Bachelorprüfung Modul Computertechnik

Transkript

1 Prüfungsfähigkeit: Bachelorprüfung Modul Computertechnik Computersysteme Probeklausur 2 Hiermit bestätige ich, dass ich vor Prüfungsbeginn darüber in Kenntnis gesetzt wurde, dass ich im Falle einer plötzlich während der Prüfung auftretenden Erkrankung das Aufsichtspersonal umgehend informieren muss. Dies wird im Prüfungsprotokoll vermerkt. Danach muss unverzüglich ein Rücktritt von der Prüfung beim zuständigen Prüfungsausschuss beantragt werden. Ein vertrauensärztliches Attest - ausgestellt am Prüfungstag - ist unverzüglich nachzureichen. Wird die Prüfung hingegen in Kenntnis der gesundheitlichen Beeinträchtigung dennoch regulär beendet, kann im Nachhinein kein Prüfungsrücktritt aufgrund von Krankheit beantragt werden. Wird die Prüfung wegen Krankheit abgebrochen, wird die Klausur mit der Note "5, - nicht erschienen" gemeldet und - unabhängig von einem Rücktrittsantrag - nicht bewertet. Weitere Hinweise: - Die Prüfungsdauer beträgt 6 Minuten. - Es sind keine Hilfsmittel erlaubt, auch keine Taschenrechner! - Heftung nicht öffnen - keine Blätter abtrennen! - Lösungen bitte immer nur in den dafür vorgesehenen Abschnitt eintragen. An anderen Stellen eingetragene Lösungen werden nicht bewertet. Ggf. zweiten Angabebogen anfordern. Verwenden Sie zum Schreiben bitte einen dunklen Stift - die Prüfungen werden eingescannt! Die Prüfung besteht inkl. Anhang und Konzeptpapier aus 2 Seiten - bitte überprüfen! Die angegebene Anzahl zu erreichender Punkte ist als vorläufig zu betrachten. Die mit einem Stern (*) gekennzeichneten Aufgaben sind unabhängig von der Lösung vorangegangener Aufgaben lösbar. Vorangegangene Angaben können benötigt werden. Bitte ausfüllen: Name: Vorname: Matrikel-Nr.: Unterschrift: Hörsaal: Reihe: Platz: Fakultät: EI EDU BWL INF Hier Etikett einkleben (Prüfungsaufsicht): Punkte: Aufg. Aufg. 2 Aufg. 3 Aufg. 4 Aufg. 5 Aufg. 6 Summe

2 Übersicht Komponenten Computer-Systeme (5 Punkte) 3 2 Zahldarstellung (4 Punkte) 3 3 MMIX (26 Punkte) 4 3. Assembler- und Loaderbefehle (2 Punkte) MMIX Befehlsformat (2 Punkte) Lade- und Speicherbefehle Alignment (4 Punkte) Arithmetische Befehle (6 Punkte) Logische Operationen, Spezialregister (3 Punkte) Verzweigungen (4 Punkte) Funktionsaufrufe/Stack (5 Punkte) Mikroarchitektur (22 Punkte) 9 4. MMIX-Datenpfad (8 Punkte) Datenpfad- und Steuerungsentwurf (4 Punkte)... Entwurf eines Moore-Automaten (9 Punkte) ROM basierte Steuerung (5 Punkte) Pipelining (6 Punkte) 4 6 Cache (7 Punkte) 5

3 3 Komponenten Computer-Systeme (5 Punkte) Was ist eine Festplatten-Spur? (2 Punkte) Kreis, den die Schreib-/Leseköpfe auf der Platte abfahren, wenn sich bei rotierender Platte die Position des Schreib-/Lesekopfs nicht ändert. b) Welche der Busse Adressbus, Datenbus, Steuerbus sind unidirektional, welche bidirektional? (DMA wird nicht betrachtet.) (3 Punkte) unidirektional: Adressbus, Steuerbus bidirektional: Datenbus 2 Zahldarstellung (4 Punkte) Kodieren Sie 7.25 als Bit breite Gleitkommazahl und tragen Sie das Bitmuster in die vorgegebene Abbildung ein. (4 Punkte) 7.25:. =. 2 4 s = e K =4 e = K + 4 = = 27 = f =

4 4 3 MMIX 3 MMIX (26 Punkte) Hinweis: Sie können in allen Aufgaben buf, buf,... als Pufferregister verwenden. 3. Assembler- und Loaderbefehle (2 Punkte) Geben Sie die Anweisungen an, mit denen Sie den Namensraum Daten: anlegen und in diesem Namensraum die Register und 2 durch die Namen x und y ansprechbar machen. (2 Punkte) PREFIX Daten: pro falscher Zeile x IS $ Pkt. Abzug, jedoch y IS $2 mind. Pkt. 3.2 MMIX Befehlsformat (2 Punkte) Betrachten Sie die rechts angegebene Übersetzungs-Tabelle. Gegeben ist folgender Programmcode: Start DIV $,$2,3 SUB $,$,3 BZ $,Ende SUB i,i, JMP Start Geben Sie hexadezimal das Befehlswort an, in das der Befehl JMP Start übersetzt wird. (2 Punkte) xffffffc ( Pkt. auf Opcode, Pkt. auf FFFFFC)

