnittstelle RDR TDR FErr Statusregister PErr RDRF TDRE Steuerregister Parity-Mode TIE Baudrate RIE RDR: Receive Data Register TDRE: TDR Empty TIE: Transmit Interrupt Enable TDR: Transmit Data Register RDRF: RDR Full RIE: Receive Interrupt Enable Baudrate : : : : : Parity 0 0 : none 0 1 : even 1 0 : odd Timer Preload-Register Statusregister PLR (8 Bit) Counter-Register CNTR (8 Bit) Zähler = 0 Steuerregister Int.Enable Teiler Timer-Start Teiler: Timer-Start: Zähler=0: Der Zähltakt ergibt sich aus dem externen Takt und dem Teilerwert. Zähltakt = ext. Takt / Teiler Durch Setzen des Bits wird der Timer gestartet. Der Timer übernimmt den Wert aus dem Preloadregister und zählt das Counterregister abwärts bis Null. Anschließend muss der Timer neu gestartet werden. Dieses Bit wird gesetzt, wenn das Counterregister den Wert 0 errreicht hat.