علوم الحاسوب
معمارية المعالج والذاكرة
- 1.
صف دوري عداد البرنامج ومسجل عنوان الذاكرة أثناء جلب تعليمة.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- ميّز العنوان عن محتوى التعليمة. يختار مسجل العنوان موقع الذاكرة؛ ثم تنتقل البتات المجلوبة عبر مسار البيانات إلى مسجل التعليمة لفك الترميز.
نقاط التصحيح
- يحمل عداد البرنامج عنوان التعليمة التالية.
- يُنسخ العنوان إلى مسجل عنوان الذاكرة للقراءة.
- يُحدّث العداد إلى عنوان التعليمة اللاحقة ما لم يغيره تدفق التحكم.
ملاحظة الفاحص: لا تقل إن عداد البرنامج يخزن التعليمة نفسها.
- 2.
اشرح اختلاف دوري RAM والتخزين الثانوي أثناء تشغيل برنامج.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- ينسخ تحميل البرنامج المحتوى الدائم إلى ذاكرة العمل المتاحة. ينسخ الحفظ بيانات عمل مختارة إلى التخزين الدائم؛ وتعديل RAM وحده لا يضمن بقاء التغيير بعد انقطاع الطاقة.
نقاط التصحيح
- توفر RAM تخزين عمل سريعاً للتعليمات والبيانات الحالية.
- RAM العادية متطايرة وتفقد محتواها عند انقطاع الطاقة.
- يحفظ التخزين الثانوي ملفات البرامج دائماً لكن الوصول إليه أبطأ عادة.
ملاحظة الفاحص: متطايرة تعني تعتمد على الطاقة لا «تتغير كثيراً».
- 3.
يستغرق بحث المخبأ 2 ns. عند الإخفاق تلزم قراءة ذاكرة إضافية 50 ns. مع نسبة إصابة 0.90 احسب متوسط زمن الوصول وفق نموذج غير متداخل.
[3 درجة]شرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- يستغرق كل طلب زمن البحث، ويستلزم طلب واحد من كل عشرة زمن الوصول الإضافي إلى الذاكرة. بصورة مكافئة المتوسط 2 + 0.10(50)، مما يمنع إغفال زمن البحث عند الإخفاق.
نقاط التصحيح
- زمن الإصابة = 2 ns وزمن الإخفاق = 52 ns.
- استخدم 0.90 x 2 + 0.10 x 52.
- متوسط زمن الوصول = 7 ns.
ملاحظة الفاحص: اقرأ هل كلفة الإخفاق إضافية أم شاملة قبل حساب المتوسط.
- 4.
اشرح كيف يجعل التجاور الزمني والمكاني المخبأ فعالاً في حلقة تعالج عناصر مصفوفة متتالية.
[3 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- يفيد المخبأ عندما تشبه الطلبات المستقبلية الحديثة. يعيد جلب التعليمات المتكررة استخدام بايتات مخبأة؛ وقد تحتوي كتلة عنصر مصفوفة واحد العناصر التالية أيضاً.
نقاط التصحيح
- تعليمات الحلقة والمتغيرات المعاد استخدامها تظهر تجاوراً زمنياً.
- تظهر عناوين المصفوفة المتجاورة تجاوراً مكانياً.
- يقلل حفظ الكتل الحديثة وجلب البيانات القريبة الوصول إلى الذاكرة الرئيسية.
ملاحظة الفاحص: يشير التجاور المكاني إلى عناوين قريبة لا قرب المعالجات فيزيائياً.
- 5.
يقضي برنامج 60% من زمنه الأصلي في جزء تزداد سرعته بمعامل 3 بينما يبقى الباقي دون تغيير. احسب التسريع الكلي واشرح حد عنق الزجاجة.
[4 درجة]شرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- قسّم زمن التشغيل الأصلي بدلاً من متوسط معاملات التسريع. تُقسم النسبة المحسنة فقط على ثلاثة؛ ويضع العمل الثابت حداً أدنى للزمن الكلي.
نقاط التصحيح
- الزمن الجديد المطبع = 0.40 + 0.60/3.
- الزمن الجديد = 0.60 من الأصلي.
- التسريع = 1/0.60 = 1.67 تقريباً.
- حتى تسريع الجزء بلا حد يترك زمناً 0.40 فيحد التسريع بـ2.5.
ملاحظة الفاحص: تسريع مكوّن ثلاثة أضعاف لا يعني تسريع البرنامج ثلاثة أضعاف.
- 6.
تحدث مقاطعة أثناء تنفيذ برنامج مستخدم. اشرح متطلبات حفظ الحالة والعودة ولماذا لا يكون تعطيل المقاطعات كلها دائماً حلاً مناسباً لكلفة المقاطعة.
[4 درجة] · بدون آلة حاسبةشرح الإجابة
الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.
- المقاطعة تحويل مؤقت مضبوط لا هجر لبرنامج المستخدم. يجعل حفظ الحالة أثرها شفافاً؛ وقد يحمي الحجب مناطق حرجة قصيرة لكنه لا يحل محل معالجة الأحداث الطبيعية بلا حد.
نقاط التصحيح
- احفظ عداد العودة وحالة المعالج اللازمة.
- انقل التحكم إلى روتين خدمة المقاطعة المناسب.
- استعد الحالة واستأنف من النقطة الصحيحة بعد المعالجة.
- قد يمنع التعطيل الدائم خدمة الأجهزة والمؤقتات والجدولة في وقت مناسب ويضر الاستجابة والصحة.
ملاحظة الفاحص: قد لا يحفظ عنوان العودة وحده المسجلات التي يغيرها المعالج.
نقاط التصحيح استرشادية وليست سلم تصحيح رسمي. تُقبل الطرق الصحيحة المكافئة والتفسيرات المدعومة التي تجيب عن المطلوب؛ امنح كل درجة مرة واحدة دون اشتراط مطابقة كلمات الإجابة النموذجية.