5 3.3 Lade- und Speicherbefehle Alignment 5! x.. x.. x2.. x3.. x4.. x5.. x6.. x7.. x8.. x9.. xa.. xb.. xc.. xd.. xe.. xf..! x.. x.. x..2 x..3 x..4 x..5 x..6 x..7 TRAP 5ν FCMP ν FUN ν FEQL ν FADD 4ν FIX 4ν FSUB 4ν FIXU 4ν FLOT[I] 4ν FLOTU[I] 4ν SFLOT[I] 4ν SFLOTU[I] 4ν FMUL 4ν FCMPE 4ν FUNE ν FEQLE 4ν FDIV 4ν FSQRT 4ν FREM 4ν FINT 4ν MUL[I] ν MULU[I] ν DIV[I] 6ν DIVU[I] 6ν ADD[I] ν 2ADDU[I] ν CMP[I] ν SL[I] ν BN[B] ν+π BNN[B] ν+π PBN[B] 3ν-π PBNN[B] 3ν-π CSN[I] ν ADDU[I] ν 4ADDU[I] ν CMPU[I] ν SLU[I] ν BZ[B] ν+π BNZ[B] ν+π PBZ[B] 3ν-π PBNZ[B] 3ν-π CSZ[I] ν SUB[I] ν 8ADDU[I] ν NEG[I] ν SR[I] ν BP[B] ν+π BNP[B] ν+π PBP[B] 3ν-π PBNP[B] 3ν-π CSP[I] ν SUBU[I] ν 6ADDU[I] ν NEGU[I] ν SRU[I]ν BOD[B] ν+π BEV[B] ν+π PBOD[B] 3ν-π PBEV[B] 3ν-π CSOD[I] ν CSNN[I] ν ZSN[I] ν CSNZ[I] ν ZSZ[I] ν CSNP[I] ν ZSP[I] ν CSEV[I] ν ZSOD[I] ν ZSNN[I] ν ZSNZ[I] ν ZSNP[I] ν ZSEV[I] ν LDB[I] µ+ν LDBU[I] µ+ν LDW[I] µ+ν LDWU[I] µ+ν LDT[I] µ+ν LDTU[I] µ+ν LDO[I] µ+ν LDOU[I] µ+ν LDSF[I] µ+ν LDHT[I] µ+ν CSWAP[I] 2µ+2ν LDUNC[I] µ+ν LDVTS[I] ν PRELD[I] ν PREGO[I] ν GO[I] 3ν STB[I] µ+ν STBU[I] µ+ν STW[I] µ+ν STWU[I] µ+ν STT[I] µ+ν STTU[I] µ+ν STO[I] µ+ν STOU[I] µ+ν STSF[I] µ+ν STHT[I] µ+ν STCO[I] µ+ν STUNC[I] µ+ν SYNCD[I] ν PREST[I] ν SYNCID[I] ν PUSHGO[I] 3ν OR[I] ν ORN[I] ν NOR[I] ν XOR[I] ν AND[I] ν ANDN[I] ν NAND[I] ν NXOR[I] ν BDIF[I] ν WDIF[I] ν TDIF[I] ν ODIF[I] ν MUX[I] ν SADD[I] ν MOR[I] ν MXOR[I] ν SETH ν SETMH ν SETML ν SETL ν INCH ν INCHM ν INCML ν INCL ν ORH ν ORMH ν ORML ν ORL ν ANDNH ν ANDNMH ν ANDNML ν ANDNL ν JMP[B] ν PUSHJ[B] ν GETA[B] ν PUT[I] ν POP 3ν RESUME 5ν [UN]SAVE 2µ+ν SYNC ν SWYM ν GET ν TRIP 5ν x..8 x..9 x..a x..b x..c x..d x..e x..f x.. x.. x2.. x3.. x4.. x5.. x6.. x7.. x8.. x9.. xa.. xb.. xc.. xd.. xe.. xf..! 3.3 Lade- und Speicherbefehle Alignment (4 Punkte) Nehmen Sie folgende Speicherbelegung an: LOC Data_Segment TETRA OCTA #8328BC #A3CD8BD765BAD8 Geben Sie hexadezimal alle Bit des Registers nach Ausführung der nachfolgend angegebenen Befehle an. (2 Punkte) LDW $,$254,: LDTU $,$254,5: xffff FFFF FFFF CD8B x D765 BAD8

