Tentamen. EDA432 Digital- och datorteknik, It DIT790 Digital- och datorteknik, GU. Onsdag 12 Januari 2011, kl

Transkript

1 Institutionen för data- och informationsteknik CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Tentamen EDA432 Digital- och datorteknik, It DIT790 Digital- och datorteknik, GU Onsdag 12 Januari 2011, kl Examinatorer Rolf Snedsböl, tel Kontaktperson under tentamen Rolf Snedsböl, tel Tillåtna hjälpmedel Häften Instruktionslista för FLEX Instruktionslista för CPU12 I dessa får rättelser och understrykningar vara införda, inget annat. Tabellverk och miniräknare får ej användas! Lösningar se kursens hemsida. Granskning Tid och plats anges på kursens hemsida. Allmänt Tentamen är uppdelad i del A och del B. På del A kan 30 poäng uppnås och på del B 20 poäng. Totalt 50 poäng på del A och del B tillsammans. För att del B av tentamen skall granskas och rättas krävs minst 20 poäng på del A. Del A bedöms och betygssätts utifrån bifogat svarsblankett. Poängsättning på del A anges vid varje uppgift. Siffror inom parentes anger poängrvallet på. Fel svar kan ge poängavdrag. En obesvarad uppgift ger poängavdrag. De olika en a, b, c etc. kan innehålla ett (eller fler) korrekt svar nästan korrekt svar mer eller mindre fel svar helt fel svar inget korrekt Svara med endast ett kryss på varje uppgift Poängsättning på del B anges vid varje uppgift. Siffror inom parentes anger maximal poäng på. För full poäng krävs att: redovisningen av svar och lösningar är läslig och tydlig. ett lösningsblad får endast innehålla redovisningsdelar som hör ihop med en uppgift. lösningen ej är onödigt komplicerad. du har motiverat dina val och ställningstaganden redovisningen av hårdvarukonstruktioner innehåller funktionsbeskrivning, lösning och realisering. redovisningen av mjukvarukonstruktioner i assembler är dokumenterade. Betygsättning För godkänt slutbetyg på kursen fordras att både tentamen och laborationer är godkända. Tentamen ger slutbetyget: 20p betyg 3 < 30p betyg 4 < 40p betyg 5

2 Digital- och datorteknik, (10) DEL A fyll i svarsblanketten sist i tesen och lämna in denna ift 1 Talomvandling, aritmetik, flaggor och koder. ift 1.1 Tolka X och Y som tal utan tecken. Vilket av alternativen anger dess decimala motsvarighet? I uppgifter 1.1 t.o.m 1.4 används 5-bitars tal där X = (11110) 2 och Y = (01011) 2 a X=-14, Y=19 b X=30 Y=11 c X=29, Y=11 d X=28, Y=19 e X=28,Y=18 f X=-2, Y=18 g X=30, Y=9 h X=30, Y=19 Poäng på : [-1, 1] ift 1.2 Tolka X och Y som tal med tecken. Vilket av alternativen anger dess decimala motsvarighet? a X=30, Y=-11 b X=30, Y=-18 c X =-1, Y=18 d X = -2, Y=18 e X = -3, Y=11 f X = -1, Y=11 g X = -2, Y=11 h X = -3, Y=9 Poäng på : [-1, 1] ift 1.3 a R=13 Utför operationen R = X - Y som b R=9 binär addition av Y s 2-komplement c R=-12 Vilket av alternativen anger R? d R=19 Tolka X, Y och R som tal med e R=17 tecken. f R=-9 g R=18 h R=-14 Poäng på : [-1, 1] ift 1.4 Utför operationen R=X - Y som binär addition av Y s 2-komplement. Vad blir flaggbitarna NZVC efter räkneoperationen? a NZVC=0011 b NZVC=1010 c NZVC=1110 d NZVC=0111 e NZVC=1100 f NZVC=1001 g NZVC=0100 h NZVC=0001 Poäng på : [-1, 1]

3 Digital- och datorteknik, (10) ift 1.5 Kan bitmönstret representera två ett negativt tal NBCD- på 2komplementsform? siffror? ett positivt tecken belopps tal? ett naturligt binärtal T. Där T>128 10? förskjuten gray-kod? ASCIIkod för en versal (stor bokstav)? a Nej Nej Ja Nej Nej Ja b Nej Nej Ja Nej Ja Ja c Ja Nej Nej Ja Nej Ja d Nej Nej Ja Nej Ja Nej e Ja Ja Nej Ja Ja Ja f Nej Ja Ja Nej Ja Nej g Ja Nej Ja Ja Nej Nej h Ja Ja Nej Ja Nej Ja Poäng på : [-1, 2] ift 2 Kombinatorik, switchnätalgebra ift 2.1 Följande funktion är given, Ange vilket av följande alternativ som utgör funktionen på disjunktiv normalform. a b c d e f g h i j ift 2.2 Följande Karnaughdiagram för en boolesk funktion är givet. Vilket av följande alternativ utgör funktionens konjunktiva minimalform? a b c d e f g h i j x Poäng på : [-1, 2] yz Poäng på : [-1, 2]

