GOP Computertechnik. Computersysteme Probeklausur 1

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1 Prüfungsfähigkeit: Weitere Hinweise: Die Prüfungsdauer beträgt 75 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 22 Seiten - bitte überprüfen! Die angegebene Anzahl zu erreichender Punkte ist als vorläufig zu betrachten. Alle Aufgaben sind unabhängig von der Lösung vorangegangener Aufgaben lösbar. Vorangegangene Angaben können benötigt werden. Bitte ausfüllen: GOP Computertechnik Computersysteme Probeklausur 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. Name: Vorname: Matrikel-Nr.: Unterschrift: Hörsaal: Reihe: Platz: Fakultät: EI EDU BWL INF Hier Etikett einkleben (Prüfungsaufsicht): Aufg. Aufg. 2 Aufg. 3 Aufg. 4 Aufg. 5 Aufg. 6 Aufg. 7 Aufg. 8 Punkte: Note:

2 Übersicht Komponenten Computer-Systeme (5 Punkte) 3 2 Darstellung von Zahlen und Zeichen (7 Punkte) 3 3 Arithmetische Schaltungen (29 Punkte) 4 4 Universalrechner (9 Punkte) 5 Befehlssätze und deren Klassifikation (4 Punkte) 6 MMIX (23 Punkte) 2 6. Assembler- und Loaderbefehle (6 Punkte) MMIX Befehlsformat - Übersetzungstabelle (4 Punkte) Lade- und Speicherbefehle Alignment (4 Punkte) Arithmetische Befehle (5 Punkte) Funktionsaufrufe/Stack (4 Punkte) Pipelining (4 Punkte) 6 8 Cache (8 Punkte) 8

3 3 Komponenten Computer-Systeme (5 Punkte) a) Geben Sie drei Beispiele für in Festplatten-Sektoren abgespeicherte Verwaltungsinformationen an. (3 Punkte) b) Wie kann man die Aussage verstehen, dass heutige Rechnersysteme oft sowohl eine Harvard- als auch eine von Neumann-Architektur aufweisen? (2 Punkte) 2 Darstellung von Zahlen und Zeichen (7 Punkte) a) Wozu wird zur Umwandlung einer positiven Zahl in eine negative Zahl im 2er- Komplement nach der Invertierung aller Bits noch die Zahl addiert? (2 Punkte) b) In welche drei Ausführungs-Schritte gliedert sich die Addition zweier Gleitkommazahlen? (2 Punkte) x c) Bestimmen Sie die Kodierung der 32 Bit breiten Gleitkommazahl 8,625 nach IEEE 754 und tragen Sie das Ergebnis in nachfolgende Abbildung ein. (3 Punkte) 8,625,=, E ; e - 4= e=4tk = 27+4 =r3n

4 4 3 Arithmetische Schaltungen 3 Arithmetische Schaltungen (29 Punkte) a) Tragen Sie in nachfolgende Abbildung die Realisierung eines Bit 2-auf- Multiplexers ein. (3 Punkte) to:* Gegeben ist die aus der Vorlesung bekannte Carry-Look-Ahead-Einheit x y inv. CLA CLA CLA CLA s G 3 P 3 G C 3 G 2 P 2 C 2 G P C P Carry-Look-Ahead-Einheit GG PP C CC b) Geben Sie an, wie sich das Signal C 2 in Abhängigkeit der Signale G i, P i und CC bestimmt. (2 Punkte) c) Geben Sie an, wie sich das Signal GG bestimmt. (2 Punkte)

5 5 x Gegeben ist der folgende logische Ausdruck: x = a 3 _ (b 2 ^ a 2 ) _ (b 2 ^ b ^ a ). d) Zeichnen Sie für Fan-In = 2 ein Gatterschaltung zur Bestimmung von x. Geben Sie die maximale Anzahl an Gatterlaufzeiten zur Berechnung von x an. (3 Punkte) a 3 t.fi#ii a 2 a b b 2 x + = + Anzahl Gatterlaufzeiten: 3 -

6 6 3 Arithmetische Schaltungen Nachfolgende Abbildung zeigt einen Datenpfad, der die Anzahl identischer Bits zweier Bit breiter Datenworte w und w 2 bestimmt und in Register R3 ablegt. init 63 init/>> R clk Steuerung ende B w reset clk2 63 init/>> R2 A Add R3 w 2 Schaltung A überprüft, ob das niederwertigste Bit (LSB) der beiden anliegenden Datenworte identisch ist. Ist das LSB identisch, gibt Schaltung A die Bit breite Zahl aus. Ist das LSB unterschiedlich, gibt die Schaltung die Bit breite Zahl aus. e) Tragen Sie in nachfolgende Abbildung eine Realisierung der Schaltung A ein. (3 Punkte) A Toy %63= of #, - ± ;f o..

