Реклама:

1. Логик заезжает в закусочную и говорит: "Дайте мне, пожалуйста, гамбургер или хот-дог и картофель фри". К несчастью, повар не закончил и шести классов и не знает (да и не хочет знать), какая из двух логических операций,

И или ИЛИ, имеет приоритет над другой. Он считает, что в данном случае допустима любая интерпретация. А какие из перечисленных здесь вариантов интерпретации этого высказывания действительно допустимы? (Обратите внимание, что ИЛИ здесь трактуется как ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.)

1) Только гамбургер.

2) Только хот-дог.

3) Только картофель фри.

4) Хот-дог и картофель фри.

5) Гамбургер и картофель фри.

6) Хот-дог и гамбургер.

7) Все три.

8) Ничего - логик останется голодным, потому что он слишком умный.

2. Миссионер, заблудившийся в Южной Калифорнии, остановился на развилке дороги. Он знает, что в этом районе обитают две мотоциклетные банды. Одна из них всегда говорит правду, а другая всегда лжет. Он хочет узнать, какая дорога ведет в Диснейленд. Какой вопрос он должен задать?

3. Использовав таблицу истинности покажите, что X = (X И У) ИЛИ (X И НЕ У).

4. Существует 4 булевы функции от одной переменной и 16 функций от двух переменных. Сколько существует функций от трех переменных? А от п переменных?

5. Покажите, как можно реализовать функцию И, использовав два вентиля НЕ-И.

6. Используя мультиплексор с тремя переменными, изображенный на рис. 3.11, реализуйте функцию, значение которой равно 1 тогда и только тогда, когда нечетное число входных сигналов равно 1.

7. Мультиплексор с тремя переменными, изображенный на рис. 3.11, в действительности способен вычислять произвольную функцию от четырех логических переменных. Опишите, как это происходит, и нарисуйте логическую схему для функции, которая принимает значение 0, если слово, соответствующее строке таблицы истинности, содержит четное число букв, и 1, если оно содержит нечетное число букв (например, 0000 = нуль = четыре буквы -> 0; 0010 = два = три буквы -> 1; 0111 = семь = четыре буквы -> 0; 1101 = тринадцать = десять букв -> 0). Подсказка: назовем четвертую входную переменную D. Тогда восемь входных линий можно связать с Vco землей, D или D.

8. Нарисуйте логическую схему двухразрядного кодера, который содержит 4 входные и 2 выходные линии. Одна из входных линий всегда равна 1. Двухразрядное двоичное число на двух выходных линиях показывает, какая именно входная линия равна 1.

9. Нарисуйте логическую схему двухразрядного демультиплексора, у которого сигнал на единственной входной линии направляется к одной из четырех выходных линий в зависимости от значений двух линий управления.

10. Перерисуйте программируемую логическую матрицу, изображенную на рис. 3.14. Покажите, как на ней можно реализовать логическую функцию большинства (см. рис. 3.3). Обязательно покажите, какие из потенциально возможных связей используются в первой и второй матрицах.

11. Что делает данная схема?

Вопросы и задания3

12. Обычная схема СИС представляет собой 4-разрядный сумматор. Четыре такие схемы можно связать вместе и получить 16-разрядный сумматор. Как вы думаете, сколько выводов должен содержать каждый 4-разрядный сумматор? Почему?

13. Сумматор с числом разрядов п можно получить путем каскадного объединения п полных сумматоров, причем перенос в стадию г, который мы обозначим Сь получается из результата вычислений на стадии г - 1. Перенос в стадию 0, С0 равен 0. Если вычисление суммы и переноса составляет на каждой стадии Т не, то перенос в стадию г будет вычислен только через г! не после начала суммирования. При большом п до вычисления переноса в последнюю стадию может пройти очень много времени. Разработайте сумматор, который работает быстрее. Подсказка', каждый перенос С{ можно выразить через операнды (биты) Аг; - 1 и Вг; - 1, так же, как и перенос С{- 1. Использовав это соотношение, можно выразить С{ как функцию от входных сигналов на стадии от 0 до г - 1, так что все переносы можно будет генерировать одновременно.

14. Если все вентили на рис. 3.18 имеют задержку на прохождение сигнала в 1 не, а все прочие задержки не учитываются, сколько потребуется времени (минимум) для получения достоверного выходного сигнала?