6 6 3 MMIX In folgendem Programmcode wird XXX XXXXXXXX als Platzhalter für einen einzelnen Befehl verwendet: LOC Data_Segment $254 Data_Segment A TETRA # B WYDE #8765 C TETRA #ABCD23 LOC # Main LDW $,C XXX XXXXXXXX TRAP,Halt, b) Geben Sie für das gezeigte Programm den Inhalt des 32 Bit breiten Wortes an, welches durch die Marke A adressiert wird, wenn XXX XXXXXXXX jeweils durch folgenden Befehl ersetzt wird: (2 Punkte) STBU $,A: xcd STTU $,$254,3: xffff ABCD 3.4 Arithmetische Befehle (6 Punkte) Es soll das Volumen einer Kugel mittels V = 4 3 r 3 berechnet werden. r und liegen bereits als Gleitkommazahlen in Register r und pi. a) Geben Sie den MMIX-Code an, mit dem Sie das Volumen berechnen und im Speicher als Gleitkommazahl an der lokalen Marke V ablegen. (6 Punkte) FLOT buf,4 /2 Pkt. FLOT buf2,3 /2 Pkt. FDIV buf,buf,buf2 Pkt. FMUL buf,buf,r insges. 2 Pkt.; pro FMUL buf,buf,r falscher Zeile - Pkt. FMUL buf,buf,r mind. Punkte FMUL buf,buf,pi Pkt. STO buf,v Pkt.

7 3.6 Verzweigungen Logische Operationen, Spezialregister (3 Punkte) Geben Sie den MMIX-Code an, mit dem Sie in Spezialregister ra das Bit Nr. 9 auf setzen. (3 Punkte) GET buf,ra Pkt. ORL buf,#2 Pkt. PUT ra, buf Pkt. 3.6 Verzweigungen (4 Punkte) Verwenden Sie MMIX Verzweigungs-Befehle den nachfolgend angegebenen C- Code zu implementieren. (4 Punkte) Hinweis: Register x ist bereits angelegt, Sie können es direkt verwenden. C-code: int x;... if(x <= ) { x = ; } else { x = ; } MMIX-Code: BP x,pos Pkt. SET x, /2 Pkt. JMP Ende /2 Pkt. Pos SET x, /2 Pkt. Ende Marken: /2 Pkt.

8 8 3 MMIX 3.7 Funktionsaufrufe/Stack (5 Punkte) Nachfolgende Abbildung zeigt, wie einer Funktion Parameter übergeben wurden und wie die Funktion die verwendeten Register auf den Stack gesichert hat. Die Funktion hat ein Ergebnis berechnet und soll nun beendet werden. :SP Gesichertes Register $ Gesichertes Register $2 Gesichertes Register $3 Parameter Parameter 2 a) Geben Sie den MMIX-Code an, mit dem Sie das im Register befindliche Ergebnis auf dem Stack ablegen, die Register, 2 und 3 wiederherstellen, den Stackpointer anpassen und zurück zum Funktionsaufrufer springen (Rücksprungadr. in Reg. ). (5 Punkte) STO $,:SP,4*8 Pkt. LDO $,:SP, von 2 Pkt. ausgehend LDO $2,:SP,*8 für jede falsche Zeile LDO $3,:SP,2*8 - Pkt. ADD :SP,:SP,4*8 Pkt. GO $,$, Pkt.

9 4.2 Datenpfad- und Steuerungsentwurf 9 4 Mikroarchitektur (22 Punkte) 4. MMIX-Datenpfad (8 Punkte) Erweitern Sie nachfolgende Schaltung so, dass beim Befehl GO $,$253, die Rücksprungadresse in Register abgelegt werden kann. (4 Punkte) 4 Add BZ Adresse Befehls- Speicher Befehl 32 BR Allzw.-Reg. Schrei- ben Schreib- Daten X Y Z $Z 2 3 OR o o2 b) Erweitern Sie nachfolgende Schaltung so, dass in der AF-Phase aus o2 und o3 die Sprungziel-Adresse des BZ-Befehls für den Fall = berechnet werden kann. (4 Punkte) BZ Adresse Befehls- Speicher Befehl 32 BR Allzweck- Registerblock Schreiben Schreib- Daten X Y Z $Z 2 3 OR o o o3