7 7 Schaltung B gibt nach positiven Flanken am Eingang clk am Ausgang ende den Wert aus. Im Detail funktioniert die Schaltung wie folgt: Liegt die Leitung init auf, dann wird bei einer positiven Flanke am Eingang clk : die in der Schaltung B gespeicherte Anzahl bisher gezählter positiver Flanken zurückgesetzt. Liegt die Leitung init auf, wird jede positive Flanke am Eingang clk gezählt. me Nach aufeinander folgenden positiven Taktflanken am Eingang clk mit init =wird das Signal ende auf gesetzt. Anderenfalls hat ende den Wert. f) Tragen Sie in nachfolgende Abbildung eine Realisierung der Schaltung B ein. (5 Punkte) B init Mf j t #± * clk ende "fo o HI DiU

8 8 3 Arithmetische Schaltungen Nachfolgende Abbildung zeigt noch einmal den Datenpfad. init 63 init/>> R clk Steuerung ende B w reset clk2 63 init/>> R2 A Add R3 w 2 Die Steuerung des Datenpfads soll wie folgt funktionieren: In den Zuständen und 2 sollen die Register R und R2 mit den Eingangsworten w und w 2 ( Punkt) und das Register R3 mit initialisiert werden ( Punkt). Von Zustand 2 soll in Zustand 4 verzweigt werden. Hat in Zustand 4 das Signal ende den Wert, soll in den Zustand 5 verzweigt werden (,5 Punkte). Dabei sollen alle gespeicherten Werte unverändert bleiben ( Punkt). Anderenfalls soll von Zustand 4 in Zustand 3 verzweigt werden (,5 Punkte). Dabei soll der in Register R3 stehende Wert um den von Block A ausgegebenen Wert erhöht werden ( Punkt). Von Zustand 3 soll immer in Zustand 4 verzweigt werden. Dabei sollen die in R und R2 gespeicherten Werte um eine Stelle nach rechts geschoben werden ( Punkt). g) Erweitern Sie nachfolgenden Moore-Automaten so, dass er die Hardware in gewünschter Weise steuert. Geben Sie für irrelevante Werte X an. (6 Punkte) Initialisieren knw if an 2 Initialisieren 3 Addieren 4 inner Schieben 5 Ende clk: clk2: init: reset: clk: clk2: ^ clk: clk2: clk: clk2: clk: clk2: init: init: init: init: ^ reset: ^ reset: reset: reset: X N immer ended

9 9 Nachfolgende Abbildung zeigt einen anderen Moore-Automaten. immer ende = ende = Initialisieren 2 Initialisieren 3 Addieren 4 Schieben 5 Ende clk: clk: clk: clk: clk: clk2: clk2: clk2: clk2: clk2: init: init: init: init: init: reset: reset: reset: reset: reset: ende = immer ende = immer Dieser Moore-Automat soll mit folgender Schaltung implementiert werden: clk clk2 init reset ROM 3 2 D-Register ended ende First.2 h) Tragen Sie dazu in nachstehende Tabelle binär die ROM-Inhalte für die angegebenen Adressen ein. Zustand wird mit kodiert, Zustand 2 mit,... (5 Punkte) topic- Adresse x2 Daten roroom x3, xa proz xb " ' xc t Uno oro OxA=l" ender 2mk2 OxC= 3=4^ /

