PROBLEMAS
1. Sea A=A (1), A (2). A (1000) Y B=B (1), (1), B (2) B(1000) dos vectores unidimensionales .que comprende de mil números de cada uno, que van a ser sumados para formar un vector C, tal que C(I)=A(I)+B(I), Donde I=1,2… 1000. Usando el conjunto de instrucciones IAS. Escribir un programa para resolver este programa. Los vectores A, B y C son almacenados cada uno en 1.000 lugares contiguos en memoria a partir de las localidades 1001, 2001 y 3001 respectivamente. La La variab le N inicia en 999 y disminuye después de cada paso hasta que llega a ‐ 1. Así los vectores son procesados de un alta a una baja ubicación de memoria. LOCALIZACION 0 1 2 3L 3R 4L 4R 5L 5R 6L 6R 7L 7R 8L 8R 9L 9R 1 0L 10R INSTRUCCIÓN 999 1 1000 LOAD M(2000) ADD A DD M(3000) STOR M( 4000) LOAD M(0) SUB M(1) JUMP+ M(6, 20:39) JUMP M(6, 0:19) STOR M(0) ADD M(1) ADD M(2) STOR M(3, 8:19) ADD M(2) STOR M(3, 28:39) ADD M(2) STOR M(4, 8:19) JUMP M(3, 0:19) Constante (contador N) Constante Consta nte Transfiero A(I) a AC Calculo A(I) + B(I) Transfiero la suma a C(I) Cargo cont ador N Resto 1 a N voy a 6R si no es negativo salto actualizo N incremento AC en 1 modifico la dirección en 3L modifico la dirección en 3R modifico la dire cción en 4L
2. a) En el IAS, IAS, ¿Cómo sería el código de la introducción introducción máquina para cargar el contenido de memoria de la dirección 2? Para poder acceder a una ubicación específica de la memoria, la CPU genera señales en el bus de dirección, que habitualmente tiene un tamaño de 32 bits en la mayoría de máquinas actuales. Un bus de dirección de 32 bits permite especificar a la CPU 2 32 = 4.294.967.296 direcciones de memoria distintas. Debido a la estructura de 32 bits de un procesador común procesador común como los de Intel, las direcciones de memoria se expresan a menudo enhexadecimal. en hexadecimal. Por ejemplo, para no tener que escribir 111111010100000000000010101100 podemos escribir 3F5000AC en hexadecimal.
b) ¿Cuantos accesos a memoria tendría que hacer el CPU para completar esta instrucción durante el ciclo de introducción? Descodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada. Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores .
3. En el IAS, describir con palabras el proceso que tiene que seguir la CPU para leer un valor de memoria y escribir un valor en memoria, indicando como cambian MAR, MBR, el bus de direcciones, y el bus de control. Para leer un valor de memoria, el CPU coloca el valor de la dirección que quiere MAR. Luego el CPU lo confirma y ubica esta dirección en el bus de direcciones. La memoria sitúa el contenido de la ubicación de memoria en el bus de datos. Esta in formación es luego transferida a la MBR.
4. Dados los contenidos de memoria siguientes de un computador IAS: Direcciones
Contenidos
08A
010FA210FB
08B
010FA0F08D
08C
020FA210FB
Mostrar el código del programa en el lenguaje ensamblador y empezando en la dirección 08A. Explicar lo que hace el programa.
5. Indicar, en la figura 2.3, el ancho de bits de cada camino de datos (por ejemplo, entre el AC y la ALU).
En esta figura se puede mostrar que tanto la unidad de control como la ALU contienen posiciones de almacenamiento, llamadas registros.
6. En el IMB 360 modelos 60 y 65 las direcciones están situadas en dos unidades memoria principal separadas (por ejemplo todas las palabras pares en una unidad y todas las impares en otra). ¿Cuál puede ser el objetivo de esta técnica?
7. En la tabla 2.4 se puede ver las prestaciones del modelo 75 del IBM 360 son 50 veces del modelo 30, mientras el tiempo del ciclo de instrucción es cinco veces más rápida ¿Cómo se explica esta discrepancia?. En el modelo 30, solo se podía captar un byte 8(bits) a la vez de la memoria principal, mientras que en el Modelo 75 se podían captar 8 bytes a la vez. En el sistema 360 no solamente dicto la carrera hacia el futuro de IBM, sino también tuvo un profundo impacto en toda la industria. Muchas de sus características se han convertido en un estándar para otros grandes computadores.
8. En la tienda de computadoras de Miguel Ángel Valenzuela, escuchas a un cliente por el computador más rápido de la tienda que pueda comprar. Miguel Ángel Valenzuela le contesta <>. ¿es correcto lo que dice Miguel Ángel Valenzuela? ¿Qué debería decirle para ayudar a su cliente? El Pentium IV es el más rápido que el Macintosh. Este es el que debe ser instalado en la maquina para q pueda ser la velocidad mas rápida y asi poder trabajar sin problemas.
