GỢI Ý GIẢI ĐỀ THI KIẾN TRÚC MÁY TÍNH(ĐỀ 2)

Đề số: 2(2014-2015)

Lời giải đóng góp:

Câu 1:

TL:

+,Khái niệm: Cache hay còn gọi là bộ nhớ đệm là một thành phần trong hệ thống nhớ phân cấp của máy tính

Cache đóng vai trò trong trung gian, trung chuyển dữ liệu từ bộ nhớ chính về CPU và ngược lại.

+,Vai trò của cache:

Tăng hiệu năng hệ thống:

· Dung hòa được CPU tốc độ cao với bộ nhớ chính có tốc độ thấp

· Thời gian trung bình CPU truy nhập dữ liệu từ bộ nhớ chính tiệm cận với thời gian truy nhập cache

Giảm giá thành sản xuất:

· Nếu 2 hệ thống nhớ có cùng giá thành,hệ thống nhớ cache có tốc độ truy nhập nhanh hơn.

· Nếu 2 hệ thống nhớ có cùng tốc độ,hệ thống nhớ có cache có giá thành rẻ hơn

+,Các nguyên lý hoạt động của cache:

Cache được coi là bộ nhớ thông minh:

· Cache có khả năng đoán trước yêu cầu về dữ liệu và lệnh của CPU

· Dữ liệu và lệnh cần thiết được chuyển trước từ bộ nhớ chính về cache, CPU chỉ truy nhập cache, giảm thời gian truy nhập hệ thống nhớ.

Cache hoạt động dựa trên 2 nguyên lý cơ bản:

· Nguyên lý lân cận về không gian(Spatial locality)

· Nguyên lý lận cận về thời gian(Temporal locality)

Nguyên lý lân cận về không gian:

+,Nếu 1 ô nhớ đang được truy cập thì xác suất các ô nhớ liền kề với nó được truy nhập trong tương lai gần là rất cao.

+,Lân cận về không gian được áp dụng cho nhóm lệnh/dữ liệu có tính tuần tự cao

+,Do các lệnh trong một chương trình thường tuần tự àcache đọc cả khối lệnh từ bộ nhớ chínhàphủ được lân cận của ô nhớ đang được truy nhập

Nguyên lý lân cận về thời gian:

+,Nếu một ô nhớ đang được truy nhập thì xác xuất nó được truy nhập lại trong tương lai gần là rất cao;

+,Lân cận về thời gian được áp dụng cho dữ liệu và nhóm lệnh trong vòng lặp

Giải thích:

+,Các phần tử dữ liệu thường được cập nhật sửa đổi thường xuyên

+,Cache đọc cả khối lệnh từ bộ nhớ chínhàphủ được cả khối lệnh của vòng lặp

Câu 2:

TL:

Khối điều khiển (CU):

Đơn vị điều khiển CU(Control Unit) điều khiển toàn bộ hoạt động của CPU theo xung nhịp đồng hồ

CU nhận 3 tín hiệu đầu vào:

· Giá trị các cờ trạng thái

· Lệnh từ IR

· Xung đồng hồ

CU sinh 2 nhóm tín hiệu đầu ra:

· Nhóm tín hiệu điều khiển các bộ phận bên trong CPU

· Nhóm tín hiệu điều khiển các bộ phận bên ngoài CPU

CU sử dụng nhịp đồng hồ để đồng bộ các đơn vị chức năng trong CPU và giữa CPU với các bộ phận bên ngoài

Bộ đếm chương trình(PC):

Bộ đếm chương trình PC(Program counter) hay con trỏ lệnh(IP-Instruction Pointer) luôn chứa địa chỉ của ô nhớ chứa lệnh được thực hiện tiếp theo.

PC chứa địa chỉ của ô nhớ chứa lệnh đầu tiên của chương trình khi nó được kích hoạt và nạp vào bộ nhớ.

Khi CPU thực hiện xong lệnh,địa chỉ của ô nhớ chứa lệnh tiếp theo của chương trình được nạp vào PC.Kích thước của PC phụ thuộc và thiết kế của CPU.