15. АЛ У, изображенное на рис. 3.19, способно выполнять сложение 8-разрядных двоичных чисел. Может ли оно выполнять вычитание двоичных чисел? Если да, то объясните, как. Если нет, преобразуйте схему таким образом, чтобы она могла вычитать.

16. 16-разрядное АЛ У собирается из 16 одноразрядных АЛ У, каждое из которых тратит на суммирование 10 не. Если задержка на прохождение сигнала от одного АЛУ к другому составляет 1 не, сколько времени потребуется для получения конечного результата?

17. Иногда требуется, чтобы 8-разрядное АЛУ (см., например, рис. 3.19) выдавало на выходе константу -1. Предложите два различных способа того, как это можно сделать. Для каждого способа определите значения шести сигналов управления.

18. Каково состояние покоя входов 5 и Я у ЗЯ-защелки, построенной из двух вентилей НЕ-И?

19. Схема на рис. 3.25 представляет собой триггер, который запускается на фронте синхронизирующего сигнала. Преобразуйте эту схему так, чтобы получить триггер, который запускается на спаде синхронизирующего сигнала.

20. В памяти размером 4x3, изображенной на рис. 3.28, используются 22 вентиля И и три вентиля ИЛИ. Сколько потребуется вентилей каждого из двух типов, если схему расширить до размера 256 х 8?

21. Вы консультируете неопытных производителей микросхем МИС. Один из ваших клиентов по требованию потенциально важного покупателя предложил выпустить микросхему, содержащую четыре Б-триггера, каждый из которых имеет выходы () и (). В данном проекте все 4 синхронизирующих сигнала объединены (также по требованию покупателя). Входов предварительной установки и очистки у схемы нет. Ваша задача - дать профессиональную оценку этой разработке.

22. С увеличением объема памяти, помещаемой на одну микросхему, число выводов, необходимых для обращения к этой памяти, также увеличивается. Иметь большое количество адресных выводов на микросхеме довольно неудобно. Придумайте способ обращения к 2" словам памяти при наличии меньшего количества выводов, чем п.

23. В компьютере с 32-разрядной шиной данных используются динамические ОЗУ размером 1 М х 1. Каков минимальный объем памяти (в байтах), который может содержаться в этом компьютере?

24. Вернитесь к временной диаграмме на рис. 3.35. Предположим, вы замедлили задающий генератор до 20 не вместо 10 не, но временные ограничения сохранились без изменений. Сколько времени в худшем случае будет у памяти на то, чтобы передать данные в шину во время Т3 после того, как установлен сигнал ШЩ?

25. Снова посмотрите на рис. 3.35. Предположим, тактовый генератор работает с частотой 100 МГц, а время ТАЕ) возросло до 4 не. Можно ли при этом продолжать использовать микросхемы памяти на 10 не?

26. В таблице 3.4 показано, что значение Тмь должно быть по крайней мере 2 не. Можете ли вы представить микросхему, у которой этот показатель отрицательный? Другими словами, может ли процессор устанавливать сигнал М11Е() до выяснения адреса? Объясните почему.

27. Предположим, что передача блока на рис. 3.39 была произведена на шине, временная диаграмма которой показана на рис. 3.35. Насколько больше получается пропускная способность при передаче блока по сравнению с отдельными передачами (для длинных блоков)? А теперь предположите, что ширина шины составляет не 8, а 32 бита. Каков будет ваш ответ теперь?

28. Посмотрите на рис. 3.36. Обозначьте время передачи адресных линий как ТА1 и ТА2, время передачи линии М11Е() как и ТМКЕ^2 и т. д. Напишите все неравенства, подразумеваемые при полном квитировании.

29. Большинство 32-разрядных шин допускают считывание и запись порциями по 16 бит. Существуют ли какие-нибудь варианты, где именно поместить данные? Аргументируйте.

30. Многие процессоры поддерживают особый тип цикла шины для подтверждения прерывания. Зачем это нужно?

31. 64-разрядному компьютеру с шиной, работающей на частоте 200 МГц, требуется 4 цикла, чтобы считать 64-разрядное слово. Какую часть пропускной способности шины потребляет процессор в наихудшем случае?

32. 32 -разрядный процессор с адресными линиями А2-А31 требует, чтобы все ссылки к ячейкам памяти были выровнены. Это значит, что центральный процессор должен обращаться только к словам, состоящим из 4, 8, 12 и т. д. байт (число байтов кратно 4) и к полусловам, состоящим из четного числа байтов. Байты могут располагаться где угодно. Сколько существует допустимых комбинаций операций считывания из памяти и сколько требуется выводов, чтобы их реализовать? Дайте два ответа.