10 4 Mikroarchitektur 4.2 Datenpfad- und Steuerungsentwurf (4 Punkte) Entwurf eines Moore-Automaten (9 Punkte) Für nachfolgend angegebenen Datenpfad soll eine Steuerung entwickelt werden. r/w r/w ADD Schreiben Adresse Speicher Daten Basisadresse x Offset Ergebnisadresse 8 Off- set ADD ADD ADD Offset B Fertig? D null clk_mw Sum- me Zähler fertig Steuerung a a / b b Die Steuerung soll wie folgt funktionieren: In den Zuständen und sollen Register Summe, Zähler und Offset mit initialisiert werden. ( Punkt) In Zustand soll die Speicheradresse Basisadresse x + Offset ausgelesen werden. Hat das ausgelesene Datum den Wert, soll in Zustand 2 verzweigt werden. Anderenfalls soll in Zustand 4 verzweigt werden. (,5 Punkte) Beim Übergang von Zustand 2 auf 3 soll der in Register Offset gespeicherte Wert um 8 erhöht werden. ( Punkt) In Zustand 3 soll das im Speicher an Adresse Basisadresse x + Offset abgelegte Datum zur Generierung des Signals null bereitgestellt werden. (,5 Punkte) Hat in Zustand 3 das Signal null den Wert, soll in Zustand 4 verzweigt werden. Anderenfalls in Zustand 2, falls fertig = bzw. Zustand 6, falls fertig =. (,5 Punkte) Beim Übergang von Zustand 4 in den Zustand 5 soll Register Summe um den an Speicheradresse Basisadresse x + Offset stehenden Wert erhöht werden. (,5 Punkte).

11 4.2 Datenpfad- und Steuerungsentwurf Ist in Zustand 5 fertig =, soll in Zustand 2 verzweigt werden. Anderenfalls in Zustand 6. ( Punkt) Beim Übergang von Zustand 6 in den Zustand 7 soll der im Register Summe stehende Wert durch den im Register Zähler stehenden Wert dividiert werden und das Ergebnis im Speicher an der Ergebnisadresse abgelegt werden. ( Punkt) Vervollständigen Sie den nachfolgenden Moore-Automat so, dass er die Hardware- Schaltung in gewünschter Weise steuert. Legen Sie Leitungen, deren Pegel egal ist auf. (9 Punkte) immer null = immer 2 3 Initialisierung Initialisierung Nächster Nächster r/w r/w r/w r/w clk_mw clk_mw clk_mw clk_mw null = fertig = null= && fertig = null = null = && fertig = Mittelwert Mittelwert Schreiben Schreiben/Ende r/w r/w r/w r/w clk_mw clk_mw clk_mw clk_mw immer fertig = immer immer

12 2 4 Mikroarchitektur ROM basierte Steuerung (5 Punkte) Nachfolgende Abbildung zeigt einen anderen Moore-Automaten. null = xy/res x/y clk_x clk_y clk_res xy/res x/y clk_x clk_y clk_res null = immer fertig = xy/res x/y clk_x clk_y clk_res xy/res x/y clk_x clk_y clk_res fertig = immer

13 4.2 Datenpfad- und Steuerungsentwurf 3 Der abgebildete Moore-Automat soll mit folgender ROM-basierten Steuerung implementiert werden: xy/res x/y clk_x clk_y clk_res ROM Speicher 3 2 D Q D Q D2 Q2 clk fertig null Tragen Sie in nachstehendes ROM binär die Daten ein, die an den angegebenen Adressen abgelegt sein müssen, damit die Steuerung den gezeigten Moore- Automaten realisiert. (5 Punkte) Hinweis: Die links angegebene Zustands-Codierung entspricht den Bits und des ROM-Speichers. Adresse Daten

14 4 5 Pipelining 5 Pipelining (6 Punkte) Gegeben ist der bekannte Pipelining-Datenpfad. Sp.-Puls 4 BZ Add Adresse Befehls- Speicher Daten Clk BR Reg.-Schreiben Ergebnisauswahl ES Sp.-Schreiben Reg.-Puls Zugriffs-Art 2 SP Steuerung ALU-Funktion Direktoperand AF 32 X-Auswahl Schreib- Daten Lese Daten 32 Schreiben/ Lese- Lesen Daten 8..5 Lesen Lesen $Z Registerblock Schreiben 8 Clk2 Lese- Daten $Z $Z Dir Op. Clk3 8 ALU ES SP Erg ALU 2 Zugriffs- Art Schreib- Daten Adr. Clk4 Daten- Speicher Schreiben Lese- Daten ES Lese Dat. Erg ALU X X X Welche Anforderung muss man an die relativen Ausführungsgeschwindigkeiten der einzelnen Stufen stellen, damit der Durchsatz maximal wird? (2 Punkte) Die Stufen müssen alle gleich lang sein. Betrachten Sie folgenden Ausschnitt aus einem MMIX-Programm: DIV $2,$2,$ Zeile_ SUB $,$2,2 Zeile_2 MUL $3,$2,$ Zeile_3 STO $,:Erg Zeile_4 b) Geben Sie alle auftretenden Datenkonflikte an. (4 Punkte). Datenkonflikt zwischen DIV Zeile und SUB Zeile 2 wegen Register $2. 2. Datenkonflikt zwischen DIV Zeile und MUL Zeile 3 wegen Register $2. 3. Datenkonflikt zwischen SUB Zeile 2 und MUL Zeile 3 wegen wegen Register $. 4. Datenkonflikt zwischen SUB Zeile 2 und STO Zeile 4 wegen Register $.

