1. Übungsblatt zur Vorlesung Rechnerstrukturen
Die Besprechung des Übungsblattes findet am Donnerstag, den 25. April 1996
um 14.00 Uhr im HMU statt. Die
Musterlösung
ist ausschließlich im WWW zu finden.
1. Aufgabe (VHDL)
Die folgende Schaltung soll als Struktur in VHDL beschrieben werden:
a) Erstellen Sie die zugehörige Schnittstellenbeschreibung in VHDL.
b) Erstellen Sie die zugehörige Strukturbeschreibung in VHDL.
c) Die Komponenten seien in der Bibliothek "work" zu finden. Stellen Sie eine entsprechende Konfigurationsbeschreibung auf.
2. Aufgabe (VHDL)
In der Abbildung ist die Schnittstelle einer Schaltung gegeben.
a) Erstellen Sie die zugehörige Schnittstellenbeschreibung in VHDL, wobei der Ausgang q die Bitbreite 3 haben soll.
Die Schaltung soll folgendes Verhalten zeigen:
- Ist das reset-Signal "0", so soll der Zähler zurückgesetzt werden.
- Ist das enable-Signal "1", so soll der Zähler von 0 bis 4 mit jedem Takt an clk weiterzählen. Nach dem Zählerstand 4 beginnt der Zählvorgang wieder bei 0.
- Der Ausgang q gibt immer den aktuellen Zählerstand aus.
b) Erstellen Sie eine entsprechende Verhaltensbeschreibung in VHDL.
3. Aufgabe (Leistungsbewertung)
Für eine Rechenanlage soll eine geeignete Festplatte angeschafft werden. Hierzu sollen mit Hilfe eines Warteschlangenmodells Durchsatz D und Auslastung U des Plattensystems berechnet werden. Die durchschnittliche Ankunftsrate A von Schreib-/Leseaufträgen im System liegt bei 40 1/s.
Zur Auswahl stehen Festplatten mit folgenden Daten:
- Platte 1 Zugriffszeit 12 ms Datenrate 6 MByte/s
- Platte 2 Zugriffszeit 10 ms Datenrate 7,5 MByte/s
- Platte 3 Zugriffszeit 8 ms Datenrate 8 Mbyte/s
a) Berechnen Sie für die drei Festplatten die Bedienzeit Xi, wenn der Schreib-/Leseauftrag im Schnitt 100kB groß ist.
b) Wie groß sind die Durchsätze Di der einzelnen Festplatten ? Welche Festplatten sind im System einsetzbar ?
c) Wie groß wäre die Auslastung Ui der einsetzbaren Festplatten ?
Das Betriebssystem stellt eine Warteschlange für Aufträge nach dem FIFO-Prinzip zur Verfügung. Mit einem Monitor wurden im Betrieb folgende Werte für die Platten 2 und 3 gemessen:
- Warteschlange von Platte 2: Q2 = 3 Aufträge
- Warteschlange von Platte 3: Q3 = 2 Aufträge
d) Berechnen Sie die Zeit der Aufträge in der Warteschlange und die Reaktionszeit des Gesamtsystems aus Warteschlange und Festplatte.
4. Kontrollfragen
Im folgenden finden Sie Fragen zum bisher behandelten Stoff. Sie sollen dazu dienen, das eigene Wissen zu Überprüfen und dazu anregen, die entsprechenden Kapitel im Skript noch einmal aufzuschlagen.
- Warum ist die Klasse MISD leer?
- Kann man aus einem höheren Integrationsgrad eine höhere Schaltgeschwindigkeit folgern?
- Warum reicht eine einzelne Maßzahl nicht aus, um die Leistungsfähigkeit eines Rechners zu bewerten?
- Welche Möglichkeiten gibt es, den "Von-Neumann-Flaschenhals" zu umgehen?
- Welche Arten von Bussen werden unterschieden?
F. Feldbusch