archi

Question 1

Opisz krótko różnice między katalogiem stron a tablicą stron

Answer 1

Katalog stron zawiera wskaźniki do tablic stron, tablice stron przechowują adresy fizyczne stron ;

Question 2

Wymień i opisz rejestry ogólnego przeznaczenia w architekturze x86

Answer 2

• EAX użuwany głownie w czasie operacji arytmetycznych,
• EBX rejestr bazowy, wraz z rejestrem segmentowym DS tworzą wskaźnik na przestrzeń danych,
• ECX rejestr służący głównie jako licznik w zapętlonych sytuacjach,
• EDX rejestr danych, używanych do operacji arytmetycznych oraz obsługi wyjścia/wejścia,
• ESP wskaźnik wierzchołka stosu,
• EBP wskaźnik ramki stosu,
• ESI rejestr indeksowy, wskaźnik źródła,
• EDI rejestr indeksowy, wskaźnik przeznaczenia;

Question 3

Wymień i krótko opisz możliwe stany linii w modelu spójności MESI

Answer 3

Zmodyfikowany to pamięć podręczna została zmodyfikowana,

Nieważny to wiersz w pamięci nie ma ważnych danych,

Wspólny to wiersz w pamięci podręcznej może być w innej pamięci podręcznej oraz jest taki jak w pamięci głównej,

Wyłączny to wiersz w pamięci podręcznej występuje w pamięci głównej oraz nie występuje w innych pamięciach podręcznych;

Question 4

Opisz różnicę pomiędzy skalowanie silnym a słabym

Answer 4

Skalowanie silne to ustalony rozmiar problemu rozdzielane w pracy na coraz więcej procesorów

Skalowanie słabe to ustalany rozmiar problemu jest skalowany na jeden procesorów;

Question 5

Czym się charakteryzują instrukcje serializujące w architekturze x86, podaj przykłady?

Answer 5

Są to instrukcje pilnujące porządku w potoku danego typu instancji, tj.wszystkie instrukcje danego typu przed instrukcją serializującą wykonają się przed instrukcjami, które są po niej, np sfence, cpuid;

Question 6

Jakie działania należy podjąć w przypadku wystąpienia błędu braku strony?

Answer 6

1. sprawdzić poprawność odwołania do strony w tablicy
2. Znalezienie wolnej ramki pamięci w pamięci fizycznej
3. Ściągnięcie strony z pamięci drugorzędnej
4. Aktualizacja tablicy stron;

Question 7

Podaj przykład braku ortogonalności w dowolnej architekturze komputera

Answer 7

dedykowane rejestry, eax:edx jako rejestr przechowujący wynik mnożenia w x86, licznik powtórzeń dla organizacji pętli ecx;

Question 8

Wymień i krótko opisz klasy pamięci rozróżniane ze względu na sposób adresowania

Answer 8

Pamięć o dostępnie sekwencyjnym SAM, swobodnym RAM, adresowanym zawartoscia CAM. SAM wystawia adres na magistrale, sygnał odczytu/zapisu i po jakimś czasie pamięć zwraca dane spod adresu. RAM po wystawieniu adresu w jednym cyklu, w następnym cyklu zegara zakłada że otrzyma dane po odczycie, zapis robimy w jednym cyklu. W CAM wykorzystywany jest wzorzec, działa podobnie do swobodnej;

Question 9

Na czym polega różnica między fragmentacją zewnętrzną a wewnętrzna? Podaj przykłady pojawiania się

Answer 9

Zewnętrzna fragmentacja polega na zapełnianiu dziur po segmentach, w niewykorzystywane obszary pamięci są wrzucane mniejsze bloki.

Wewnętrzna fragmentacja pojawia się przy stronicowaniu. Strony mają określony rozmiar i niezależnie ile mamy danych bloki pamięci mogą się marnować;

Question 10

Czy przerwania różnią się od wyjątków?

Answer 10

Tak, przerwania są raczej zdarzeniami zewnętrznymi, a wyjątki wewnętrznymi;

Question 11

Wymień i krótko opisz klasy możliwych argumentów instrukcji dostępnych w architekturze x86

Answer 11

• Wartość argumentu może zostać podana jako stała zakodowana w kodzie rozkazu, jako wpisanie stałej przy mnemoniku (np. $4) bądź jako symbol.
• Argumentem może być wartość znajdująca się w jakimś rejestrze, wówczas w rozkazie zostaje zakodowany adres rejestru.
• Argumentem może być wartość komórki w pamięci, której adres może być podany jako stała(np. poprzez symbol), jako adres znajdujący się w rejestrze bądź jako kombinację tych dwóch możliwości(w sumie może to być suma stałej, rejestru i 2-, 4- lub 8-krotności rejestru;

Question 12

Wymień i krótko opisz algorytmy uprzedzającego (antycypowanego) pobierania danych

Answer 12

Automatyczne, czyli inicjowane podczas każdej próby dostępu.

