Harjoitukset
Tietokoneen toiminta, Ks2004, LH 4
Nämä tehtävät tehdään harjoituksissa 27.8.2003.
Tee tehtävät yksi kerrallaan haluamassasi järjestyksessä. Tarvittaessa pyydä
apua paikalla olevilta ohjaajilta. Halutessasi voit tehdä tehtäviä pienessä
ryhmässä, mutta kaikkien tulee silti kirjoittaa omat vastauksensa ja tehdä omat
ohjelmansa omalla koneellaan. Saatuasi valmiiksi jonkun tehtävän (joukon tehtäviä),
voit pyytää ohjaajaa tarkistamaan suorituksesi.
Ennen pois lähtöäsi varmista vielä, että ohjaajat ovat kirjanneet kaikki
tekemäsi tehtävät. Harjoitustehtäviä voi toki tehdä vielä kotonakin,
mutta kurssin läpipääsyyn ja arvosanaan vaikuttavat vain harjoitustilanteessa
kirjatut tehtävät. Kurssin suoritus edellyttää aktiivisuutta myös
harjoitustehtävien suhteen.
- Hamming koodi.
- Näytä, miten virheenkorjaava Hamming koodi havaitsee ja korjaa virheen
kun 7-bittisessä datassa "011 0100" kolmas bitti vasemmalta
lukien muuttuu virheelliseksi dataksi "010 0100".
Näissä 7 bitissä on mukana sekä varsinainen data että tarkistusbitit.
- Montako piuhaa (johdinta, bittiä) tarvitaan 32-bittisen data-väylän
turvaamiseksi virheenkorjaavaa Hamming-koodia käyttäen?
(Haluamme siis pystyä kerralla siirtämään 32 bittiä todellista dataa
tarkistusbittien lisäksi)
- Miksi Hamming-koodin käyttö ei ole hyvä ratkaisu paikallisverkkojen
tiedonsiirron turvaamiseen?
- Prosessi.
- Mitä tapahtuu, jos Ready-to-Run jono on tyhjä?
- Voiko samasta ohjelmasta olla monta prosessia yhtä aikaa Ready-to-Run
jonossa? Miten tai miksi ei?
- Kumpi kestää kauemmin, aliohjelman kutsu vai prosessin vaihto? Miksi?
- Kuuluuko välimuistin sisältö prosessin suoritinympäristöön vai ei?
Miksi?
- Kuuluvatko MAR ja MBR prosessin suoritinympäristöön vai ei? Miksi
- Oletetaan, että TTK-91 -koneelle on tehty käyttöjärjestelmä. Käyttöjärjestelmään
kuuluu yhtenä osa-alueena prosessien hallinta. Oletetaan, että kellolaitekeskeytyksen
takia ollaan päädytty tilanteeseen, jossa suoritusvuorossa olevaa prosessia
vaihdetaan.
- Miten ja mihin aikaisemmin suorituksessa olleen prosessin tiedot talletetaan?
Mitkä tiedot täytyy ottaa talteen?
- Miten ja mistä uuden prosessin tiedot saadaan suorittimelle? Mistä käskystä
uuden prosessin suoritus alkaa? Miten suoritusvuoro vaihtuu uudelle prosessille?
- Mikä on suorittimen tila (käyttäjä, etuoikeutettu) alkaen juuri ennen
kellolaitekeskeytyshetkeä siihen asti kun uuden prosessin ensimmäisen
käsky
suoritetaan?
- Useimmissa arkkitehtuureissa on sisäänrakennettu
"herätyskello", joka aiheuttaa kellolaitekeskeytyksen esimerkiksi joka 10
ms.
- Anna esimerkkejä
siitä, mihin kaikkeen tällaista herätyskelloa voisi käyttää?
- Keksitkö
hyviä esimerkkejä siitä, miksi
tällainen keskeytystyyppi olisi välttämätön?
- Mitä haittaa tämän tyyppisestä keskeytyksestä voi olla?
- Olisiko siitä hyötyä, jos "herätyskelloja" olisi useita, esimerkiksi
yksi joka 10 ms ja toinen joka 100 ms?
- [2 htp] Jump table. Pitkät valintalauseet (switch-lauseet) voivat hidastaa
ohjelman suoritusta huomattavasti, jos usein suoritettavassa silmukassa
joka kerta valitaan yksi kerrallaan oikea case-tapaus esimerkiksi 60 eri
mahdollisuuden joukosta. Tähän menee keskimäärin 30 vertailua ja kuhunkin
vertailuun ainakin 2 konekäskyä!
Jos valinta-arvot ovat kokonaislukuarvoisia, nollasta alkavia ja muodostavat
(liki) yhtenäisen arvoalueen, niin usean if-then-else -vertailun asemesta
voidaan käyttää hyppytaulua (jump table). Hyppytaulun avulla päästää oikeaan
case-tapaukseen aina suoraan muutamalla konekäskyllä. Hyppytaulu sisältää
monta hyppykäskyä (yksi per case-tapaus), joista valintamuuttujan perusteella
valitaan indeksoitua osoitusmoodia käyttäen oikea hyppykäsky. Esimerkiksi,
jos rekisteri R3 sisältää valinta-arvon ja hyppytaulun osoite on JTBL,
niin oikeaan case-tapaukseen (siihen liittyvään hyppykäskyyn) päästään
konekäskyn
"JUMP JTBL(R3)" avulla.
- Anna (Titokoneessa suorituskelpoinen) ttk-91 esimerkki hyppytaulun
käytöstä,
kun case-tapauksia on 10.
- Miten em. valintalause toteutetaan, jos hyppytaulussa onkin hyppykäskyjen
asemesta ainoastaan case-tapausten osoitteet? Anna toteutus samalle
esimerkille kuin kohdassa (a).
- Milloin toteutustapa (a) on parempi kuin (b)? Miksi?
- Milloin toteutustapa (b) on parempi kuin (a)? Miksi?
- Jos kukin case-tapaus vaatii 10 konekäskyä ja case-tapauksia on 60,
niin kuinka paljon (%) hyppytaulun käyttö nopettaa valintalauseen suoritusta
(verrattuna usean peräkkäisen vertailun toteutukseen)? Eroavatko em.
toteutustavat (kohdat a ja b) tässä suhteessa? Käytä nopeusmittana
suoritettujen käskyjen lukumäärää.
Teemu Kerola