Câu 3: RAID là gì? Tại sao RAID có thể nâng cao được tính tin cậy, tốc độ truy nhập và dung lượng hệ thống lưu trữ? Cấu hình RAID nào phù hợp hơn với máy chủ cơ sở dữ liệu trong ba loại RAID 0,RAID 1,RAID 10? Giải thích.

TL:

RAID(Redudant Array of Independent Disks) là một công nghệ tạo thiết bị lưu trữ tiên tiến trên cơ sở đĩa cứng, nhằm các mục đích:

· Tốc độ cao(High speed)

· Tính tin cậy cao(High Reliability)

· Dung lượng lớn(Large Volume)

RAID là một mảng các đĩa cứng; các đĩa cứng theo chuẩn SATA và SCSI mới hỗ trợ tạo RAID.

RAID có thể nâng cao được tính tin cậy, tốc độ truy nhập và dung lượng hệ thống lưu trữ vì RAID tạo nên từ hai kĩ thuật chính là tạo lát đĩa và soi gương đĩa.

Tạo lát đĩa(Disk Stripping):

· Ghi: Dữ liệu được chia thành các khối, mỗi khối được ghi đồng thời vào một đĩa độc lập.

· Đọc: Các khối dữ liệu được đọc đồng thời ở các đĩa độc lập, và được ghép lại tạo dữ liệu hoàn chỉnh.

èTốc độ truy nhập được cải thiện.

Soi gương đĩa(Disk Mirroring):

· Ghi: Dữ liệu được chia thành các khối, mỗi khối được ghi đồng thời vào nhiều đĩa độc lập

· Tại mọi thời điểm ta luôn có nhiều hơn 1 bản sao của dữ liệu

èTính tin cậy được cải thiện

RAID 10 phù hợp hơn với máy chủ cơ sở dữ liệu:

Vì RAID 10 đạt tốc độ và độ tin cậy cao( do mỗi thời điểm RAID luôn chứa nhiều bản copy của dữ liệu ở các đĩa vật lý khác nhau ) đáp ứng được cho các máy chủ đòi hỏi tính an toàn cao và hiệu năng lớn.

Câu 4:

(1): MOVE R1,1000: R1ßM[1000];

(2): MOVE R2,(1000): R2ßM[M[1000]];

(3): ADD R1,R2: R1ßR1+R2;

(4): SUBSTRACT R2,1000: R2ßR2-M[1000];

(5): ADD 1000,R1: M[1000]ßR1+M[1000];

Vấn đề xung đột tài nguyên(resource conflicts)

· Xung đột truy nhập bộ nhớ

· Xung đột truy nhập các thanh ghi

Tranh chấp dữ liệu:

· Vấn đề Read After Write(RAW)

Các lệnh rẽ nhánh(Branch instructions)

· Không điều kiện

· Có điều kiện

· Gọi thực hiện và trở về chương trình con

Cách 1: tạm dừng ống lệnh(stall)

Ta tiến hành sửa như sau:

MEM

(1)

MEM

(2)

STALL

MEM

(3)

STALL

MEM

STALL

MEM

(5)

Cách 2: Chèn thêm lệnh NO-OP

· Instruction Fetch-IF: Đọc lệnh từ bộ nhớ(hoặc cache)

· Instruction Decode-ID: giải mã lệnh và đọc các toán hạng

· Execute-EX: thực hiện lệnh; nếu là lệnh truy nhập bộ nhớ: tính toán địa chỉ bộ nhớ

· Memory Access-MEM: Đọc/ghi bộ nhớ; no-op nếu không truy nhập bộ nhớ; no-op là giai đoạn chờ, tiêu tốn thời gian CPU, nhưng không thực hiện thao tác có nghĩa

· Write Back-WB: Ghi kết quả vào các thanh ghi

*Chú ý: Gợi ý tại mỗi đề chỉ mang tính chất tham khảo rất mong sự góp ý của mọi người để có lời giải hoàn thiện và chính xác nhất.

>>Xem thêm
Tổng hợp bài tập môn Toán rời rạc 2 kèm gợi ý

Nếu thấy tài liệu có ích hi vọng mọi người ủng hộ blog bằng cách like và theo dõi địa chỉ page chính thức của Tài Liệu Blog tại: https://www.facebook.com/TaiLieuBlog/

💰Ủng hộ blog: https://unghotoi.com/1546792457ngwn4