10 .. 4 Universalrechner 4 Universalrechner (9 Punkte) Gegeben ist der aus der Vorlesung bekannte Universalrechner. n MSB R D23 K D4 R7 M3 n- D3 D D2 7 D 3 A2 D M4 6 D9 D8 3 ADD R6 D7 M3 25 clk A7 D6 D5 3 BZ 34 A D4 M2 D3 D :* D M R5 a D 2 M2 6 2 SUB a-b b 25 A 34 R4 M Add 2 M3 reset 3 MUL R a M M2 DIV a/b D R2 34 b a 3 b 2 ftp.t.es?i??t:e#eie*?iidi R p c 2 X 3 M R M4 M4 a) Tragen Sie in nachfolgende Tabelle binär den Speicherinhalt zur Berechnung von p 3a b ein. Gehen Sie entsprechend der Kommentare vor. Geben Sie für alle irrelevanten Werte X an. (9 Punkte) K D M4 M3 M2 M Kommentar R = a R = 3 R = 3*a R = b R = 3*a-b. xxx R = sqrt(3*a-b)

11 5 Befehlssätze und deren Klassifikation (4 Punkte) a) Kann bei einer Load-/Store-Architektur das Ergebnis einer arithmetischen Operation ohne Umweg über ein Register direkt im Speicher abgelegt werden? ( Punkt) b) Werden bei einer Register-Register-Architektur Speicherzugriffe explizit oder implizit durchgeführt? ( Punkt) c) Ist der in Aufgabe 4 gezeigte Universalrechner eine Ein-, Zwei- oder Dreiaddressmaschine? Warum? (2 Punkte)

12 2 6 MMIX 6 MMIX (23 Punkte) Hinweis: Sie können in allen Aufgaben buf, buf,... als Pufferregister verwenden. 6. Assembler- und Loaderbefehle (6 Punkte) a) Geben Sie die Befehle an, mit denen Sie im Speicher an Adresse x2 ein Datenwort zur Aufnahme einer Bit Gleitkommazahl anlegen und dieses Datenwort über die Marke Double ansprechbar machen. (2 Punkte) Double LOC # 2 Oooo oooo oooo GREG OCTA b) Geben Sie die Anweisungen an, mit denen Sie den (globalen) Namensraum Fkt: anlegen und in diesem Namensraum das Register durch den Namen ret ansprechbar machen. (2 Punkte) PREFIX Fat : ret IS $^ c) Über welchen globalen Namen können Sie ausserhalb jedes Namensraums das in Aufgabe b) benannte Register jetzt ansprechen? ( Punkt) Fkt : ref d) Geben Sie den Befehl an, mit dem Sie einen Namensraum beenden. ( Punkt) PREFIX ;

13 6.2 MMIX Befehlsformat - Übersetzungstabelle MMIX Befehlsformat - Übersetzungstabelle (4 Punkte) Beachten Sie nachfolgende Tabelle.! x.. x.. x..2 x..3 x..4 x..5 x..6 x..7 x.. x.. x2.. x3.. x4.. x5.. x6.. x7.. x8.. x9.. xa.. xb.. xc.. xd.. xe.. xf.. 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! a) In welches Befehlswort wird der Befehl ADD $,$2,3 übersetzt? (2 Punkte) x.. x.. x2.. x3.. x4.. x5.. x6.. x7.. x8.. x9.. xa.. xb.. xc.. xd.. xe.. xf..! 223 Gegeben ist der folgende MMIX-Code: LOC Data_Segment A TETRA # GREG $254 x2... LOC # Main LDT $,A b) In welches Befehlswort wird der Befehl LDT $,A übersetzt? (2 Punkte) y $254 TO 89 FEOO 88 On FE 4 $254 t $

14 4 6 MMIX 6.3 Lade- und Speicherbefehle Alignment (4 Punkte) a) Tragen Sie in nachfolgende Tabelle den Speicherinhalt des MMIX-Prozessors ein, der sich nach Ausführung der angegebenen Befehle ergibt. (2 Punkte) LOC GREG Data_Segment BYTE WYDE 2 = x2 x2 x22 x23 OXOA IN -2 4 A 2 2 Gegeben ist die folgende Speicherbelegung LDBSIMB LOC Data_Segment LDB $ $254,8GREG $254, - A WYDE #ABCD oxa= B OCTA # a sbisbl b) Geben Sie hexadezimal alle Bit des Registers nach Ausführung der nachfolgend angegebenen Befehle an. (2 Punkte) Its " " uudnichf LDB $,A: BU " cuitmsbauffntleu OXFFFF FFFF FFFF FFAB LDT $,$254,5: OXFFFFFFFF