15 5 6 Cache (7 Punkte) Nachfolgende Abbildung zeigt den bekannten Direktabgebildeten MMIX-Cache. k Bits Schlüssel f Bits Rahmen-Nr. b Bits Byte-Auswahl k f Rahmen (frame) b v v v v v v v f 2 - v k Bits Geben Sie in richtiger Reihenfolge die zwei Aktionen an, die durchgeführt werden müssen, bevor mit der Byte-Auswahl ein Byte aus einem Rahmen ausgewählt werden kann. (2 Punkte). Adressierung der Zeile bzw. des Rahmens mit der Rahmen-Nr. 2. Vergleich des Schlüssels mit dem Tag. b) Wie groß ist k, wenn jeder Rahmen 4 kbyte groß ist und der Cache insgesamt 2 MB an Daten aufnehmen kann? (3 Punkte) ld(4k) = 2; ) b = 2. ld(2 MB / 4 kb) = 9; ) f = 9. k = = 43. c) Welcher Rahmen wird bei Adresse x ausgewählt, wenn k = 36 und b = 2? Geben Sie den Wert hexadezimal an. (2 Punkte) x23

16 Load byte unsigned Load byte uns. immed. Load wyde Load wyde immediate Load wyde unsigned Load wyde uns. immed. Load tetra Load tetra immediate Load tetra unsigned Load tetra uns. immed. Load octa Load octa immediate Load octa unsigned Load octa uns. immed.,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z LDB LDBU LDW LDWU LDT LDTU LDO 72LDOU Shift left immediate; with ovf. Shift left uns., no overflow Shift left uns. immed.; no ovf. Shift right; fill with sign Shift right imm.; fill with sign Shift right unsigned; fill with Shift right uns. imm.; fill w.,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z SLU SR SRU Shift left; with overflow,,z SL,,$Z Befehl Operanden Name/Aktion Schieben Schiebe-Befehle Load byte Load byte immediate,,$z,,z Befehl Operanden Name/Aktion Laden aus Speicher Daten vom Speicher in ein Register laden Lade- und Speicherbefehle M8 [u() + u($z)] M8 [u() + u(z)] u (u(m4 [u() + u($z)])) u (u(m4 [u() + u(z)])) s (s(m4 [u() + u($z)])) s (s(m4 [u() + u(z)])) u (u(m2 [u() + u($z)])) u (u(m2 [u() + u(z)])) s (s(m2 [u() + u($z)])) s (s(m2 [u() + u(z)])) u (u(m [u() + u($z)])) u (u(m [u() + u(z)])) s (s(m [u() + u($z)])) s (s(m [u() + u(z)])) u ( u( u ( u( u($z) u(z) u u u($z) s u(z) s u($z)) ) u(z)) ) u ( u( u($z)) ) u() 2u($Z) 2 ) ra ra u (25 ) u ( u( u(z)) ) u(z) u() 2 2 ) ra ra u (25 ) M8 [u() + u($z)] 2 Assemblerprogrammierung M8 [u() + u(z)] ()3... ()3... a),yz,,$z,,z Get address (relativ) Get address (absolute) Get address immed. (absolute) u (u(@) + 4 s(yz)) u (u() + u($z)) u (u() + u(z)) M8 [u() + u(z)] M8 [u() + u(z)] Was ist der Unterschied zwischen dem Befehl LDA und den Ladebefehlen LDB,...? GETA LDA Befehl Operanden Name/Aktion laden Marken auflösen/adressen STOU M4 [u() + u(z)] M4 [u() + u(z)] ()3... ra u (26 ) ra u (26 ) ()3... ra u (26 ) ra u (26 ) M4 [u() + u(z)] s() 23 ) ra s() < 23 ) ra M4 [u() + u(z)] s() 23 ) ra s() < 23 ) ra,,$z Store octa unsigned Store octa uns. imm. Adressen,,Z in ein Register laden Store byte unsigned Store byte uns. imm. ()5... ()5... ()5... ra u (26 ) ra u (26 ) ()5... ra u (26 ) ra u (26 ) M2 [u() + u(z)] s() 25 ) ra s() < 25 ) ra M2 [u() + u(z)] s() 25 ) ra s() < 25 ) ra M2 [u() + u(z)] M2 [u() + u(z)] ()7... ()7... M [u() + u(z)] M [u() + u(z)] M [u() + u($z)] ()7... s() 27 ) ra ra u (26 ) s() < 27 ) ra ra u (26 ) M [u() + u(z)] ()7... s() 27 ) ra ra u (26 ) s() < 27 ) ra ra u (26 ) M8 [u() + u(z)] 2 Assemblerprogrammierung M8 [u() + u(z)],,$z,,z,,$z,,z Store tetra immed.; ovf. Store tetra; with overflow,,$z,,z Store wyde unsigned Store wyde uns. imm. Store wyde immed.; ovf. Store wyde; with overflow Store byte unsigned Store byte uns. imm. Store byte immed.; ovf.,,$z,,z,,z,,$z,,$z,,z,,z Store byte; with overflow 2 Assemblerprogrammierung Store octa Store octa immediate 54 STO STTU STT STWU STW STBU STB,,$Z Befehl Operanden Name/Aktion Schreiben in Speicher Daten vom Register in den Speicher schreiben (speichern) 56 6