33. Почему процессор Pentium 4 не может работать с 32-разрядной шиной PCI без ухудшения функциональных возможностей? Ведь другие компьютеры с 64-разрядной шиной могут осуществлять передачи по 32, 16 и даже 8 бит.

34. Предположим, что центральный процессор содержит кэш-память первого и второго уровней с временем доступа 1 не и 2 не соответственно. Время доступа к основной памяти составляет 10 не. Если 20 % всех обращений к памяти приходится на долю кэш-памяти первого уровня, а 60 % - на долю кэш-памяти второго уровня, то каково среднее время доступа?

35. Может ли встроенная система 8051 содержать микросхему 8255А?

36. Вычислите пропускную способность шины, необходимую для воспроизведения на мониторе VGA (640 х 480) цветного фильма (30 кадров/с). Предполагается, что данные должны проходить по шине дважды: один раз - от компакт-диска к памяти, второй - от памяти к монитору.

37. Как вы думаете, какой сигнал процессора Pentium 4 устанавливает сигнал FRAME# на шине PCI?

38. Какие из сигналов, показанных на рис. 3.52, не являются обязательными для протокола шины?

39. Суммарная пропускная способность всех каналов в PCI Express составляет 5 Мбайт/с. Сколько сигнальных проводов в каждом направлении потребуется для работы на скорости 8х? Какова будет суммарная пропускная способность в каждом направлении? Полезная пропускная способность в каждом направлении?

40. Компьютеру на выполнение каждой команды требуется два цикла шины: один - для вызова команды, второй - для вызова данных. Каждый цикл шины занимает 10 не, а выполнение каждой команды занимает 20 не (время обработки не принимается в расчет). В компьютере имеется диск. Каждая дорожка этого диска состоит из 2048 секторов по 512 байт. Время обращения диска составляет 5 мс. На сколько процентов снижается скорость работы компьютера в случае прямого доступа к памяти, если каждая 32-разрядная операция такого доступа занимает один цикл шины?

41. Максимальная полезная нагрузка пакета данных, передаваемого по шине USB, составляет 1023 байта. Если предположить, что устройство может посылать только один пакет данных за кадр, какова максимальная пропускная способность для одного изохронного устройства?

42. Посмотрите на рис. 3.58, б. Что получится, если к вентилю НЕ-И, который позволяет выбрать микросхему РЮ, добавить третью входную линию, связанную с А13?

43. Напишите программу, которая имитирует работу матрицы размером т х п, состоящей из двухвходовых вентилей НЕ-И. Эта схема (она помещается на микросхему) содержит j входных и k выходных выводов. Значения j, k, тип обрабатываются в процессе компиляции. Программа считывает таблицу монтажных соединений, каждое из соединений определяет вход и выход. Входом может быть либо один из j входных выводов, либо выход какого-нибудь вентиля НЕ-И. Выходом может быть либо один из k выходных выводов, либо вход в какой-нибудь вентиль НЕ-И. Неиспользованные входы принимают значение логической единицы. После считывания таблицы соединений программа должна напечатать выходное значение для каждого из 2> возможных входных значений. Подобные вентильные матрицы широко используются при рисовании схем по техническим заданиям заказчика, поскольку большая часть этой работы (имеется в виду нанесение вентильной матрицы на микросхему) не зависит от того, какая это будет схема. Для каждой разработки имеет значение только выбор монтажных соединений.

44. Напишите программу, которая на входе получает два произвольных логических выражения и проверяет, представляют ли они одну и ту же функцию. Входной язык должен включать отдельные буквы (логические переменные), операнды И, ИЛИ и НЕ и скобки. Каждое выражение должно помещаться на одну входную линию. Программа вычисляет таблицы истинности для обеих функций и сравнивает их.

45. Напишите программу, которая получает на входе ряд логических выражений и строит матрицы 24 х 50 и 50 х 6, которые нужны для реализации этих выражений в программируемой логической матрице, изображенной на рис. 3.14. Входной язык такой же, как в предыдущем задании. Распечатайте эти матрицы на устройстве построчной печати.

Краткое содержание главы 3 || Оглавление || Глава 4. Уровень микроархитектуры