Implikowane w razie chybienia.

Markowane, czyli pobierana zostaje kolejna linia podczas pierwszego odwołania do tej linii;

Question 13

Wymień i krótko opisz najczęściej używane flagi dostępne w rejestrze flag architektury x86

Answer 13

Carry informuje o wystąpieniu przeniesienia, zdecydowanie najczęściej używana, do działań arytmetycznych,

overflow przepełnienie,

sign znak,

interrupt informuje o wystąpieniu przerwania,

parity o parzystości;

Question 14

Wymień główne elementy modelu komputera z programem przechowywany i podaj odpowiadające im elementy modelu maszyny Turinga

Answer 14

Procesor czyli centralna jednostka obliczeniowa, Pamięć, rozróżniamy na cashe, przy procesorze, pamięć główną RAM oraz większe wolniejsze pamięci dyskowe, możemy mieć osobno pamięć na dane i na kod czyli architektura Harwardzka, Magistrale do komunikacji między elementami.

W modelu maszyny Turinga mamy głowicę czyli wskaźnik na pamięć. Sama pamięć to jedna lub więcej taśm po których porusza się głowica;

Question 15

Wymień i krótko opisz elementy składni języka asemblera (składnia AT&T)

Answer 15

data część z danymi zainicjowanymi, .bss część z danymi niezainicjowanymi, .text główny kod programu;

Question 16

Wymień i krótko opisz różnice między architekturami RISC i CISC

Answer 16

RiSC ma stałą długość rozkazu, ograniczoną moc wykonawczą rozkazu (np architektura rejestrowa z instrukcjami load store), większość rozkazów jest jednocyklowa.

CISC ma różnej długości rozkazy, co utrudnia potokowanie, rozkazy mogą wiele zrobić jednym opcodem, ale trwają różny czas;

Question 17

Wymień i krótko opisz różnice pomiędzy procesorem superpotokowym a super skalarnym

Answer 17

Superskalarne to kilka jednostek wykonawczych i kilka instrukcji na raz.

Superpotokowe wykorzystują potok głęboki, ma wile krótkich etapów, częstsze cykle. Oba mają zagrożenie opóźnienia;

Question 18

Opisz krótko zjawisko szamotania

Answer 18

Szamotanie występuje, gdy proces ma mniej ramek niż liczba używanych stron. Jest ich za mało więc trzeba sprowadzić z pamięci nową usuwając jedną z załadowanych już stron, ta strona za chwilę będzie potrzebna;

Question 19

Wymień i krótko opisz rodzaje konfliktów przetwarzania powodujących wstrzymanie potoku

Answer 19

• Konflikt sterowania, czyli możliwa zmiana ścieżki przetwarzania przez rozgałęzienia.
• Konflikt danych, czyli użycie tej samej danej przez 2 kolejne instrukcje.
• Konflikt strukturalny, czyli niemożność jednoczesnego użycia jednego zasobu;

Question 20

Opisz krótko różnicę pomiędzy przerwaniem precyzyjnym, a nie precyzyjnym

Answer 20

Przerwanie precyzyjne jest z mniej złych powodów, można rozpocząć jego obsługę po wykonaniu bieżącego zadania.

Przerwanie nieprecyzyjne występuje z krytycznych powodów, musiało się stać coś bardzo złego, obsługa musi się rozpocząć od razu, ma wysoki priorytet;

Question 21

Wymień elementy składające się na model programowy procesora

Answer 21

lista rozkazów, 
tryby adresowania, 
rejestry, 
typy danych, 
obsługa wyjątków i przerwań;

Question 22

Wady i zalety odwróconej tablicy stron

Answer 22

jest tylko jedna i zawiera tyle wpisów, ile jest ramek w pamięci fizycznej. W każdym wpisie odwróconej tablicy stron jest informacja, która strona jest w konkretnej ramce przechowywana. W momencie odwołania się do adresu wirtualnego, należy w tej tablicy wyszukać ten wiersz, w którym znajduje się adres wirtualny związany z konkretną stroną. Jeżeli nie ma tego wpisu to wyjątek braku strony i musimy wymienić stronę.

