Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

TRƯỜNG ĐH. CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỀ THI HỌC KỲ 1 (2015-2016)
MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Thời gian: 90 phút

ẬT MÁY TÍNH

HỌ VÀ TÊN SV: ............................................................. MSSV: ......................................STT:
Điểm:

h

ủa án

oi thi:

Lưu : Phần trắc nghiệm sinh viên đánh vào “Bảng trả lời trắc nghiệm”
Phần tự luận sinh viên làm ài trên đề
(Nếu sinh viên làm bài trên đề bị lỗi, có thể sử dụng tờ giấy rời bấm vào đề để làm và phải được giám thị chấp thuận)

PHẦN 1. TRẮC NGHIỆM (5đ) – 14 câu
Bảng trả lời trắc nghiệm

: chọn

a b c d
1.
2.

3.
4.
5.

: bỏ chọn
a b

c

: chọn lại

d

6.
7.
8.
9.
10.

a b c

d

11.
12.
13.
14.
15.

Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên chỉ cần n p lại 4 trang đầu của đề

thi 754 độ chính xác kép (double precision) của một số trong
1. Cho biểu diễn số thực dấu chấm động, sử dụng chuẩn IEEE
hệ thập lục phân là 409F 7E00 0000 0000, biểu diễn này tương ứng với giá trị nào? (0.5đ)
Sinh viên chỉ cần n pc. lại
4 trang đầu của đềd.thi
a. 2014.05
b. 2015.5
2013
cả 3 câu trên đều sai
2. Cho cấu trúc phần cứng thực hiện phép nhân hai số 32 bit như
hình bên. Dựa theo cấu trúc phần cứng này nhưng chỉ sử dụng
số 8 bit không dấu, phép nhân 0101 0000(2) × 0010 0011(2)
được thực hiện.
Cho biết giá trị của thanh ghi product (hay còn gọi product/
Multiplier) ở cuối lần lặp thứ 2 (Biết số lần lặp lần lượt từ 0, 1,
2, …) (0.5đ)

a. 0010 1000 0001 0001

b. 0011 1100 0000 1000

c. 0000 0110

d. 0000 0000 0010 0011

Dành cho câu 3 tới câu 6: Giả sử rằng mỗi lệnh cần 5 công đoạn thực hiện và thời gian thực hiện các công đoạn như sau:
IF
ID
EX
MEM

WB
250 ps
200 ps
230 ps
250 ps
150 ps
3. Chu kỳ xung clock cần cho processor đơn chu kỳ là bao nhiêu? (0.25đ)
a. 250 ps
b. 1080 ps
c. 750 ps
d. 430 ps
4. Chu kỳ xung clock cần cho processor là bao nhiêu nếu processor thiết kế pipeline 5 tầng theo 5 công đoạn trên?(0.25đ)
a. 250 ps
b. 1080 ps
c. 750 ps
d. 430 ps
5. Thời gian cần thiết để hoàn thành lệnh ‘add’ nếu thực thi trên processor đơn chu kỳ? (0.25đ)
a. 780 ps
b. 1250 ps
c. 250 ps
d. 1080 ps
6. Thời gian cần thiết để hoàn thành lệnh ‘add’ nếu processor thiết kế pipeline 5 tầng dựa vào 5 công đoạn trên? (0.25đ)
a. 780 ps
b. 630 ps
c. 1250 ps
d. 1080 ps
7. Cho PC = 0x00400000 tại lệnh j với mã máy tương ứng 0x08100006, hỏi lệnh j này sẽ nhảy đến lệnh có địa chỉ là bao
nhiêu? (0.5đ)
a. 0x00400018
b. 0x0140001C

c. 0x10400008
d. 0x11400118
1/6


Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

8. Từ chương trình được viết ở ngôn ngữ cấp cao, khi chuyển thành mã máy, tổng số mã máy của chương trình này phụ
thuộc vào yếu tố nào trong các yếu tố sau ? (0.25đ)
a. Quá trình hiện thực
b. Trình biên dịch và
c. Kiến trúc tập lệnh
d. Không câu nào đúng
bộ xử lý
Kiến trúc tập lệnh
9. Trong các lệnh sau của MIPS, lệnh nào trong sẽ không bao giờ cần thực hiện tăng PC lên 4 trong quá trình nạp lệnh
(Instruction fetch)? (0.25đ)
a. add
b. lw
c. sw
d. j
10. Cho hai số 8 bits: A = 1100 0101(2) và B = 0101 1010(2). Phép toán A + B có kết quả lần lượt bao nhiêu nếu xét hai
trường hợp: A và B là hai số không dấu (Trường hợp 1) và A và B là hai số có dấu (Trường hợp 2)? (0.5đ)
a. Trường hợp 1: tràn; Trường hợp 2: tràn
c. Trường hợp 1: 31; Trường hợp 2: 31
b. Trường hợp 1: 287; Trường hợp 2: 287
d. Trường hợp 1: tràn; Trường hợp 2: 31
11. Lệnh nào sau đây của MIPS không gây ra ngoại lệ (exception) khi phép toán bị tràn? (0.25đ)
a. add
b. sub

