- Mobile und Verteilte Systeme | LMU München

Ludwig-Maximilians-Universität München
Institut für Informatik
Lehrstuhl für Mobile und Verteilte Systeme
Prof. Dr. Claudia Linnhoff-Popien
Rechnerarchitektur im Sommersemester 2016
Übungsblatt 12
Abgabetermin:
Freiwillige Abgabe von Fragen zum Stoff bis 07.07.2016, 18:00 Uhr
Besprechung:
Besprechung der T-Aufgaben in den Tutorien vom 04. – 08. Juli 2016
Besprechung der eingereichten Fragen zum Stoff in einem Sondertutorium am 11. Juli
2016, 14.00 – 16.00 Uhr, Schellingstr. 3
Ankündigungen:
–
Am Montag, den 11. Juli 2016 findet von 14.00 – 16.00 Uhr ein Sondertutorium im Hörsaal S 002 (Schellingstr. 3) für alle Studenten statt, an dem gezielt
nochmals Fragen zum Stoff gestellt werden können. In der Woche vom 11. – 15.
Juli 2016 finden keine reguläre Übungen und auch keine Vorlesung statt.
–
Die Klausur findet am 15. Juli 2016 von 18.30 - 20.30 Uhr statt. Bitte melden Sie
sich bis spätestens 12. Juli 2016, 12:00 Uhr zur Klausur über Uniworx an bzw.
ab.
–
Bei Interesse besuchen Sie unser Zusatzangebot „Grundlagen zur Assemblerprogrammierung“ zur Vertiefung der SPIM-Programmierung am 05. und 12.
Juli 2016 jeweils von 16.00 – 18.00 Uhr c.t. im Hauptgebäude, Raum E 004.
Aufgabe 58: (T) Schaltwerke
(– Pkt.)
Bearbeiten Sie die folgenden Teilaufgaben zum Thema Schaltwerke:
a.
Zeichnen Sie das Schaltnetz eines getakteten SR-Latch. Verwenden Sie dabei ausschließlich
Bausteine vom Typ AND, OR, NOR und NOT.
b.
Gegeben sei folgendes Schaltnetz, welches einen Impulsgenerator realisiert, der aus Taktflanken kurze Impulse erzeugt:
Takt
b
d
c
Ergänzen Sie folgende Vorlage zu einem Impulsdiagramm für die Ausschnitte b, c, d basierend
auf dem eingezeichnetem Takt. Gehen Sie davon aus, dass das AND–Gatter keine Verzögerung
verursacht und das NOT–Gatter eine nicht vernachlässigbare Verzögerung verursacht, deren
Auswirkungen im Impulsdiagramm deutlich werden müssen:
Rechnerarchitektur – SoSe 16, Übungsblatt 12
c.
2
d
1
0
c
1
0
b
1
0
Takt
1
0
Gegeben sei das nachfolgende Impulsdiagramm eines D-Flip-Flops mit dem Taktgeber aus der
vorherigen Teilaufgabe b. Vervollständigen Sie das folgende Impulsdiagramm für die Ausgänge Q und Q̄ unter der Annahme, dass der Baustein ohne Zeitverzögerung schaltet:
Takt
D
Q
Q
1
0
1
0
1
0
1
0
Aufgabe 59: (T) Hamming Codes
(– Pkt.)
Übertragung von Daten über physische Kanäle (Kabel etc.) ist fehleranfällig. Als Schutz vor solchen
Fehlern setzen die meisten Speicher Codes für die Fehlererkennung und ggf. auch zur Fehlerkorrektur ein. Lesen Sie sich im Vorlesungsskript das Kapitel 10.4 zur „Fehlererkennung und -korrektur“
(S. 147-150) aufmerksam durch und bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben:
a.
b.
Beantworten Sie zunächst die folgenden Fragen zum Hamming-Abstand
(i)
Was ist der Hamming-Abstand?
(ii)
Wie groß muss der Hamming-Abstand mindestens sein um d Einzelbitfehler erkennen
zu können? Begründen Sie Ihre Antwort ausführlich!
(iii)
Wie groß muss der Hamming-Abstand mindestens sein um d Einzelbitfehler korrigieren
zu können? Begründen Sie Ihre Antwort ausführlich!
Kodieren Sie die folgenden 8-Bit Daten in 12-Bit Hamming Codes. Verwenden sie dazu gerade
Parität.
Rechnerarchitektur – SoSe 16, Übungsblatt 12
(i)
3
1010 1110
(ii) 0101 0001
c.
Dekodieren Sie die folgenden 12-Bit Codewörter. Wenn sie Fehler enthalten, identifizieren Sie
das fehlerhafte Bit und korrigieren Sie den Fehler. Das Ergebnis muss ein 8-Bit Datenwort
sein.
(i)
1101 0110 0111
(ii) 1101 1110 0111
Aufgabe 60: (T) Einfachauswahlaufgabe: Speicherung
(– Pkt.)