17 ,,Z,,$Z,,Z DIV DIVU,,$Z Divide; signed, with overflow (case $Z = ) Divide immediate; signed, with ovf. (case $Z = ) Divide unsigned; no overflow; (case u($z) > u(rd) ) Divide unsigned; no overflow; no overflow (case u($z) u(rd) ) Divide unsigned immediate; no overflow; (case u(z) > u(rd) ) ( $Z)27... ( Z)27... Multiply unsigned; rh Multiply uns. imm.; rh,,$z,,z MULU s ( s()/s($z) ) s ( s() % s($z) ) u () u28 ( u(rd)/u($z) ) u28 ( u(rd) % u($z) ) rd u28 ( u(rd)/u(z) ) u28 ( u(rd) % u(z) ) u28 (u() u($z)) u28 (u() u(z)) rh rh s (u(y) s($z)) s (u(y) u(z)) s(z)) Multiply; signed, with overflow s (s() s($z)) 2 Assemblerprogrammierung Multiply immediate; signed, with ovf. s (s() u(z)) s (u(y),,$z,,z MUL 66 NEGU s (u(y) s($z)) u(y) s($z 263 ) ) ra ra u (25 ) u (u() u($z)) u (u() u(z)) Negate unsigned; no overflow Negate unsigned immed.; no overflow Negate; signed, with overflow,y,$z,y,$z,y,z Subtract unsigned; no overflow Subtract unsigned immed.; no ovf.,,$z,,z u (u() + u($z)) u (u() + u(z)) s (s() s($z)) (s() s($z) < 263 ) (s() s($z) 263 ) ) ra ra u (25 ) s (s() u(z)) (s() s(z) < 263 ) (s() s(z) 263 ) ) ra ra u (25 ) s (s() + s($z)) (s() + s($z) < 263 ) (s() + s($z) 263 ) ) ra ra u (25 ) s (s() + u(z)) (s() + s(z) < 263 ) (s() + s(z) 263 ) ) ra ra u (25 ) Negate immediate; signed, with overflow Subtract immediate; signed, with overflow,,z Subtract; signed, with overflow Add unsigned; no overflow Add unsigned; no overflow Add immediate; signed, with overflow Add; signed, with overflow Name/Aktion,Y,Z NEG SUBU SUB,,$Z,,$Z ADDU,,Z ADD,,$Z BefehlOperanden Arithmetische Befehle auf Festkommazahlen Arithmetische Befehle (Festkomma) Arithmetische Befehle,,Z,,$Z Divide unsigned; no overflow; (case u($z) > u(rd) ) Divide unsigned; no overflow; no overflow (case u($z) u(rd) ) Divide unsigned immediate; no overflow; (case u(z) > u(rd) ) Divide unsigned immedediate; no overflow (case u(z) u(rd) ) Divide; signed, with overflow (case $Z = ) Divide immediate; signed, with ovf. (case $Z = ) s ( s()/s($z) ) s ( s() % s($z) ) u () f ( f () + f ($Z) ) u28 ( u(rd)/u($z) ) u28 ( u(rd) % u($z) ) rd u28 ( u(rd)/u(z) ) u28 ( u(rd) % u(z) ) 2 Assemblerprogrammierung rd,,$z Floating point add,,$z Floating point divide f ( f ()/f ($Z) ) r [Z] a) nachfolgender Befehlssequenz Befehle zur der Festb) Tragen Geben Sie in den Befehl an, mit dem Sie Register dieberechnung Gleitkommazahl 5, kommadivisioni dividend/divisor ein und speichern Sie das Ergebnis an der zuweisen. Marke Quotient und den Divisionsrest an der Marke Remainder ab. FLOT $,5 X,$Z Put value to special purpose register r [X] $Z PUTr () rundet eine Gleitkommazahl in eine Festkommazahl. Das Runden erfolgt wie in X,Z Put immed. value to spec. purp. reg. r [X] u (u(z)) Spezialregister ra eingestellt. a)getwelche,z Aktion führt Operator r () aus? Getder value of special purpose register Spezialregister Befehl Operanden Name/Aktion FIXU Bit. Die oberenconvert Bit floating des Ergebnisses to fixed werden im Spezialregister rh,$z s ( r ( f ($Z) ) ) abgelegt. Zugriff auf Spezialregister without overflow c) Befehl Operanden Name/Aktion Umwandlung Festkomma <-> Gleitkomma Wie kann man 5 3 in einer einzigen Codezeile berechnen? a) Geben Sie MMIX-Befehle an, die = 3.45 in Register a ablegen.,$z Convert fixed to floating f ( s($z) ) FLOT,Z Conv.NEG fixed to float. imm. f ( u(z) ) $,5,3 SET a,345,$z Conv. uns. floating f ( u($z) ) FLOTfixed toa,a FLOTU,Z Conv. uns. fixed to float. f ( u(z) ) SET buf, imm. d) Was ist der Unterschied zwischen FLOT den Befehlen buf,bufmul und MULU? FDIV a,a,buf s ( r ( f ($Z) ) ) Convert floating to fixed 63 5) 2.3 MMIX Befehle 79 FIX,$Z f ($Z) < 2 ) ra ra u (2 MUL: Quell- undwith Zieloperanden overflow haben jeweils Bit 63 5 ($Z) >2 ) MULU: Die Quelloperanden haben jeweils Bit,fder Zieloperand hatra 28 ra u (2 ) Nein, da der ADD-Befehl nur einen Direktoperanden unterstützt, muss der zweite FSQRT,$Z Square root f ( f ($Z) ) Umwandlung Gleitkommazahl Festkommazahl Operand zuvor in ein Allzweckregister geladen werden. FDIV FSUB,,$Z Floating point subtract f ( f () f ($Z) ) 2 Assemblerprogrammierung,,$Z Floating multiplication f ( f () f ($Z) ) b)fmul Kann mit dem ADD Befehl 3 + point 5 in einer einzigen Codezeile berechnet werden? sowohl für vorzeichenlose als auch für vorzeichenbehaftete Operationen. FADD a)befehl In welchem Wertebereich können die Direktoperanden bei den Arithmetischen Operanden Name/Aktion Befehlen liegen? Arithmetische Befehle (Gleitkomma) Arithmetische Befehle auf Gleitkommazahlen 68 DIVU DIV,,$Z,,Z 7