15 6.5 Funktionsaufrufe/Stack Arithmetische Befehle (5 Punkte) a) Geben Sie MMIX-Befehle an, mit denen Sie Y = p (2, 3 x) mit Gleitkommaoperationen berechnen und das Ergebnis im Speicher an der Marke Y ablegen. Die Variable x ist bereits als Gleitkommazahl im Register x abgelegt. Hinweis: Die Wurzel können Sie mit dem Befehl FSQRT berechnen. (5 Punkte) 6.5 Funktionsaufrufe/Stack (4 Punkte) Die Funktion Fkt befindet sich im Namensraum Fkt: und hat ein Bit breites Parameter- Wort auf dem Stack übergeben bekommen. Der Stackpointer wurde global mit der Marke SP angelegt. a) Geben Sie die MMIX-Befehle an, mit denen Sie in der Funktion Fkt die Register und auf den Stack sichern und den Parameter in Register einlesen. (4 Punkte) FLOT bufl, 23 FLOT but 2, FDIV buflibufhbufz FMUL bwfhbufl, FSQRT butybuft STO bufhy

16 6 7 Pipelining 7 Pipelining (4 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 $Y $Y 8..5 Lesen $Y 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 Betrachten Sie folgenden Ausschnitt aus einem MMIX-Programm: FADD a,b,c Zeile_ FDIV c,a,b Zeile_2 FMUL b,a,c Zeile_3 STO b,:a Zeile_4 a) Tritt ein Steuerungskonflikt auf? Wo bzw. warum? (2 Punkte) b) Geben Sie alle auftretenden Datenkonflikte an. (4 Punkte)

17 7 Nehmen Sie folgende Register-Belegung an: $ = x, $2 = x2, $254 = x2. Nehmen Sie desweiteren an, dass im Speicher an der Adresse x2 das Tetra x abgelegt ist (Big Endian). Nehmen Sie folgende Forwarding-Pfade an: Vom Ausgang der ALU zu den, $Y und $Z-Eingängen des auf die BD-Phase folgenden Pipeline-Registers. Vom Ende der SP-Phase (Ausgang Speicher sowie Ergebnis ALU) zu den, $Y und $Z-Eingängen des auf die BD-Phase folgenden Pipeline-Registers. c) Tragen Sie in nachfolgende Abbildung den Inhalt der Pipeline-Register für die unter den Pipeline-Registern angegebenen Befehle ein. Nehmen Sie an, dass die benötigten Forwarding-Pfade genutzt werden. Geben Sie für alle irrelevanten Eingänge X an. (8 Punkte) Reg. Schr.: Erg. Ausw.: Sp. Schr.: Reg. Schr.: Zugr.-Art: egal Erg. Ausw.: ALU: 5 Sp. Schr.: Reg. Schr.: Dir. Op.: Zugr.-Art: Erg. Ausw.: : : Lese-Daten: $Y: STO $,$254, $Z: Erg. ALU: Erg. ALU: Dir. Op.: X: X: X: STO $,$254, ADD $,$,$2 SUB $2,$2, LDB $,$254,2

18 8 8 Cache 8 Cache (8 Punkte) a) Erläutern Sie die Zuordnung Arbeitsspeicheradresse! Rahmen bei einem Direkt- Abgebildeten, einem Set-Assoziativen und einem Voll-Assoziativen Cache. (3 Punkte) b) Welcher Rahmen wird bei einem Direkt-Abgebildeten Cache beim Zugriff mit der Bit breiten Arbeitsspeicher-Adresse x abcdef ausgewählt, wenn der Schlüssel mit 44 Bit und die Byteauswahl mit 8 Bit codiert wird? (2 Punkte) c) Wie groß ist ein Voll-Assoziativer Cache, wenn der Schlüssel mit 24 Datenworten der Größe 56 Bit verglichen werden muss und die Adressbreite Bit beträgt? Geben Sie den Rechenweg an! (3 Punkte)