c. addi
d. addu
12. Dùng 8 bit biểu diễn, tìm phát biểu đúng với giới hạn có thể biểu diễn theo bù 2 và quá 127 (excess-127)? (0.25đ)
a. Bù 2 là [-128, 128]; Quá 127 là [-127, 127]
c. Bù 2 là [-128, 127]; Quá 127 là [0, 255]
b. Bù 2 là [-127, 127]; Quá 127 là [-128, 128]
d. Bù 2 là [-128, 127]; Quá 127 là [-127, 128]
Dành cho câu 13 tới câu 14: Cho bảng sau, với datapath như hình 3:
I-Mem

500 ps

Add

150 ps

Mux

100 ps

ALU

180 ps

Regs

220 ps

D-Mem


1000 ps

Sign-Extend

90 ps

Shift-left-2

20 ps

13. Độ trễ của các khối được cho như bảng trên, hãy cho biết critical path của lệnh ‘beq’ theo datapath hình 3? (0.5đ)
a. I-Mem, Sign-Extend, Shift-left-2, Add, Mux
c. I-Mem, Regs, Mux, ALU, Mux
b. I-Mem, Mux, Regs, ALU, Mux, Regs
d. I-Mem, Regs, Mux, ALU, Mux, Regs, Mux
14. Chu kỳ xung clock cần cho thiết kế datapath như hình 3 với 8 lệnh cơ bản (add, sub, or, and, slt, lw, sw và beq) là bao
nhiêu? (0.5đ)
a. 2420 ps
b. 2000 ps
c. 1100 ps
d. 500 ps

PHẦN 2. TỰ LUẬN (5đ) – 3 câu
1. Cho hai số: A = 0.4375 (toán hạng thứ 1) và B = 0.75 (toán hạng thứ 2), sử dụng chuẩn IEEE 754 độ chính xác đơn
khi biểu diễn trong máy tính. Dựa vào hình 2, Hỏi các khối phần cứng theo sau có giá trị bằng bao nhiêu khi phép
cộng A+B thực hiện (1.5đ):
Tên khối
Toán hạng thứ 1

Giá trị (Sinh viên điền vào c t này)

0x3EE00000
(0 01111101 11000000000000000000000)
(0 01111101 110…0)
21 số 0

Toán hạng thứ 2

0x3F400000
(0 01111110 10000000000000000000000)
(0 01111110 10…0)

MUX 1
Tín hiệu điều khiển của MUX1
MUX 2
Tín hiệu điều khiển của MUX 2
MUX 3
Tín hiệu điều khiển của MUX 3
Khối “Shift right” cần dịch phải mấy bits

1
0
1
1

22 số 0

Cách tính điểm: Tổng cộng 6 câu trả lời, mỗi câu đúng 0.25

2/6



Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

2. Cho đoạn lệnh sau, với datapath như hình 3:
add $s0, $zero, $t1
beq $t0, $t1, ABC
lw $t9, 12($s0)
ABC: sw $t0, 4($s1)
EFG: beq $s0, $s1, EFG

# lệnh thứ 1
# lệnh thứ 2
# lệnh thứ 3
# lệnh thứ 4
# lệnh thứ 5

Biết khi bắt đầu chạy chương trình, thanh ghi PC = 0x400000; $t1 = 0x10010000; $t0 = 0x00000001; $t9 = 0x0000000f
word nhớ tại địa chỉ 0x1001000c đang có nội dung (hay giá trị) bằng 0x00001111.
a. Giá trị của tín hiệu điều khiển “MemToReg” sẽ bằng 1 tại lệnh nào khi chạy đoạn chương trình trên
Trả lời: lệnh thứ 3/ lw / hoặc chi tiết hơn là “lw $t9, 12($s0)” (0.5đ)
b. Khi bộ xử lý trên thực thi ở câu lệnh thứ 3, điền các giá trị (tín hiệu, input và output) cho từng khối vào bảng sau:
(1.5đ)
Tên khối