18 Divide unsigned immedediate; no overflow (case u(z) u(rd) ) XYZ Jump Bitwise AND immediate & u ( u(z) ) if zero Wie kann man 5 Bitwise NOT AND Bitwise NOT AND immed.,,$z,,z NAND & & &,,Z Bitwise OR immediate Bitwise OR NOT Bitwise OR NOT immediate Bitwise NOT OR Bitwise NOT OR immediate Bitwise XOR Bitwise XOR immediate Bitwise NOT XOR Bitw. NOT XOR immediate,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z,,$z,,z ORN NOR $Z u ( u(z) ) 48) ( $Z) ( u ( u(z) ) ) ( u ( u(yz) ),YZ,YZ,YZ,YZ PBNP BP BEV PBP,YZ PBOD a) GO Go to location immediate Go to location JMP benutzt Relative Adressierung, während GO Absolute Adressierung Was ist der Haupt-Unterschied zwischen dem JMP-Befehl und dem GO-Befehl?,,Z,,$Z u ( u(@) + 4) u ( u() + u($z) ) u ( u(@) + 4) u ( u() + u(z) ) Prob. branch if odd,yz Prob. branch if even SETMH SETML SETL PBOD a),yz,yz,yz Increase by high wyde Inc. by med. high wyde Inc. by med. low wyde Increase by low wyde Set to high wyde Set to med. high wyde Set to med. low wyde Set tobranch low wyde Prob. if odd 48)) 32)) 6)) u (u() + u(yz u (u() + u(yz 48)) 32)) 6)) u (u() + u(yz)) u (u((yz u (u(yz u (u(yz u (u(yz)) u ( u(@)+4 s(yz) ) u (u() + u(yz s() % 2 = u ( u(@)+4 s(yz) ) u ( u(@)+4 s(yz) ) uu (( u(@)+4 s(yz) ) u(@)+4 s(yz) ) Geben Sie die Befehle an, mit denen Sie ausschließlich durch die Verwendung von Direktoperanden die Zahl x AB CDEF in Register $ schreiben. INCH INCMH INCML,YZ,YZ,YZ,YZ,YZ,YZ s() % 2 = s() % 2 = s() s() % % 22 = = ) s() % 2 = ))@@ u u ( u(@)+4 s(yz) ) s() ( u(@) + 4 s(yz) ) Prob. br.if ifodd nonpos. s() % 2>= ))@@ u u ( u(@)+4 s(yz) s() ( u(@) + 4 s(yz))) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu ( u(@) + 4 s(yz) ) ( u(@) + 4 s(yz) ) uu u(@) s(yz) s(yz))) (( u(@) uu u(@) s(yz) s(yz))) (( u(@) u ( u(@) + 4 s(yz) ) u ( u(@) + 4 s(yz) ) u ( u(@) + 4 s(yz) ) u ( u(@) + 4 s(xyz) ) u ( u(@) + 4 s(xyz) ) s() % 2 = ))@@ u u ( u(@)+4 s(yz)6 ) s() ( u(@) + 4 s(yz) ) Direktoperanden Befehl Operanden Name/Aktion BOD,YZ if odd PBEV )@ s() s() > ) s() s() > s() > < s() < s() = s() < = s() < = s() = s() = s() = s() @ Prob. branch if even if nonpositive Prob. br.if ifeven positive Prob. br.if ifpositive nonpos. Prob. br.if ifnonpositive nonneg. Prob. br.if ifnonneg. positive Prob. br.if ifpositive negative Prob. br.if ifnegative nonneg. Prob. br.if ifnonneg. nonzero Prob. br.if ifnonzero negative if negative