19 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.,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z LDB LDBU LDW LDWU LDT LDTU LDO 72LDOU Shift left immediate; with ovf. Shift left uns., no overflow Shift left uns. immed.; no ovf. Shift right; fill with sign Shift right imm.; fill with sign Shift right unsigned; fill with Shift right uns. imm.; fill w.,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z SLU SR SRU Shift left; with overflow,$y,z SL,$Y,$Z Befehl Operanden Name/Aktion Schieben Schiebe-Befehle Load byte Load byte immediate,$y,$z,$y,z Befehl Operanden Name/Aktion Laden aus Speicher Daten vom Speicher in ein Register laden Lade- und Speicherbefehle M8 [u($y) + u($z)] M8 [u($y) + u(z)] u (u(m4 [u($y) + u($z)])) u (u(m4 [u($y) + u(z)])) s (s(m4 [u($y) + u($z)])) s (s(m4 [u($y) + u(z)])) u (u(m2 [u($y) + u($z)])) u (u(m2 [u($y) + u(z)])) s (s(m2 [u($y) + u($z)])) s (s(m2 [u($y) + u(z)])) u (u(m [u($y) + u($z)])) u (u(m [u($y) + u(z)])) s (s(m [u($y) + u($z)])) s (s(m [u($y) + u(z)])) $Y $Y $Y $Y u ( u($y u ( u($y u($z) u(z) u u u($z) s u(z) s u($z)) ) u(z)) ) u ( u($y u($z)) ) u($y) 2u($Z) 2 u (25 ) u ( u($y u(z)) ) u(z) u($y) 2 2 u (25 ) M8 [u($y) + u($z)] 2 Assemblerprogrammierung M8 [u($y) + u(z)] ()3... ()3... a),yz,$y,$z,$y,z Get address (relativ) Get address (absolute) Get address immed. (absolute) u (u() + 4 s(yz)) u (u($y) + u($z)) u (u($y) + u(z)) M8 [u($y) + u(z)] M8 [u($y) + u(z)] Was ist der Unterschied zwischen dem Befehl LDA und den Ladebefehlen LDB,...? GETA LDA Befehl Operanden Name/Aktion laden Marken auflösen/adressen STOU M4 [u($y) + u(z)] M4 [u($y) + u(z)] ()3... u (26 ) u (26 ) ()3... u (26 ) u (26 ) M4 [u($y) + u(z)] s() 23 s() < 23 M4 [u($y) + u(z)] s() 23 3 s() < 2,$Y,$Z Store octa unsigned Store octa uns. imm. Adressen,$Y,Z in ein Register laden Store byte unsigned Store byte uns. imm. ()5... ()5... ()5... u (26 ) u (26 ) ()5... u (26 ) u (26 ) M2 [u($y) + u(z)] s() 25 s() < 25 M2 [u($y) + u(z)] s() 25 s() < 25 M2 [u($y) + u(z)] M2 [u($y) + u(z)] ()7... ()7... M [u($y) + u(z)] M [u($y) + u(z)] M [u($y) + u($z)] ()7... s() 27 u (26 ) s() < 27 u (26 ) M [u($y) + u(z)] ()7... s() 27 u (26 ) s() < 27 u (26 ) M8 [u($y) + u(z)] 2 Assemblerprogrammierung M8 [u($y) + u(z)],$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z Store tetra immed.; ovf. Store tetra; with overflow,$y,$z,$y,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.,$y,$z,$y,z,$y,z,$y,$z,$y,$z,$y,z,$y,z Store byte; with overflow 2 Assemblerprogrammierung Store octa Store octa immediate 54 STO STTU STT STWU STW STBU STB,$Y,$Z Befehl Operanden Name/Aktion Schreiben in Speicher Daten vom Register in den Speicher schreiben (speichern) 56 9

