Architektur und Organisation von Rechnersystemen (Fach) / Sommersemester 12 (Lektion)

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• Welches ist das Flag, das den Übertrag vom unteren zu nächsten Nibble anzeigt?   AF bzw. AC = Auxiliary Carry
• Was beudeutet ADC und wofür steht die Abkürzung?   ADC dient der Addition mit integriertem Übertrag ADC: Integer Add with Carry
• Signed dual fixed-point numbers wird in der Programmiersprache wie abgekürzt?   mit INT
• Wie lang sind die Maschinenwörter, die als Darstellungseinheiten von Festkommazahlen genutzt werden, vorzugsweise?   8, 16, 32, 64 bit
• Das MSB wird als Vorzeichenbit bzw. Signbit genutzt. Wie werden die beiden Vorzeichen jeweils dargestellt?   s=0  >>  +  s=1  >> -
• Welches Kriterium ist ausschlaggebend für den zulässigen Wertebereich einer Festkommazahl?   die Wortlänge
• Beschreibe 2 Verfahren um die Umwandlung von BCD zu Binär vorzunehmen   1. Jede Dezimalziffer wird mit ihrem Stellenwert multipliziert. Die Produkte werden addiert. 345 -> 3*100 + 4*10+ 5*1 2. Man multipliziert die höchstwertigste Stelle mit 10, addiert die nächste Stelle auf, multipliziert die Summe wieder mit 10, usw. bis zur letzten Stelle, die dann nur noch aufaddiert wird. 2345 = ((2*10+3)*10+4)*10+5
• Wann begann die Entwicklung von Betriebssystemen?   In den 50er Jahren, als die 2. Generation von Computern eingesetzt wurde
• Welches Problem gab es zu Anfang mit den Betriebssystemen?   Die Hardware reichte im Allgemeinen nicht aus um effizient Anwendungen darauf laufen zu lassen
• Zwischen welchen Komponenten stellt das Betriebssystem ein Bindeglied dar?   Hardware des Computers und dem Anwender bzw. Programm
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• Was ist die Hauptaufgabe eines Betriebssystems?   Die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen
• Nenne zwei grundlegende Ziele von Betriebssystemen   Die optimale Auslastung der Betriebsmittel und die Erfüllung der Nuteranforderungen
• Nennen Sie 4 Beispiele für „Nutzeranforderungen   Beachtung der Prioritäten paralleler Zugriff auf die einzelnen Betriebsmittel eines Systems Toleranz gegen Fehleingaben schnelle Auftragserledigung
• Nennen Sie fünf Aufgaben eines Betriebssystems mit jeweils einem Beispiel   - Anpassung der Leistung der Hardware an die Bedürfnisse der Benutzer, z.B. benutzerfreundliche Oberfläche, Dateiverwaltung - Organisation, Steuerung und Kontrolle des Betriebsablaufes, z.B. Zuordnung der Benutzeraufträge zu entsprechenden Ausführeinheiten, geeignete Ablaufplanung - Verwaltung von Betriebsmitteln an verschiedene Ausführeinheiten, z.B. Tastatur, Festplatte - Kontrolle und Durchsetzung von Schutzmaßnahmen, z.B. Zugriffsrechte - Protokollierung des Ablaufgeschehens, z.B. Erfassung und Analyse von Leistungsdaten zur Systemoptimierung
• Nennen Sie 8 Hauptkomponenten universeller Betriebssysteme   Kommunikation mit der Umgebung, Auftragsverwaltung, Benutzerverwaltung, Prozessverwaltung, Betriebsmittelverwaltung, Speicherverwaltung, Ein-/Ausgabesteuerung, Dateiverwaltung
• Nenne zwei verschiedene Betriebssystemstrukturen   Geschichtete Struktur, monolithische Struktur
• Nennen Sie drei Kategorien von Unterbrechungsanforderungen   Softwareinterrupt, Hardwareinterrupt, Exception
• Welcher der beiden Interrupts ist synchron, welcher asynchron?   Softwareinterrupt = synchron Hardwareinterrupt = asynchron
• Was ist der Unterschied zwischen einem Interrupt und einer Exception?   Peripherie-Einheiten erzeugen Interrupts wenn sie eine definierte Aktion des Prozessors erwarten. Befehle lösen Exceptions aus wenn bei ihrer Ausführung spezielle Zustände auftreten
• Jede Interrupt-Quelle und jede Exception hat eine Nummer, die benutzt wird um die Service-Routine aufzurufen. Wie viele Nummern gibt es?   256 (0-255)
• „Eine Technik, die den Hauptspeicher als „Cache“ für den Sekundärspeicher verwendet“ Was ist das?   Virtueller Speicher
• Was war die Motivation der virtuellen Adressen?   Die Benutzung und die Zusammenfassung verschiedener Speicherquellen
• Wie kann durch virtuellen Speicher mehr Speicherplatz benutzt werden, als physikalisch vorhanden ist?   Durch Simulation von Arbeitsspeicher
• Wie schafft Windows virtuellen Arbeitsspeicher?   Teile der im RAM gespeicherten Daten werden auf der Festplatte ausgelagert und bei Bedarf wieder eingelesen
• Was ist ein virtuelles Laufwerk?   Ein auf Chips bestehender Arbeitsspeicher, der wie eine Festplatte behandelt wird
• Was versteht man im Zusammenhang mit Speicherschutzmechanismen unter horizontaler Trennung bzw. vertikaler Hierarchie)?   horizontale Trennung: Programme können im Fehlerfall nicht auf Speicher anderer Programme zugreifen vertikale Hierarchie: Funktionen der Programme vom Betriebssystem sollten niemals durch fehlerhafte Anwendungsprogramme gestört werden
• Was beschreibt eine virtuelle Adresse?   Einen Ort im Speicher eines Computersystems, dessen Betriebssystem eine virtuelle Speicherverwaltung zu Adressierung verwendet
• Wie wird die Gesamtheit der virtuellen Adressen bezeichnet?   Sie wird als virtueller Adressraum bezeichnet
• Was ist zwingend notwendig um einen virtuellen Adressraum und somit auch „Speicherseiten“ zu generieren?   Das Betriebssystem muss eine virtuelle Speicherverwaltung verwenden
• Was sind Speicherseiten?   Sie sind physisch nicht zusammenhängend, bilden für den Programmierer bzw. das Programm aber einen logisch zusammenhängenden Speicherbereich ab
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• Erklären Sie die Funktionsweise der virtuellen Speicherverwaltung   Das Rechnersystem stellt jedem Prozess einen lokalen Speicherbereich zur Verfügung. Dieser Bereich besteht aus einzelnen Seiten (Pages) innerhalb des virtuellen Adressraumes. Diese virtuellen Pages werden wiederrum auf physische Pages abgebildet, die irgendwo im physischen Speicher oder in Auslagerungsdateien (Festplatte) liegen. Beim Zugriff eines Prozesses auf eine lokale Speicheradresse ersetzt das Betriebssystem diese durch eine virtuelle, welche von der Memory Management Unit des Systems in die aktuelle physische Adresse umgesetzt wird.
