TEKNISKA HÖGSKOLAN I LINKÖPING
Inga.
Maximal poäng är 30. Fallstudierna ger maximalt 10 poäng.
För godkänt krävs sammanlagt 22 poäng.
Senast 1999-08-30 på IDAs anslagstavla för tentamensresultat.
Petru Eles, tel 28 13 96

Tentamen i kursen Datorarkitektur - TDTS 52, 1999-08-14, kl. 09-13
Du kan skriva på svenska eller engelska!
1.
Locality of reference is an important feature of programs, in the context of memory hierachies. Explain what locality of reference means and why it is important.
(2p)
1.
Locality of reference är en viktig egenskap hos program, i kontexten av minneshierarkier.
Förklara vad locality of reference betyder och varför det är viktigt.
(2p)
2.
Which are the main characteristics of the following mapping strategies for cache memories:
direct and set associative? Illustrate with a figure for each one.
(3p)
2.
Vilka är huvuddragen för de två mappningsalgorithmerna för cacheminnen, direct och asso-
ciative. För varje algoritm, illustrera med hjälp av en figur.
(3p)
3.
The external interface of a CPU chip. Draw a figure and explain.
3.
De externa anslutningarna av ett CPU chip. Rita en figur och förklara.
(2p)
(2p)
4.
Synchronous and asynchronous bus timing. Explain how they work.
4.
Synkron och asynkron buss “timing”. Förklara hur de fungerar.
(2p)
(2p)
5.
a) We have identified four types of machine instructions; which are these four types?
b) Consider the instruction sequence below, executing an input operation followed by two other instructions. SIN is the address of a control flag associated with a keyboard; DATAIN is the address of an 8 bit buffer register, associated with the same keyboard; VALUE is the address of a memory location.
RDWAIT TESTIO SIN
BEZ RDWAIT
IN R1,DATAIN
STORE R1,VALUE
ADD #5,R1
Specify for each of the 5 instructions of which type it is.
(3p)

Tentamen i kursen Datorarkitektur - TDTS 52, 1999-08-14, kl. 09-13
Du kan skriva på svenska eller engelska!
5.
a) Vi har identifierat fyra olika typer av maskininstruktioner; vilka är dessa fyra?
b) Givet instruktionsekvensen ovan, dessa exekverar en in (input) operation följt av två andra instruktioner. SIN är adressen till en kontrollflagga för tangentbordet; DATAIN är adressen till en 8 bitars buffer register för tangenbordet; VALUE är adressen till en plats i minnet.
För varje av de 5 instruktionerna specificera dess typ.
(3p)
6.
What is a data hazard in a pipelined unit? Illustrate by an example and show how penalties are produced (consider a 6 stages pipeline). How can this penalty be reduced with the for-
warding technique (draw figures which illustrate the pipelined executions without and with forwarding).
(3p)
6.
Vad är data hazard i en “pipelined” enhet? Illustrera med ett exempel och visa hur straff skapas (anta en 6 stegs “pipeline”). Hur kan detta straff reduceras med “forwarding technique”
(rita figurer som illustrerar den “pipelinade” exekveringen utan och med “forwarding”).
(3p)
7.
a) Why is branch prediction important?
b) Illustrate your answer by showing how a certain instruction sequence, of your choice, passes a pipelined unit, in the case of a correct and in that of an incorrect prediction.
(3p)
7.
a) Varför är “branch prediction” viktigt?
b) Illustrera ditt svar genom att visa hur en, fritt vald, seqvens av instructioner passerar piplinen, med en korrekt prediktion och med en felaktigt prediktion.
(3p)

Tentamen i kursen Datorarkitektur - TDTS 52, 1999-08-14, kl. 09-13
Du kan skriva på svenska eller engelska!
8.
a) Describe the strategy for static branch prediction depending on the branch direction.
b) Describe the strategy for dynamic branch prediction with an one-bit scheme.
c) Compare how the two approaches work in the case of a loop like the one below:
- - - - - - - - - - - - - - - -
LOOP - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - -
BNZ LOOP
- - - - - - - - - - - - - - - -
(3p)
8.
a) Beskriv strategin statisk branch prediction som använder branch direction.
b) Beskriv strategin dynamisk branch prediction som använder en-bits schema.
c) Jämför hur de båda metoderna fungerar i exemplet ovan:
(3p)
9.
The design of RISC architectures is based on certain characteristics of typical programs which are frequently used. Enumerate at least five such characteristics.
(2p)
9.
Konstruktionen av RISC arkitekturer är baserad på vissa karaktärsdrag av de program som används ofta. Lista minst fem sådana karaktärsdrag.
(2p)
10.
a) Give an example with output dependency and another one with antidependency. Show how they can be solved by register renamimg.
b) Which data dependencies have to be considered by a superscalar CPU using:
- in-order issue with in-order completion?
- out-of-order issue with out-of-order completion?
(2p)
10.
a) Ge ett exempel på output dependency och ett med antidependency. Visa hur de problemen kan lösas med hjälp av register renamimg.
b) Vilka databeroenden måste en superskalär CPU ta hänsyn till om man använder:
- in-oder issue med in-order completion?
- out-of-order issue med out-of-order completion?
(2p)

Tentamen i kursen Datorarkitektur - TDTS 52, 1999-08-14, kl. 09-13
Du kan skriva på svenska eller engelska!
11. Draw the basic block-diagram of a a) hardwired control unit; b) microprogrammed control unit.
11. Rita blockdiagrammet för en a) hårdvirad kontrollenhet; b) mikroprogrammerad kontrollenhet.
12. Flynn’s classification of computer architectures: give the definition of the alternative architectures and draw for each one a block diagram.
(2p)
12. Flynn’s klassifikation av dator arkitekturer: ge definitionen av arkitektur alternativen och rita ett block diagram för varje.
(2p)
(3p)
(3p)