Zalety: jedna, dość mała struktura

Wady: trzeba przeszukiwać (czasami sprawdzić wszystkie wpisy – setki tysięcy, miliony);

Question 23

Opisz strukturę ramki stosu zdefiniowanej w ABI systemu V dla architektury x86

Answer 23

ramka stosu jest to fragment stosu zaalokowany dla określonej funkcji. Każdy parametr funkcji może zostać odczytany jako indeksowany względem %ebp(wskaźnik obecnej ramki stosu), aktualna ramka stosu jest ograniczona przez dwa rejestry, czyli wskaźnik ramki stosu %ebp oraz wskaźnik stosu %esp, Stos rośnie w dół i dokładamy do dołu, dane wyrównane do 32 bitów

Question 24

Opisz sposób obliczania adresu w pamięci i wymień wszystkie elementy, na podstawie których to przesunięcie jest obliczane

Answer 24

Przesunięcie (offset) względem początku segmentu. Wyrażenie, które jest obliczane na podstawie przemieszczenia (jakaś liczba), do którego dodawana jest zawartość rejestru bazowego i dodawana jest zawartość rejestru indeksowanego pomnożonego przez odpowiednią skalę. w AT&T
disp(base,index,scale),
np. 16(eax,ebx,4);

Question 25

Wymień i opisz sytuacje w których linia pamięci podręcznej zostanie wypełniona

Answer 25

- Wyłącznie na chybieniu przy odczycie (jeżeli chybiamy, wypełniamy linie, przechodzimy do jakiegoś stanu), - Pobranie uprzedzające to pobierana jest zawsze kolejna linia i razem z nią następna - Pobieramy linie, ale zaznaczamy, żeby nie pobierać następnej (żeby nie było dużego ruchu na magistrali);

Question 26

Wymień i krótko opisz rodzaje konfliktów danych

Answer 26

RAR to odczyt po odczycie: 2 jednostki chcą odczytać to samo, ale jest to nie możliwe w danym systemie, RAW to czekamy na odczytanie aż poprawna jednostka się tam zapisze, WAR to czekamy aż poprzednia instrukcja odczyta z danego pola, WAW to czekamy na właściwą kolejność zapisu;

Question 27

Wymień i krótko opisz rodzaje nadmiaru, które należy wprowadzić do systemu w celu poprawy jego niezawodności.

Answer 27

- Nadmiar informacji to kody CRC, bity parzystości. Pozwala sprawdzać a czasami nawet odtwarzać dane utracone w wyniku dodatkowych bitów. - Nadmiar czasu to więcej czasu na przesłanie danych, mniejsza szansa błędu. - Nadmiar sprzętu to redundancja, pozwala na większą niezawodność gdyż umożliwia działanie pomimo awarii 1 z urządzeń

Question 28

Wymień i krótko opisz możliwe tryby pracy układu DMA(podział magistrali)

Answer 28

Blokowy to przesyłamy wszystko co ustaliliśmy, Pojedynczy to przesyłamy małymi blokami, Przezroczysty to przesyłamy kiedy procesor nic nie robi na magistrali;

Question 29

Opisz funkcje prologu i epilogu

Answer 29

Prolog jest to sekwencja instrukcji którą należy wykonać podczas tworzenia funkcji w jej skład wchodzą : - odłożyć na stos %ebp wskaźnik ramki (. Przechowuje wartość wskaźnika stosu z chwili tuż po wejściu do nowej funkcji), - przenieść %esp (wskaźnik stosu, wyznacza dolną granicę) do %ebp to ustawić nowy wskaźnik ramki, - odłożyć na stos rejestry %edi,%esi,%ebx żeby zachować ich niezmienność, Epilog odwrotnie, czyli podczas zakończenia funkcji:;

Question 30

Omów krótko zalety i wady całkowicie skojarzeniowych pamięci podręcznych

Answer 30

- można wpisać dowolnie długi fragment pamięci, - migotanie niemal nie występuje, rzadko wymienia się linie ( dopiero jak się skaczą linie), - są drogie, - największy współczynnik trafień, - długo się szuka bo trzeba porównywać etykiety linii z adresem do którego chcemy się dostać;

Question 31

Opisz krótko czym jest i co zawiera kontekst procesu

Answer 31

Są to wszystkie informacje potrzebne do wznowienia zawieszonego wcześniej procesu. Obejmuje:, zawartość wszystkich rejestrów procesora (kontekst procesora), wartość wszystkich zmiennych (kontekst pamięci). Kontekst procesu jest statyczną strukturą danych;

Question 32

Omów krótko ideę skoku opóźnionego. W jakim celu jest stosowany?