4 Digital- och datorteknik, (10) ift 2.3 Ett kombinatoriskt nät med nedanstående funktionstabell skall konstrueras. Vilket av följande Karnaughdiagram skall användas? Du kan bortse från ej definierade kombinationer i indata. x y z w f ift 3 Sekvensnät a) zw b) zw c) zw d) zw e) zw f) zw g) zw h) zw Poäng på : [-1, 2] ift 3.1 Ange excitationstabellen för en JK vippa. a) b) c) d) e) f) QQ + J K QQ + J K QQ + J K JK Q + J K Q + J K Q Q 0 0 Q * 1 1 Q 1 1 Q Poäng på : [-1, 1] ift 3.2 Ange excitationstabellen för en SR vippa. a) b) c) d) e) f) S R Q + S R Q + S R Q + QQ + S R QQ + S R QQ + S R Q 0 0 Q * 1 1 * 1 1 Q Poäng på : [-1, 1]

5 Digital- och datorteknik, (10) ift 3.3 Analysera räknaren nedan. Vilken tabell motsvarar räknaren? ³1 & CP 1T C1 q 2 q 2 ³1 CP 1T C1 q 1 q 1 ³1 & CP 1T C1 q 0 q 0 Q = q 2 q 1 q 0 a) b) c) d) e) f) g) h) Q Q + Q Q + Q Q + Q Q + Q Q + Q Q + Q Q + Q Q Poäng på : [-1, 3] ift 4 FLEX styrenhet ift 4.1 I tabellen intill visas styrsignalerna för EXECUTE-sekvensen för en instruktion för FLEX-processorn. NF i tabellens sista rad anger att nästa tillstånd (state) skall vara det första i FETCHsekvensen. Vilken instruktion är det? S Styrsignaler (= 1) 5 OE PC, LD MA, IncPC 6 MR, LD MA, 7 MR, f 3, f 1, f 0, g 0, LD CC, LD R 8 OE R, MW, NF a NEG Adr b ASL Adr c DEC Adr d COM Adr e CLR Adr f INC Adr ift 4.2 Ange vilken tabell som beskriver utförandet av operationen enligt nedanstående RTN-beskrivning: Poäng på : [-1, 1] RTN-beskrivning: 2 + B + 2A B Förutsätt att register A och B i datavägen till höger innehåller de data som skall beräknas. Register A får ändras. Använd så få tillstånd som möjligt. Vilket väljer du? (Se nästa sida)

6 Digital- och datorteknik, (10) a b c S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning 1 2A R 1 2A R 1 A R, A T 2 R T 2 R T 2 R+T R 3 B R 3 B+T R 3 T+B R 4 R+T R 4 R+1 R 4 R B 5 2R R 5 R+1 R 6 R+2 T 6 R B 7 B+T R 8 R B d e f S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning 1 2A R 1 A+1 R 1 A T 2 R+B R 2 2R R 2 B+T+1 R 3 2 T 3 R T 3 R+T+1 R 4 R+T R 4 B+T R 4 R B 5 R B 5 R B Poäng på : [-1, 3] ift 4.3 En instruktion för FLEX-processorn är JSR A,X. Se instruktionslistan för FLEX. Ange RTNbeskrivningen för utförandefasen för denna instruktion. (S anger aktuellt State) a b c S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning 5 PC MA, PC+1 PC 5 PC MA, PC+1 PC 5 PC MA, PC+1 PC 6 M T, S-1 S 6 M T 6 M T 7 S MA 7 S MA, S-1 S 7 S MA, S-1 S 8 X + T R 8 X + A R 8 X + B R 9 R PC 9 R PC 9 R PC d e f S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning S RTN-beskrivning 5 X T, S-1 S 5 A T, S-1 S 5 A T, S-1 S 6 S MA 6 S MA 6 S M 7 PC M 7 PC M 7 PC M 8 A+T R 8 X+T R 8 X+T R 9 R PC 9 R M 9 R PC Poäng på : [-1, 3]

