Домашнее задание - Принципы организации ЭВМ

Дисциплина: ОП.02 Архитектура аппаратных средств (§2.2 с.8 программы). ММКЦТ «Академия TOP».

Выполняйте только если преподаватель назначил это задание. Срок сдачи сообщит преподаватель.

Фамилия, Имя студента

Учебная группа

Дата выполнения

Часть 1. Трассировка передачи данных по системным шинам

Задание: Заполните потактовую матрицу состояния системных шин и служебных регистров процессора для операции прямой записи аккумулятора в ячейку оперативной памяти: MOV [2000h], AX (при условии, что команда выбрана и находится в IR, текущий адрес ячейки равен 2000h, а в регистре AX находится число 05FFh).

Такт / Фаза	Шина адреса (AB)	Шина данных (DB)	Шина управления (CB)
Такт T1 (Подготовка адреса)
Такт T2 (Выдача данных)
Такт T3 (Стробирование записи)
Такт T4 (Завершение цикла)

Опишите внутреннее движение данных между регистрами (AX, MDR, MAR) в процессе выполнения записи:

Часть 2. Расчетный анализ задержек памяти (Von Neumann Bottleneck)

Условие инженерной задачи: Процессор работает на тактовой частоте 4.0 ГГц (длительность такта $T_{clk} = 0.25$ нс). Модуль оперативной памяти DRAM имеет реальную латентность полного цикла произвольного доступа 50 наносекунд.

1. Сколько полных тактов процессора занимает ожидание ответа оперативной памяти при промахе кэша (Memory Stall)? Приведите математический расчет:

2. Предположим, что в систему добавлен кэш L1 со временем доступа 1 наносекунда и вероятностью попадания (Hit Rate) 95%. Рассчитайте эффективное среднее время доступа к памяти (AMAT — Average Memory Access Time):

3. Каким образом Гарвардская архитектура шин (раздельные шины инструкций и данных) влияет на общую производительность процессора в сравнении с классической шиной фон Неймана?