Probable br. if zero Prob. br.if ifzero nonzero Probable br. if zero BEV,YZ if even Direktoperand in Register schreiben,yz,yz BOD PBNP INCL ( $Z) u ( u(z) ) ),YZ BNP PBNN SETH (,YZ PBP BNN 2.3 MMIX Befehle PBEV,YZ BNP,YZ,YZ,YZ,YZ,YZ,YZ,YZ,YZ BP PBN PBNN BN Befehl Operanden Name/Aktion $Z u ( u(z) ) 2 Assemblerprogrammierung 32) 6) u ( u(yz) ) $Z u ( u(z) ) BNN PBNZ PBN BNZ BN PBZ PBZ Funktionsaufruf Befehle für Funktionsaufrufe NXOR XOR 84 Bitwise OR high wyde,yz ORH ORML 48) 32) 6) ( & $Z) ( & u ( u(z) ) ) ( u ( u(yz) ) ( u ( u(yz) ) ( u ( u(yz) ) MULU: Die Quelloperanden haben jeweils Bit, der Zieloperand hat 28,YZ Bitw. OR med. low wyde ( u ( u(yz) ) Bit. Die oberen Bit des Ergebnisses werden im Spezialregister rh ORMH abgelegt.,yz Bitw. OR med. high wyde ( u ( u(yz) ) Quell- undbitwise Zieloperanden ORL MUL:,YZ OR lowhaben wydejeweils Bit OR d) Was ist der Unterschied zwischen,,$z Bitwise OR den Befehlen MUL und MULU? Bw. AND wyde NEG NOT high $,5,3,YZ Bw. AND NOT med. h. wd. 3 in einer einzigen Codezeile berechnen? ANDNH ANDNMH,YZ c) Bw. AND NOT med. l. wd. PBNZ BZ,YZ ANDNML,YZ BZ Bedingte Verzweigungen BNZ,YZ if nonzero Befehl Operanden Name/Aktion ANDN,,$Z Bitwise AND NOT & $Z,,Z Bitww AND NOT immed. & u ( u(z) ) Nein, da der ADD-Befehl nur einen Direktoperanden unterstützt, muss der zweite Operand zuvor in ein Allzweckregister geladen ANDNL,YZ Bitw. AND NOT low wydewerden. & u ( u(yz) ) b) Kann mit dem ADD Befehl in einer einzigen Codezeile berechnet werden?,,z JMP XYZ Jump Befehl Operanden Name/Aktion AND Befehl Operanden Name/Aktion Bedingte Verzweigungen Verzweigungen Unbedingte Verzweigung JMP Befehl Operanden Name/Aktion Verzweigungsbefehle sowohl für vorzeichenlose,,$z Bitwise AND als auch für vorzeichenbehaftete Operationen. & $Z Befehl Operanden Name/Aktion 2 Assemblerprogrammierung rd a) In welchem Wertebereich können die Direktoperanden bei den Arithmetischen Logische Operationen Befehlen liegen? Logische Operationen auf Bit-Ebene 74 8

19 9 Konzeptpapier Verwenden Sie dieses Blatt für Notizen. Falls Inhalte dieses Blatts bewertet werden sollen, müssen Sie das auf diesem Blatt und bei der jeweiligen Teilaufgabe kenntlich machen.

20 2 Konzeptpapier Konzeptpapier Verwenden Sie dieses Blatt für Notizen. Falls Inhalte dieses Blatts bewertet werden sollen, müssen Sie das auf diesem Blatt und bei der jeweiligen Teilaufgabe kenntlich machen.