Tietokoneen toiminta - Kevät 2004

Harjoitus 3, viikot 15 ja 16, ti 6.4., ke 7.4. ja pe 16.4.

Pääsiäisloman vuoksi tämä laskuharjoituskerta jakaantuu kahdelle viikolle siten, että tiistain ja keskiviikon harjoituksen ovat ennen pääsiäistä ja perjantaina harjoitukset pääsiäisen jälkeen. Harjoitus 4 on viikolla 17.

Varaudu esittämään kaikki koksiin liittyvät tehtävät mikrotietokoneella harjoitustilaisuudessa. Tallenna siksi ratkaisusi joko levykkeelle tai fs-verkkolevylle. Ota mukaan myös tuloste ratkaisuistasi.

• Tehtävä 1: Konekäskyjen aiheuttamat muistiviittaukset
  Ennakkoon palautettava tehtävä ! Tehtävästä saa yhden koepistettä vastaavan pisteen.

  Kirjoita lyhyt (noin 10-30 riviä) selvitys TTK-91 koneen käskyjen aiheuttamista muistiviittauksista. Pyri selvityksessäsi vastaamaan mm. seuraaviin kysymyksiin. Mikä käsky aiheuttaa eniten muistiviittauksia? Mikä vähiten? Ota pohdinnoissasi huomioon käskyn suorituksen kaikki vaiheet. Miten operaatiokoodi ja tiedon osoitusmuoto vaikuttavat tarvittavien muistinoutojen määrään?

  Laadi selvityksesi tavallisena tekstitiedostona, jossa ei ole mitään erityisiä muotoiluja. Älä siis turhaan käytä tekstinkäsittelyohjelman muotoiluja.

  Palauta laatimasi tekstitiedosto www-sivun http://db.cs.helsinki.fi/~tuohinie/tito/ kautta.

  Palautus pitää tehdä viimeistään 24 tuntia ennen ryhmän alkua. Myöhemmin palautus ei ole mahdollista eikä myöhästyneitä palautusyrityksiä oteta huomioon.

  ---

   

• Tehtävä 2: Taulukko
  Tee TTK-91 koneen symbolisella konekielellä ohjelma, joka
  1. Varaa tilaa 20-alkioiselle taulukolle Tbl[20]
  2. Alustaa suoritusaikana taulukon Tbl siten, että Tbl[i] = i*i. Käytä indeksointia välillä 0..19
  3. Laskee taulukon Tbl alkioiden summan siten, että indeksirekisterissä R1 on aina käsiteltävän taulukon alkion indeksi. Uusi alkio ladattaisiin siis R3:een konekäskyllä "LOAD  R3, Tbl(R1)".
  4. Tulostaa lasketun summan (2470)

   

• Tehtävä 3: Aliohjelma, jossa arvoparametrejä

  Täydennä (esimerkkihakemistossa olevaa) ohjelmaa lh_arvop.k91 toteuttamalla aliohjelma Simple(A, B, C), joka tulostaa annetun kolmen parametrin summan. Kaikki kolme parametria välitetään arvoparametreina.

  Noudata aliohjelmien ja funktioiden toteutuksessa luennolla esitettyä tapaa aktivointitietueen rakentamiseen ja purkamiseen. Huolehdi, että kaikkien työrekistereiden (R0-R5) arvot ovat samat aliohjelmasta tai funktiosta palatessa kuin ne olivat kutsuhetkellä. Voit kopioida heti aluksi ohjelmarungon lh_arvop.k91 omaan koksi hakemistoosi ja täydentää siihen aliohjelman Simple.

  Tarkista ohjelmasi toimivuus kääntämällä ja suorittamalla se Koksin avulla.

   

• Tehtävä 4: Aliohjelma, jossa lisäksi viiteparametri

  Täydennä (esimerkkihakemistossa olevaa) ohjelmaa lh_kutsu.k91 toteuttamalla aliohjelma SUBR(X, A, B), joka asettaa tulosparametrin X arvoksi arvoparametrien A ja B erotuksen. X välitetään viiteparametrina.

  Tarkista ohjelmasi toimivuus kääntämällä ja suorittamalla se Koksin avulla.

   

• Tehtävä 5: Konekäskyn vakiot

  TTK-91 koneen konekäskyn osoiteosa on vain 16-bittinen. Tämä asettaa rajoituksia käskyssä olevien vakioiden koolle.

  1. Mikä on suurin positiivinen luku, joka voidaan esittää käskyssä vakiona?
  2. Mikä on pienin negatiivinen luku, joka voidaan esittää käskyssä vakiona?
  3. Miten tulee toimia, jos tarvitaankin suurempaa vakiota? Esimerkiksi lukua 500000?
  4. Entä miten tulisi menetellä, jos tarvitaan suurta vakiota indeksoidun osoitusmoodin kanssa? Esimerkiksi, jos halutaan lukea data osoitteesta (R1)+666666?

   

• Tehtävä 6: Tiedon esitys
  1. Mikä on desimaalijärjestelmän luvun 43.234 binääriesitys?
  2. Mitä desimaalijärjestelmän lukua binääriluku 101010.1010 vastaa?
  3. Mikä on desimaalilukujen +23 ja -75 esitys seuraavissa 16 bitin Big-Endian esitysmuodoissa:
     1. etumerkillinen (sign and magnitude)
     2. kahden komplementti (two's complement)
     3. yhden komplementti (one's complement)
     4. 32767 vakiolisäys (biased by 32767)
  4. Mikä on desimaaliluvun 33.125 IEEE liukulukustandardin mukainen esitys?

      

  5. Oletetaan, että ohjelmointikielessä MyLan on totuusarvo (boolean) ja liukuluku tietotyypit. Esimerkiksi, siinä voidaan käyttää boolean tai float tyyppisiä muuttujia.

     TTK-91 koneessa ei kuitenkaan ole tällaisia tietotyyppejä. Voisiko MyLan kielelle tehdä kääntäjän, jonka avulla MyLan kielisiä ohjelmia voisi suorittaa TTK-91 koneessa? Jos voi, niin miten? Jos ei voi, niin miksi ei?

  ---

  Tiina.Niklander@cs.helsinki.fi