ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Semestre A-2009 Clase 05 La mayor parte del contenido de estas láminas, ha sido extraído del libro Computer Organization and Design (The hardware / software interface), 4ta Edición, de David A. Patterson y John L. Hennessy. Editorial Morgan Kaufmann

AGENDA Ejercicios

Ejercicio 1 1. Mundos virtuales10. Procesadores multinúcleos19. Lenguaje de máquina 2. Computadoras de escritorio 11. VHDL20. C 3. Servidores12. RAM21. Ensamblador 4. Servidores low-end13. CPU22. Lenguaje de alto nivel 5. Supercomputadores14. Sistema operativo23. Software de sistema 6. Terabyte15. Compilador24. Software de aplicación 7. Petabyte16. Bit25. Cobol 8. Datacenters17. Instrucción26. Fortran 9. Computadoras encajadas 18. Lenguaje ensamblador

Ejercicio 2 Los procesadores P1, P2 y P3 ejecutan el mismo conjunto de instrucciones. Sus frecuencias de reloj y CPI son: ProcesadorFrecuencia de relojCPI P12 GHz1.5 P21.5 GHz1.0 P33 GHz2.5 a)¿Qué procesador presenta el mejor rendimiento? b)Si el procesador P2, ejecuta un programa en 10 seg., ¿Cuál es el número de ciclos utilizado y el número de instrucciones del programa? c)Para el procesador P1, estamos intentando reducir en 30% el tiempo de ejecución. Pero esto conlleva un incremento de 20% del CPI. ¿Qué frecuencia de reloj nos daría esta reducción de tiempo?

Ejercicio 3 a)Calcule el IPC para cada procesador b)Calcule la frecuencia de reloj para P2, de tal forma que reduzca su tiempo de ejecución al de P1. c)Calcule el número de instrucciones para P2, que reduzca su tiempo de ejecución al de P3 ProcesadorFrecuencia de relojNro. de instruccionesTiempo P12 GHz20 x seg. P21.5 GHz30 x seg. P33 GHz90 x seg.

Ejercicio 4 Considere dos implementaciones distintas del mismo conjunto de instrucciones. Hay 4 tipos de instrucciones. Frecuencia Reloj CPI Clase A CPI Clase B CPI Clase C CPI Clase D P11.5 GHz1234 P22 GHz2222 a)Dado un programa con 10 6 instrucciones, dividida en clases como: 10% Clase A, 20% Clase B, 50% Clase C y 20% Clase D, ¿Cuál implementación es más rápida? b)¿Cuál es el CPI global para cada implementación?

Ejercicio 5 Número de instrucciones para un programa AritméticasAlmacenamientoCargaSaltoTOTAL a)Asumiendo que las instrucciones aritméticas toman 1 ciclo, carga y almacenamiento 5 ciclos y los saltos 2 ciclos, ¿Cuál es el tiempo de ejecución del programa en un procesador de 2 GHz? b)Calcule el CPI para el programa c)Si el número de instrucciones de carga puede ser reducido a la mitad, ¿cuál es la aceleración y el CPI?

Ejercicios 6 y 7 Considere dos implementaciones: P1 y P2, del mismo conjunto de instrucciones. Hay 5 clases de instrucciones (A, B, C, D y E). La frecuencia de reloj y el CPI para cada clase se indican a continuación: Frec. RelojCPI ACPI BCPI CCPI DCPI E 6P11.0 GHz12343 P21.5 GHz P11.0 GHz11232 P21.5 GHz12343 a)Asuma que el rendimiento pico es definido como la mayor frecuencia a la cual un computador puede ejecutar cualquier secuencia de instrucciones. ¿Cuáles son los rendimientos pico de P1 y P2 expresados en instrucciones por segundo?

Ejercicios 6 y 7 b)Si el número de instrucciones ejecutadas en cierto programa es dividido en partes iguales, exceptuando para la clase A, que se ejecuta el doble de veces que las demás. ¿Qué computador es más rápido? ¿Cuánto más rápido es? c)Si el número de instrucciones ejecutadas en cierto programa es dividido en partes iguales, exceptuando para la clase E, que se ejecuta el doble de veces que las demás. ¿Qué computador es más rápido? ¿Cuánto más rápido es?