• Was versteht man unter „Cloud Computing“?   Cloud Computing ist eine Erweiterung des virtuellen Speichers. Anwender laden dabei Daten auf Server (z.B. von Google oder Microsoft).
• Was ist VLIW?   VLIW (Very Long Instruction Word Computing) ist ein breites Befehlswort, das in Felder eingeteilt ist
• Steuern diese Felder die Funktionseinheiten im Prozessor abhängig oder unabhängig voneinander?   unabhängig
• Ein zentrales Leitwerk holt die breiten Befehle aus dem Befehlsspeicher und stößt die darin kodierten Operationen in parallelen Funktionseinheiten zur Ausführung an. Wie oft holt das zentrale Leitwerk Befehle aus dem Speicher?   einen pro Takt
• Was ist ein Compiler?   Er macht die Vorarbeit. Dazu gehört das Sortieren und Zusammenfassen von Befehlen, die Analyse des Programmcodes, die Ersetzung bestimmter Befehle, die Parallelisierung des Codes und das Zusammenfassen langer Befehlswörter
• Was versteht man unter DSP?   Unter DSP (digitaler Signalverarbeitung) versteht man die numerische Verarbeitung abgetasteter Signale
• Was zeichnet ein DSP gegenüber vielen anderen Systemen aus?   Die Fähigkeit verschiedenartige Operationen in einem Befehlszyklus durchzuführen und die gleichzeitige Modifikation der Adresszeiger, die auf Speicherzellen zeigen auf die zugegriffen werden soll.
• Nenne 5 Bestandteile, die Teil eines DSP-Systems sein könnten.   Signalaufbereitung, Anti-Aliasing-Filter, AD-Wandler, digitale Signalquelle, DSP, Anzeige, Benutzereingabe, Programm- und Datenspeicher, Digitalausgang, DA-Wandler, Glättungsfilter, Ausgangstreiber
• Was ist das Nyquist-Kriterium?   Alle Frquenzkomponenten im abgetasteten Signal liegen unterhalb der halben Abtastrate
• Rekursive Filter stellen eine sehr effektive Methode der Frquenzgangbeeinflussung in abgetasteten Systemen dar. Warum?   Es lassen sich beinahe alle aus der Analogtechnik bekannten Filtercharakteristiken nachbilden
• Die erzielte Übertragungsfunktion von IRR-Filtern (Infinite Impulse Response) lässt sich exakt vorherbestimmen und hängt nicht von anderen Faktoren ab. Was für Faktoren könnten gemeint sein?   Bauteiltoleranz, Temperatur
• In wie fern unterscheiden sich FIR (Transversal-Filter) und IRR?   Die Koeffizienten im Rückkopplungszweig sind gleich 0
• Welche Wirkung haben die FIR?   einer gewichteten gleitenden Mittelwertbildung
• Was ist ein Mittel um ein beliebiges Zeitsignal in den Frequenzbereich abzubilden?   Fourier-Transformation
• Aus welchen beiden Gründen ist die QuantiSpeed Architektur das Schlüsselelement, das AMD Athlon XP Prozessoren einen „Quantensprung“ in die praxisgerechte Anwendungsperformance ermöglicht?   mehr Arbeit pro Taktzyklus (IPC: Instructions per Clock Cycle) und Realisierung relativ hoher Taktfrequenzen
• Wie wird das Merkmal für „die Ausführung bestimmter Aufgaben in geringst möglicher Zeit“ genannt?   Real-World Appilcation Performance (Praxisgerechte Anwendungsperformance)
• Welche 4 Punkte zeichnen die QuantiSpeed- Architektur aus?   1. neunfache, komplett pipelinegestützte superskalare Mikroarchitektur 2. komplett pipelinegestützte, superskalare Fließkommaeinheit (FPU) 3. hardwareseitiger Vorab-Datenzugriff 4. Exklusive und spekulative Translation Look-aside Buffers (TLB)
• Welches waren die 3 Ziele des Hammers?   Einführung der x86-64 Architektur sowie der achten Generation 32-Bit-x86-Performance. Die Architektur sollte die Ansprüche an die Mehrfach-Prozessor-Generation erfüllen indem sie den Memory Controller in der Mikroarchitektur integriert und ein Bussystem mit HyperTransport-Technology einführt.
• Wie viel Stufen hat die Pipeline beim Intel Prescott?   31

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