Ngõ
Read address

Giá trị (Sinh viên điền
vào cột này)
0x400008

0x8E19000C

Instruction
Memory

Instruction[31-0]

Read register 1
Read register 2
Registers

ALU

Data
Memory

PC

Write register

(1000 1110 0001 1001
0000 0000 0000 1100)
10000(2)
(16)
11001(2)
(25)
11001(2)
(25)

Giá trị (Sinh

Các tín hiệu điều khiển

viên điền vào
cột này)

RegDst

0

Branch

0

MemRead

1

Write data

0x00001111

MemtoReg

1

Read data 1

0x10010000

ALU thực hiện phép toán gì


Add (+)

Read data 2

0x0000000F

MemWrite

0

Input thứ nhất của ALU

0x10010000

ALUSrc

1

RegWrite

1

Input của khối Control

100011

Input thứ hai của ALU

0x0000000C

(12)

ALU result

0x1001000C

Zero

0

Address

0x1001000C

Write data

0x0000000F

Read data

0x00001111

Giá trị mới của PC (cho
lệnh tiếp theo)

Có thể hoán
đổi vị trị được

0x0040000C
3/6



Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

Cách tính điểm: Mỗi vị trí đúng tính 0.06 (sau đó làm tròn theo 0.25/0.5/0.75/1 theo số gần nhất)
Từ 1 2 câu: 0 đ
Từ 3 6 câu: 0.25 đ
Từ 7 10 câu: 0.5 đ
Từ 11 14 câu: 0.75 đ
Từ 15 18 câu: 1 đ
Từ 19 22 câu: 1.25 đ
Từ 2325 câu: 1.5 đ
3. Cho đoạn chương trình sau được thực thi trong kiến trúc pipeline 5 tầng:
lw $t3, 40($s4)
add $t2, $t3, $s0
sw $s1, 50($t2)
Sử dụng lệnh nop để giải quyết nếu có xung đột dữ liệu trong hai trường hợp sau:
a. Không dùng kỹ thuật nhìn trước (forwarding); và cho biết tổng số chu kỳ cần thiết để hoàn thành đoạn lệnh trên là bao
nhiêu? (0.5đ)
b. Dùng kỹ thuật nhìn trước(forwarding); và cho biết tổng số chu kỳ cần thiết để hoàn thành đoạn lệnh trên là bao nhiêu?
(0.5đ)
Chú ý: Vẽ rõ ràng hình ảnh các chu kỳ pipeline khi đoạn lệnh trên thực thi (0.5đ)

Sinh viên làm bài câu 3 phần tự luận tại đây:
a. Không forwarding:
lw $t3, 40($s4)
nop
nop
add $t2, $t3, $s0
nop

nop
sw $s1, 50($t2)
Hình ảnh các chu kỳ pipeline khi đoạn lệnh thực thi:
Chu kỳ:
lw
nop
nop
add
nop
nop
sw

1
IF

2
ID

3
EX

4
MEM

5
WB

6

7


8

IF

ID

EX

MEM

WB

IF

ID

9

10

11

EX

MEM

WB

Tổng số chu kỳ thực thi là 11 chu kỳ

b. Có forwarding:
lw $t3, 40($s4)
nop
add $t2, $t3, $s0
sw $s1, 50($t2)
Chu kỳ:
lw
nop
add
sw

1
IF

2
ID

3
EX

4
MEM

5
WB

6

7


8

IF

ID
IF

EX
ID

MEM
EX

WB
MEM

WB

Tổng số chu kỳ thực thi là 8 chu kỳ

4/6


Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

Cách tính điểm: Với mỗi câu a và b: Đúng điền nop, vẽ hình và đếm số chu kỳ: mỗi cái được 0.25đ. Tức mỗi câu a hoặc b
đúng được 0.75

Duyệt đề của Khoa/B môn


guy n

Giảng viên ra đề

inh S n

Nhóm giảng viên phụ trách môn Kiến trúc Máy Tính

Toán hạng thứ 1

MUX 1

Toán hạng thứ 2

MUX 2

MUX 3

Hình 2

5/6


Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

Hình 3.

6/6



Đề 001 (Tài liệu tham khảo xem trang thứ 5 và 6 của đề thi. Sinh viên có thể tháo trang 5 và 6 ra để tiện theo dõi nếu cần)

7/6