7 Digital- och datorteknik, (10) ift 5 FLEX programmering ift 5.1 Vad blir maskinkoden för instruktionerna BHS och BHI? BHS är placerad på (har sin OP-kod på) adress och BHI på adress L1 är placerad på adress och L2 på adress L1 - - BHS L2 - - L2 - - BHI L1 - a b c BHS: BHS: BHS: BHI: BHI: BHI: d e f BHS: BHS: BHS: BHI: BHI: BHI: ift 5.2 Poäng på : [-1, 2] Inkrementera det 24-bitars talet P. P s mest signifikanta byte är placerad på adress Vilket alternativ väljer du? a b c d e f INC $41 INC $43 COM $41 INC $43 INC $41 INC $43 LDAA $43 INC $42 INC $41 LDAA $42 INC $42 BCC EE ADCA #0 INC $41 COM $42 ADCA #0 INC $43 INC $42 STAA $43 INC $42 STAA $42 BCC EE LDAA $42 COM $43 LDAA $41 INC $41 ADCA #0 INC $43 ADCA #0 EE STAA $42 STAA $41 Poäng på : [-1, 2] ift 5.3 Ange maskinkoden för FLEX-processorn för instruktionssekvensen till höger. ORG $E4 LDAA Var LDAB Konst Var RMB 2 FCB 2,22 Konst EQU 10 a b c d e f Adr Maskin Adr Maskin Adr Maskinkokokokod Adr Maskin- Adr Maskin- Maskin- Adr -kod -kod E4 0B E4 0F E4 0F E4 0F E4 0B E4 0B E5 E8 E5 E8 E5 E8 E5 E8 E5 E8 E5 E8 E6 0C E6 0C E6 0C E6 0C E6 0C E6 0C E7 0A E7 10 E7 10 E7 EB E7 0A E7 10 E8?? E8 02 E8?? E8 02 E8 02 E8 02 E9?? E9 02 E9?? E9 02 E9 02 E9 02 EA 02 EA 22 EA 02 EA 16 EA 22 EA 22 EB 16 EB 10 EB 22 EB 0A EC EC EC 10 EC Poäng på : [-1, 2]

8 Digital- och datorteknik, (10) DEL B Svara på separata ark. Blanda uppgifter på samma ark. ift 6 (7p) Vid simulatorpassen och i labbet använde du stömbrytarna (ML4 INPUT) och sifferindikatorn (ML4 OUTPUT). Du skall nu skriva ett program för CPU12 som hela tiden läser två NBCD-tal P NBCD och Q NBCD (från två 8 bitars Inportar) utför additionen R NBCD = P NBCD +Q NBCD och visar R NBCD på utportarna (två sifferindikatorer) Observera att indata tolkas som NBCD-tal när P och Q läses. Om indata är NBCD-tal skall du skriva EE (Error) till utportarna. Om summan R är större än 99 skall du också skriva Error till utportarna. Exempel: Om följande läses från strömbrytarna: P = och Q = 48 10, så visas på sifferindikatorerna. Du har tillgång till en tabell med segmentkoder och följande defenitioner: P Tt (Tio-tal) Q Te (En-tal) DipSwP EQU $600 Adress för strömbrytare P DipSwQ EQU $601 Adress för strömbrytare Q OutTt EQU $400 Adress för Sifferindiklator 10-tal OutTe EQU $401 Adress för Sifferindiklator En-tal SegCode FCB xx,yy,zz,etc Tabell med segmentkoder för [0,9] Error FCB qq Segmentkod för Error ift 7 (7p) Följande räknare, uppbyggd av D-vippor och med en styrsignal x, är given. Analysera räknaren och beskriv (rita) dess tillståndsgraf. Räknarens tillstånd kodas q 1 q 0, dvs. (00,01,10,11) 2 = (0,1,2,3) 10. q 0 0 D 1 q 1 0 D q 1 1D Q q q 0 1D Q q 1 0 C1 Q C1 Q x x ift 8 (6p) Vi önskar att bestycka en CPU12-liknande processor med en 8kByte ROM-modul och en 32kByte RWM-modul. RWM-modulen skall placeras i adressrummet med start på adress 0. ROM-modulen skall placeras i adressrummet på de högsta adresserna (slutadress FFFF). Adressbussen är 16 bitar bred och databussen 8 bitar bred. Processorn har en E-klocka och R/W -signal på samma sätt som CPU12. Alla chip select-signaler är aktiva låga. a) Konstruera (rita) adressavkodningslogiken och använd fullständig adressavkodning. b) Konstruera (rita) adressavkodningslogiken och använd ofullständig adressavkodning.

9 Anonym kod: Kurs kod: Digital- och datorteknik, (10) Välj endast ETT per rad Svarsblankett för del A a b c d e f g h i j poäng a b c d e f g h i j poäng a b c d e f g h i j poäng a b c d e f g h i poäng a b c d e f g h i poäng Poäng totalt

10 Anonym kod: Digital- och datorteknik, (10) Svarsblankett för del A X 1.2 X a b c d e f g h i j poäng 1.3 X 1.4 X 1.5 X 2 a b c d e f g h i j poäng 2.1 X 2.2 X 2.3 X X 3.2 X a b c d e f g h i poäng 3.3 X X a b c d e f g h i poäng 4.2 X 4.3 X X a b c d e f g h i poäng 5.2 X 5.3 X Poäng totalt