20 ,$Y,Z,$Y,$Z,$Y,Z DIV DIVU,$Y,$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($z) u(rd) ) Divide unsigned immediate; no overflow; (case u(z) > u(rd) ) ($Y $Z)27... ($Y Z)27... Multiply unsigned; rh Multiply uns. imm.; rh,$y,$z,$y,z MULU s ( s($y)/s($z) ) s ( s($y) % s($z) ) u () $Y u28 ( u(rd$y)/u($z) ) u28 ( u(rd$y) % u($z) ) rd $Y u28 ( u(rd$y)/u(z) ) u28 ( u(rd$y) % u(z) ) u28 (u($y) u($z)) u28 (u($y) u(z)) rh rh s (u(y) s($z)) s (u(y) u(z)) s(z)) Multiply; signed, with overflow s (s($y) s($z)) 2 Assemblerprogrammierung Multiply immediate; signed, with ovf. s (s($y) u(z)) s (u(y),$y,$z,$y,z MUL 66 NEGU s (u(y) s($z)) u(y) s($z 263 ) u (25 ) u (u($y) u($z)) u (u($y) 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.,$y,$z,$y,z u (u($y) + u($z)) u (u($y) + u(z)) s (s($y) s($z)) (s($y) s($z) < 263 ) (s($y) s($z) 263 ) u (25 ) s (s($y) u(z)) (s($y) s(z) < 263 ) (s($y) s(z) 263 ) u (25 ) s (s($y) + s($z)) (s($y) + s($z) < 263 ) (s($y) + s($z) 263 ) u (25 ) s (s($y) + u(z)) (s($y) + s(z) < 263 ) (s($y) + s(z) 263 ) u (25 ) Negate immediate; signed, with overflow Subtract immediate; signed, with overflow,$y,z Subtract; signed, with overflow Add unsigned; no overflow Add unsigned; no overflow Add immediate; signed, with overflow Add; signed, with overflow Name/Aktion,Y,Z NEG SUBU SUB,$Y,$Z,$Y,$Z ADDU,$Y,Z ADD,$Y,$Z BefehlOperanden Arithmetische Befehle auf Festkommazahlen Arithmetische Befehle (Festkomma) Arithmetische Befehle,$Y,Z,$Y,$Z Divide unsigned; no overflow; (case u($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 $Z = ) s ( s($y)/s($z) ) s ( s($y) % s($z) ) u () $Y f ( f ($Y) + f ($Z) ) u28 ( u(rd$y)/u($z) ) u28 ( u(rd$y) % u($z) ) rd $Y u28 ( u(rd$y)/u(z) ) u28 ( u(rd$y) % u(z) ) 2 Assemblerprogrammierung rd $Y,$Y,$Z Floating point add,$y,$z Floating point divide f ( f ($Y)/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] $Z PUTr () rundet eine Gleitkommazahl in eine Festkommazahl. Das Runden erfolgt wie in X,Z Put immed. value to spec. purp. reg. r [X] u (u(z)) Spezialregister eingestellt. a)getwelche,z Aktion führt Operator r () aus? Getder value of special purpose register Spezialregister Befehl Operanden Name/Aktion FIXU Bit. Die oberenconvert Bit floating des Ergebnisses to fixed werden im Spezialregister rh,$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 u (2 MUL: Quell- undwith Zieloperanden overflow haben jeweils Bit 63 5 ($Z) >2 hat MULU: Die Quelloperanden haben jeweils Bit,fder Zieloperand 28 u (2 ) Nein, da der ADD-Befehl nur einen Direktoperanden unterstützt, muss der zweite p FSQRT,$Z Square root f ( f ($Z) ) Umwandlung Gleitkommazahl Festkommazahl Operand zuvor in ein Allzweckregister geladen werden. FDIV FSUB,$Y,$Z Floating point subtract f ( f ($Y) f ($Z) ) 2 Assemblerprogrammierung,$Y,$Z Floating multiplication f ( f ($Y) f ($Z) ) b)fmul Kann mit dem ADD Befehl 3 + point 5 in einer einzigen Codezeile berechnet werden? sowohl für vorzeichenlose als auch für vorzeichenbehaftete Operationen. FADD a)befehl In welchem Wertebereich können die Direktoperanden bei den Arithmetischen Operanden Name/Aktion Befehlen liegen? Arithmetische Befehle (Gleitkomma) Arithmetische Befehle auf Gleitkommazahlen 68 DIVU DIV,$Y,$Z,$Y,Z 2

