در این پست دو نمونه سوال از کتاب سازمان و طراحی کامپیوتر ARM را بررسی میکنیم؛ موضوع دو سوال مربوط به تبدیل دستورات اسمبلی LEGv8 به کد زبان C است.
خب همان طور که میدانید در زمان کامپایل برنامه زبان های سطح بالاتر مانند C و جاوا به دستور العمل های اسمبلی تبدیل میشوند، این دستورات برای پردازش در پردازنده طراحی شده اند.
برای اینکه با سخت افزار کامپیوتر ارتباط برقرار کنید باید به زبان خودش با وی صحبت کنید. به کلمات در زبان کامپیوتر دستورالعمل یا instruction می گویند و به مجموعه لغات آن مجموعه دستورات یا instruction set میگویند.
وقتی صحبت از زبان اسمبلی می شود، اکثر منابع را زبان MIPS به خود اختصاص داده است؛ به نوعی میتوان گفت که معروف ترین و قدیمی ترین زبان اسمبلی زبان MIPS است که طراحی آن به سال 1980 برمیگردد. ولی خب پردازنده های آرم از دستورات اسمبلی LEGv7 و LEGv8 استفاده میکنند و در بعضی از دانشگاه ها نیز این زبان تدریس می شود که در ادامه مطلب بیشتر به این موضوع خواهیم پرداخت.
تصویر الف) در شکل بالا نمای کلی مسیر داده پردازنده ساده با واحد کنترل (simple datapath with control unit) را مشاهده میکنید.
When silicon chips are fabricated, defects in materials (e.g., silicon) and manufacturing errors can result in defective circuits. A very common defect is for one signal wire to get “broken” and always register a logical 0. This is often called a “stuck-at-0” fault.
سوال توضیح میدهد که چیپ های سیلیکونی آسیب پذیر هستند، یکی از آسیب های رایج این است که یک ثبات همیشه صفر را نشان دهد؛ به این اتفاق "ماندن در صفر" می گویند.
ادامه سوال و حل تشریحی را در ادامه مطلب مشاهده کنید.
5.3 By convention, a cache is named according to the amount of data it contains (i.e., a 4 KiB cache can hold 4 KiB of data); however, caches also require SRAM to store metadata such as tags and valid bits. For this exercise, you will examine how a cache’s confguration affects the total amount of SRAM needed to implement it as well as the performance of the cache. For all parts, assume that the caches are byte addressable, and that addresses and words are 64 bits.
بقیه سوال و حل تشریحی در ادامه مطلب مشاهده کنید...
5.2 Caches are important to providing a high-performance memory hierarchy
to processors. Below is a list of 64-bit memory address references, given as word
addresses.
0x03, 0xb4, 0x2b, 0x02, 0xbf, 0x58, 0xbe, 0x0e, 0xb5, 0x2c, 0xba, 0xfd
سوال به ما یک سری آدرس داده و گفته است که این آدرس ها را داخل حافظه نهان (cache) بریزید. خب همان طور که سوال گفته آدرس ها 64بیتی هستند و همگی به یک Word از حافظه اصلی اشاره میکنند که این در بعضی سوالات Byte هم آمده است.
ادامه سوالات و حل تشریحی را در ادامه مطلب مشاهده کنید.
5.13 Mean time between failures (MTBF), mean time to replacement (MTTR),
and mean time to failure (MTTF) are useful metrics for evaluating the reliability
and availability of a storage resource. Explore these concepts by answering the
questions about a device with the following metrics:
شاخص MTTF یعنی زمان باقیمانده تا خرابی، شاخص MTBF یعنی زمان بین خرابی ها، شاخص MTTR یعنی مدت زمان تعمیر دستگاه چقدر بوده است. در سوال گفته شده که دستگاه هر سه سال خراب می شود و یک روز هم طول میکشد تا تعمیر بشود.
در ادامه چند سوال را از کتاب سازمان و طراحی کامپیوتر حل میکنیم.
4.7.3 [10] <§4.4> What is the latency of LDUR? (Check your answer carefully.
Many students place extra muxes on the critical path.)یادداشت: سوال از ما زمان تاخیر دستور LDUR را میخواهد. همان طور که میدانیم دستور LDUR در پردازنده برای گرفتن داده از حافظه جانبی و ریختن آن در ثبات استفاده میشود.
در ادامه به حل تشریحی این سوال میپردازیم.
4.7.4 [10] <§4.4> What is the latency of STUR? (Check your answer carefully.
Many students place extra muxes on the critical path.)
What is the latency of B?
مطابق شکل مدار پایین صفحه چقدر طول میکشد تا دستور B در پردازنده اجرا شود؟ دستور B از دستورات ارجاع بدون شرط در زبان اسمبلی است.
در ادامه به حل تشریحی این سوال در مدار مورد نظر میپردازیم.
4.7.2 [5] <§4.4> What is the latency of an R-type instruction (i.e., how long must
the clock period be to ensure that this instruction works correctly)?
یادداشت: سوال از ما زمان تاخیر دستورات از نوع R-type را میخواهد. همان طور که میدانیم دستورات نوع R در پردازنده برای محاسبات ریاضی جمع و ضرب و... استفاده میشوند.
در ادامه به حل تشریحی این سوال میپردازیم.