Answer 32

Skok opóźniony jest sprzętową metodą minimalizacji blokad wskutek rozgałęzień warunkowych i polega na tym że instrukcja po rozkazie skoku jest zawsze wykonywana;

Question 33

Opisz krótko na czym polega strategia optymalnej wymiany stron

Answer 33

Stronicowanie na żądanie jest to sprowadzanie strony do pamięci operacyjnej tylko wtedy, gdy jest ona potrzebna. Nazywa się to także procedurą leniwej wymiany. Takie rozwiązanie zmniejsza liczbę wykonywanych operacji wejścia/wyjścia i zapotrzebowanie na pamięć operacyjną, ponieważ nie sprowadza się niepotrzebnych stron (pojedyncze wywołanie dużego wielofunkcyjnego programu może wymagać sprowadzenia jedynie niewielkiej części jego kodu). Dzięki temu zmniejsza się czas reakcji systemu. Można też obsłużyć większą liczbę użytkowników;

Question 34

Opisz krótko pełny mechanizm translacji adresu stosowany w architekturze x86

Answer 34

Adres logiczny programu tłumaczony w procesie segmentacji na adres liniowy, który jest sumą adresu początkowego segmentu oraz przesunięcia względem segmentu. Adres liniowy w procesie stronicowania jest tłumaczony na adres fizyczny. Składa się on z fizycznego adresu strony oraz przesunięcia wewnątrz strony;

Question 35

Co to stronicowanie?

Answer 35

podzielenie pamięci procesu na strony o ustalonym rozmiarze i adresach podzielnych przez ten rozmiar ✓ strona jest zawsze wyrównana do swojego rozmiaru ✓ musimy mieć znacznie więcej struktur danych ✓ dla każdej strony możemy ustawiać osobno prawa dostępu ✓ możemy procesowi przydzielić tylko kilka stron i wymieniać je w razie potrzeby ✓ znacznie większa kontrola nad przydziałem pamięci ✓ strony są wpisywane w dowolne miejsce pamięci fizycznej, tylko w tych strukturach danych mówiących, gdzie jest dana strona wpisuje się odpowiedni adres ramki (strony są zawartością ramek), a segmenty wymagają ciągłego obszaru pamięci, w który możemy go przypisać

Question 36

Co to wektor?

Answer 36

Wektor przerwania – adres (indeks) procedury obsługi przerwania w tablicy przerwań (w niej znajdują się adresy procedury obsługi przerwań albo rozkazy skoku do procedury obsługi przerwania); liczba identyfikująca procedurę obsługi przerwania w tablicy wektorów przerwań Tablica wektorów przerwań jest umieszczana na początku przestrzeni adresowej (od adresu 0 zaczynają się wektory obsługi przerwań, a kod po resecie jest uruchamiany od adresu najwyższego – samych F (16)); w momencie przyjścia żądania przerwania wewnętrzne układy na podstawie tego, które to przerwanie, generują odpowiedni wektor tego przerwania i jest wykonywany skok do procedury obsługi tego przerwania.

Question 37

Co to segmentacja?

Answer 37

Segment – ciągły blok pamięci, który ma adres początkowy, rozmiar, prawa dostępu Segmentacja w pigułce: 1. Selektor wskazuje na deskryptor w tablicy deskryptorów 2. W deskryptorze jest rozmiar, adres początkowy 3. Adres początkowy jest dodawany do przesunięcia 4. Po wytworzeniu adresu sprawdzane są wszystkie prawa (czy nie wykroczyliśmy poza rozmiar segmentu i czy możemy wykonać operację) 5. Tworzymy adres liniowy i przekazujemy do stronicowania (można je wyłączyć w intelu)

Question 38

Rodzaje fragmentacji i opis.

Answer 38

Schematy przydziału • W pamięci stronicowanej: o Fragmentacjawewnętrzna(stronamaustalonyrozmiar,nieważneiledanych przechowujemy, zawsze jest przydzielona w całości) • W pamięci segmentowanej: o Fragmentacjazewnętrzna(zapełnieniedziurposegmentach,któretworzą bloki o małych rozmiarach i są porozrzucane)

Question 39

Co to wyjątki i przerwania?

Answer 39

Przerwanie – sygnalizowane zdarzenie pojawiające się dookoła procesora, zgłaszane poprzez ustawienie sygnału na wyprowadzeniu procesora; mogą być zgłaszane np. zboczem albo poziomem; zdarzenie NIEZWIĄZANE z procesorem; asynchroniczne na zewnątrz procesora Wątek – sygnalizowane zdarzenie wewnątrz procesora, sygnalizujące, że coś się bardzo nie udało (dzielenie przez 0 np.); instrukcja zachowała się w sposób niemożliwy do zrealizowania