21 Divide unsigned immedediate; no overflow (case u(z) u(rd) ) XYZ Jump Bitwise AND immediate $Y & u ( u(z) ) if zero Wie kann man 5 Bitwise NOT AND Bitwise NOT AND immed.,$y,$z,$y,z NAND & & &,$Y,Z Bitwise OR immediate Bitwise OR NOT Bitwise OR NOT immediate Bitwise NOT OR Bitwise NOT OR immediate Bitwise XOR Bitwise XOR immediate Bitwise NOT XOR Bitw. NOT XOR immediate,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z,$y,$z,$y,z ORN NOR $Y $Z u ( u(z) ) 48) ($Y $Z) ($Y u ( u(z) ) ) $Y ( u ( u(yz) ),YZ,YZ,YZ,YZ PBNP BP BEV PBP,YZ PBOD a) GO Go to location immediate Go to location JMP benutzt Relative Adressierung, während GO Absolute Adressierung Was ist der Haupt-Unterschied zwischen dem JMP-Befehl und dem GO-Befehl?,$Y,Z,$Y,$Z u ( u() + 4) ); u ( u($y) + u($z) ) u ( u() + 4) ); u ( u($y) + u(z) ) Prob. branch if odd s() % 2 = SETMH SETML 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 48)) 32)) 6)) u (u() + u(yz 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()+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 Set tobranch low wyde Prob. if odd s() % 2 = Prob. branch if even s() s() % % 22 = = s() % 2 = u u ( u()+4 s(yz) ) s() ( u() + 4 s(yz) ) Prob. br.if ifodd nonpos. SETL PBOD,YZ,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) ) s() % 2 = u u ( u()+4 s(yz)6 ) s() ( u() + 4 s(yz) ) s() % 2 =,YZ u ( u() + 4 s(xyz) ) u ( u() + 4 s(xyz) ) s() % 2>= u u ( u()+4 s(yz) 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 ($Y $Z) u ( u(z) ) ),YZ BNP PBNN SETH ($Y,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 $Y $Z $Y u ( u(z) ) 2 Assemblerprogrammierung 32) 6) u ( u(yz) ) $Y $Z $Y u ( u(z) ) BNN PBNZ PBN BNZ BN PBZ PBZ Funktionsaufruf Befehle für Funktionsaufrufe NXOR XOR 84 Bitwise OR high wyde,yz ORH ORML 48) 32) 6) ($Y & $Z) ( $Y & u ( u(z) ) ) ( u ( u(yz) ) ( u ( u(yz) ) ( u ( u(yz) ) MULU: Die Quelloperanden haben jeweils Bit, der Zieloperand hat 28,YZ Bitw. OR med. low wyde ( u ( u(yz) ) Bit. Die oberen Bit des Ergebnisses werden im Spezialregister rh ORMH abgelegt.,yz Bitw. OR med. high wyde ( u ( u(yz) ) Quell- undbitwise Zieloperanden ORL MUL:,YZ OR lowhaben wydejeweils Bit OR d) Was ist der Unterschied zwischen,$y,$z Bitwise OR den Befehlen MUL und MULU? Bw. AND wyde NEG NOT high $,5,3,YZ Bw. AND NOT med. h. wd. 3 in einer einzigen Codezeile berechnen? ANDNH ANDNMH,YZ c) Bw. AND NOT med. l. wd. PBNZ BZ,YZ ANDNML,YZ BZ Bedingte Verzweigungen BNZ,YZ if nonzero Befehl Operanden Name/Aktion ANDN,$Y,$Z Bitwise AND NOT $Y & $Z,$Y,Z Bitww AND NOT immed. $Y & u ( u(z) ) Nein, da der ADD-Befehl nur einen Direktoperanden unterstützt, muss der zweite Operand zuvor in ein Allzweckregister geladen ANDNL,YZ Bitw. AND NOT low wydewerden. & u ( u(yz) ) b) Kann mit dem ADD Befehl in einer einzigen Codezeile berechnet werden?,$y,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,$y,$z Bitwise AND als auch für vorzeichenbehaftete Operationen. $Y & $Z Befehl Operanden Name/Aktion $Y 2 Assemblerprogrammierung rd a) In welchem Wertebereich können die Direktoperanden bei den Arithmetischen Logische Operationen Befehlen liegen? Logische Operationen auf Bit-Ebene 74 2

22 22 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 kennzeichnen.