Für jede der folgenden Fragen ist eine korrekte Antwort auszuwählen („1 aus n“). Eine korrekte
Antwort ergibt jeweils einen Punkt. Mehrfache Antworten oder eine falsche Antwort werden mit 0
Punkten bewertet.
a) Welche Belegung der beiden Eingänge S (Set) und R (Reset) eines SR-Latch ist
unzulässig?
(i) S = 0, R = 0
(ii) S = 0, R = 1
(iii) S = 1, R = 0
(iv) S = 1, R = 1
b) Womit können die beiden NOR-Gatter eines SR-Latch ersetzt werden, um ebenfalls
ein äquivalentes Verhalten eines 1-Bit-Speichers zu realisieren?
(i) OR-Gatter
(ii) AND-Gatter
(iii) NOT-Gatter
(iv) NAND-Gatter
c) Eine Flip-Flop-Schaltung, die das Eingangssignal übernimmt, wenn der Taktgeber
von 0 auf 1 übergeht bezeichnet man als...
(iii) flanken(i) pegelgesteuert.
(ii) nicht gesteuert.
(iv) übersteuert.
gesteuert.
d) Welche Operation kann auf zwei gleichlange Codewörter angewendet werden, um
durch Zählen der 1en im Ergebnis den Hamming-Abstand der Codewörter zu
bestimmen?
(i) AND
(ii) OR
(iii) NOR
(iv) XOR
e) Welcher Speichertyp steht in der Speicherhierarchie nicht unterhalb des Caches
(d.h. der Zugriff drauf ist schneller als auf den Cache)?
(i) Festplatte
(ii) Bandlaufwerk
(iii) Arbeitsspeicher
(iv) Register
Aufgabe 61: (T) Anwendungen der Digitalisierung
(– Pkt.)
In der Vorlesung „Rechnerarchitektur“ werden Grundlagen der Digitalisierung behandelt. Während
diese in Zeiten der Entstehung erster Rechnerarchitekturen zunächst die Hardware betrafen, vollzog sich sukzessive eine Erweiterung hin zur Software und dann zur Digitalisierung von Prozessen
und ganzen Branchen. Die Auswirkungen sind heute in unserem Leben und Arbeiten, in den Medien und unserer Gesellschaft sichtbar. Diesen Aspekt wollen wir mit Hilfe des Buchs „Marktplätze
im Umbruch“ betrachten.
Lesen Sie den nachstehenden Artikel und gehen Sie kurz auf folgende Fragen ein:
Welche Veränderungen an den Kapitalmärkten ergeben sich durch den automatisierten Handel und
welche Möglichkeiten, neben dem traditionellen Bankgeschäft, resultieren aus der zunehmenden
Digitalisierung?
–
Alexis Eisenhofer: Finanzmärkte im Umbruch
Rechnerarchitektur – SoSe 16, Übungsblatt 12
4
Hinweis: Als Student können Sie sich ein freies Exemplar des Buches „Marktplätze im Umbruch“
aus dem Internet herunterladen. Dabei haben Sie die folgenden 2 Möglichkeiten:
a.
Rufen Sie aus dem LRZ-Netz den folgenden Link zum Buch auf: http://link.springer.
com/book/10.1007/978-3-662-43782-7. Verwenden Sie dabei den PAC-Proxy
(https://www.lrz.de/services/netzdienste/proxy/zeitschriftenzugang/)
b.
Rufen Sie den folgenden Link zum Buch auf: http://link.springer.com/book/10.
1007/978-3-662-43782-7. Gehen Sie auf „Sign up/ Login“ und dort auf „Log in via Shibboleth or Athens“. Unter „find your institution“ geben Sie „LMU“ ein und klicken Sie auf
„Log in via Shibboleth“. Es folgt die Weiterleitung zur LMU und der Login mit Ihrer CampusAdresse. Nach Bestätigung können Sie auf der Springer-Seite das Buch herunterladen.
Aufgabe 62: (H) Nachgefragt
(– Pkt.)
Diese Aufgabe dient dazu, sich nochmals gezielt Fragen über den Stoff zu überlegen!
Bitte formulieren Sie auf freiwilliger Basis Fragen, die Ihnen beim Durcharbeiten Ihrer Vorlesungsmitschriften (bzw. des Skripts) oder bei der Bearbeitung der Übungsblätter bisher unbeantwortet
geblieben sind. Laden Sie Ihre Fragen bitte bis spätestens 07.07.2016 18:00 Uhr als Lösung zu
diesem Blatt bei Uniworx hoch. Ihre eingereichten Fragen werden dann in einem zusätzlichen Sondertutorium beantwortet. Dieses findet satt am: 11. Juli 2016 von 14.00 - 16.00 Uhr im Hörsaal
S 002 (Schellingstr. 3).
Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei den Vorbereitungen auf die Klausur!

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