Organização De Computadores Avliação Distância

AD1 - Organização de Computadores 2013.1

Gabarito

1) (1,0) Considere uma máquina com arquitetura semelhante àquela apresentada em aula. Pode-se

endereçar no máximo 64K células de memória onde cada célula armazena uma palavra e cada

instrução tem o tamanho de uma palavra. Todas as instruções desta máquina possuem o mesmo

formato: um código de operação, que permite a existência de um valor máximo de 256 códigos, e

dois operandos, que indicam endereços de memória.

a) Qual o tamanho mínimo do CI ?

REM = E = tamanho em bits necessários para acessar toda a memória (N)

N = 2E = 64K células = 216 células => E = 16 => REM = 16 bits

O CI deverá ter o tamanho (em bits) necessário para acessar toda a memória:

CI = REM= 16 bits

b) Qual a capacidade máxima da memória em bits ?

N = 64K células = 216 células

Célula deverá ter o tamanho necessário para armazenar uma única instrução

instrução = cod.oper. + 2 operandos

cod.oper. terá o tamanho necessário para 256 instruções, cod.oper. = 8 bits (28 = 256),

Operando deverá ter o tamanho de um endereço de uma célula, operando = 16 bits

instrução = 8 bits + 2 x 16 bits = 40 bits

M = mesmo tamanho da instrução = 40 bits

T = M x N = 40 bits/célula x 216 células = 2.621.440 bits

c) Qual o tamanho mínimo do REM ?

REM = E = tamanho em bits necessários para acessar toda a memória (N)

N = 2E = 64K células = 216 células => E = 16 => REM = 16 bits

d) Qual o tamanho mínimo do RI ?

RI deverá ter o tamanho mínimo para armazenar uma única instrução

O RI deverá ter o tamanho mínimo de 40 bits

e) Qual o tamanho do barramento de endereços ?

Barramento de endereços = E

N = 2 E = 2 16 , portanto E = 16, Barramento de endereços = 16 bits

d) Se a largura do barramento de dados desta máquina for igual à metade do tamanho de uma

instrução, como funcionará o ciclo de busca ?

Seriam necessários 2 ciclos de leitura para a transferência de uma instrução.

2. (1,0) Considere uma máquina cujo relógio possui uma freqüência de 4 GHZ e um programa no

qual são executadas 500 instruções desta máquina.

a) Calcule o tempo de UCP utilizado para executar este programa, considerando que cada

instrução é executada em dois ciclos de relógio e a execução de uma instrução só se inicia

quando a execução da instrução anterior é finalizada.

4GHz = 4.000.000.000 Hz

Tempo de um ciclo de relógio = 1/4.000.000.000 = 0,000 000 000 25 seg ou 0,25ns (nanosegundos)

Tempo de execução de 1 instrução = 2 ciclos de relógio = 0,5ns

500 instruções executadas sequencialmente = 500 x 0,5ns = 250ns (para executar 500 instruções)

b) Considere que essa máquina utilize um pipeline de 4 estágios, todos de igual duração. Calcule o

tempo máximo que o estágio deve durar para que o tempo de execução do programa seja menor do

que o tempo calculado no item anterior

Tempo total para execução das 500 instruções deverá < que 250ns que foi o tempo do 1º.caso

Consideremos t como sendo o tempo para execução de um estágio

Tempo para execução de uma instrução = 4 estágios x t = 4t

Tempo para execução das demais em pipeline = 499 x t = 499t

Tempo para execução das 500 instruções = 4t (primeira instrução) + 499t (para as demais) = 503t

O tempo total para excução do 2º. Caso < tempo total execução do 1º. Caso =>

503t < 250ns => t < 250/503 => t < 0,497ns ou tmax = 0,497ns (tempo para um estágio)

3. (0,5) Descreva passo a passo as operações de leitura da memória e de escrita na memória,

indicando como os registradores RDM e REM são utilizados e como a unidade de controle gera os

sinais necessários.

Passos de uma operação de leitura

1) (REM) <- (outro registrador da UCP)

1.1) O endereço é colocado no barramento de endereços

2) Sinal de leitura é colocado no barramento de controle

2.1) Decodificação do endereço e localização da célula na memória

3) (RDM) <- (MP(REM)) pelo barramento de dados

4) (outro registrador da UCP) <- (RDM)

Passos de uma operação de escrita

1) (REM) <- (outro registrador)

1.1)O endereço é colocado no barramento de endereços

2) (RDM) <- (outro registrador)

2.1)O dado é colocado no barramento de dados

3) Sinal de escrita é colocado no barramento de controle

4) (MP(REM)) <- (RDM)

4. (1,0) Considere a máquina apresentada na aula 4. Descreva detalhadamente