9. En INIAC era una maquina decimal donde un registro se presentaba con un anillo de 10 tubos de vacíos. En un instante dado un solo tubos de vacío estaba en estado ON y OFF simultáneamente ¿Cómo esta representación es un << despilfarro >> que rango de valores enteros se podrían representar con 10 tubos de vacío? Es un tubo que puede estar en ON. OFF 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0
2 1 0 0 1
3 1 0 1 0
4 1 0 0 1
5 1 0 1 0
6 1 0 0 1
7 1 0 1 0
8 1 0 0 1
9 1 0 1 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 0 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
10. Un procesador esta sincronizado con una frecuencia constante f o, lo es lo mismo un tiempo constante τ , donde τ es igual 1 / f . el tamaño de un programa se puede medir con un números de instrucciones máquina, o número de instrucciones Ic que contiene el programa. Distintas instrucciones maquina consumen distintos ciclos de reloj. Un parámetro importante es el número de ciclo por instrucciones CPI de un programa. El tiempo T que le procesador necesita para ejecutar el programa dado se puede expresar: Τ =lc x CPI x τ
Esta fórmula se puede reescribir teniendo en cuenta que durante la ejecución de una instrucciones, parte del trabajo realiza el procesador y por del tiempo se está transfiriendo a, o desde memoria, una palabra en este último caso el tiempo de transferencia de depender el ciclo de memoria que puede ser mayor ciclo del procesador. Se puede reescribir la ecuación anterior:
Τ =lcx[p+(mxk )] x τ
Donde p es el número de ciclo de procesador necesario para decodificar y ejecutar la instrucción, más el número de accesos a memoria, y k es el cociente entre el tiempo de ciclo de memoria y el tiempo de ciclo del procesador. Los cinco factores de prestaciones de la ecuación anterior ( Ic, p, m, k, τ) , depende de los cuatro atributos del sistema: el diseño del conjunto de instrucciones (conocido como: arquitectura del conjunto de instrucciones), de la tecnología del compilador (como de efectivo es el compilador produciendo un programa en lenguaje de maquina a partir de un programa en un lenguaje de alto nivel), de la implementación de procesador y de la jerarquía de memoria y de la cache. Hacer un matriz en la que una dimensión muestre los cinco factores de las prestaciones y la otra de los cuatro atributos del sistema. Poner una X en cada celda en la que el atributo del sistema afecte al factor de prestaciones.
11. Una medida usual de las prestaciones de un procesador es la velocidad a la que ejecuta instrucciones expresada en millones de instrucciones por segundo (MIPS). Expresar la velocidad en MIPS en función de la velocidad de reloj y CPI .
MHz de velocidad del reloj, capaz de procesar entre 0,9 y 2,66 MIPS. .... millones de transistores. Conjunto de microprocesadores de apoyo a la CPU, des Conjunto de instrucciones propias de cada procesador que comúnmente... BPS o bps (bits por segundo): Unidad de medida de transferencia.
12. Los primeros ejemplos de diseños CISC y RISC son el VAX 11/780 y el IBM RS/6000. Respectivamente. Utilizando un programa de pruebas típico, se obtienen los siguientes resultados:
Procesador
Frecuencia reloj
VAX 11/780 IBM RS/6000
5 MHZ 25MHZ
de Tasa de Tiempo de la ejecución de CPU instrucciones 1MIPS 12 x segundos 18MIPS x segundos
La última columna muestra que el VAX necesita doce veces más tiempo de CPU que el IBM.
¿Cuál es el valor relativo del número de instrucciones del código máquina para este programa de prueba en las dos máquinas?
Dir.
Etiqueta
a_start
Código máquina23
ld length,% be done
2048 2064 2068 2072 2076 2080 2084 2088 done: 2092 length: 2096 address: 3000
Instrucción .begin .org 2048 .equ 3000
00000010 10000000 00000000 00000110 addcc %r1,-4,%r1 10000010 10000000 01111111 11111100 addcc %r1,%r2,%r4 10001000 10000000 01000000 00000010 ld %r4,%r5 11001010 00000001 00000000 00000000 ba loop 00010000 10111111 11111111 11111011 addcc %r3,%r5,%r3 10000110 10000000 11000000 00000101 jmpl %r15+4,%r0 10000001 11000011 11100000 00000100 20 00000000 00000000 00000000 00010100 a_start 00000000 00000000 00001011 10111000 .org a_start a:
a) ¿Cuáles son los valores CPI de las dos máquinas? Problema: Vistos los datos de la gráfica anterior, si IPCIDEAL =1, cuanto más rápida es esta máquina ideal respecto a máquina con DLX que posee retardos por saltos y por dependencia de datos. Suponer que el nº de instrucciones de carga es del 13% y de ellas el 25% produce retrasos en la segmentación. Suponer que el 53% de los saltos condicionales, saltan realmente. Solución: Calculémoslo. Nº total de Instrucciones que producen retrasos: 2% (saltos) + 11%*53%(bifurcaciones) + 13%*25%(cargas) = 11,08% El cociente entre los IPC será:
Rápida mas IPC IPC C CocienteIPREAL IDEAL _ % 108.111108 .110008 .11108 .111100 1 La máquina ideal es 11% más rápida. (El IPC real es de 0.9).
13. Un programa de prueba se está ejecutando en un procesador de 40 MHZ. El código objeto consta de 100 000 instrucciones, con el siguiente conjunto de instrucciones y ciclo de reloj:
Tipo de Instrucción Aritméticos enteros Datos trasferidos Punto de flotante Control transferidos
Contador de instrucciones 45 000 32 000 15 000 8 000
Ciclo de reloj 1 2 2 2
Determinar el CPI efectivo, la velocidad en MIPS, y el tiempo de ejecución para este programa.
14. Para obtener una comparación fiable de las prestaciones de varios computadores, es preferible ejecutar diferentes programas de pruebas en cada máquina, y entonces promediar los resultados. Por ejemplo, con m programas diferentes, se puede calcular una simple media aritmética como sigue:
Ro
∑
Donde R, es la velocidad en MIPS del i-ésimo programa de prueba. Una alternativa es calcular la media armónica:
∑
a) Comentar las ventajas y desventajas de ambos métodos. Consejo: considerar el tiempo de ejecución medio (en microsegundos) por instrucción, para el programa b) Se ejecutan cuatro programas de prueba en tres computadoras con los siguientes resultados:
Programa 1 Programa 2 Programa 3 Programa 4
Computador A 1 1 000 500 100
Computador B 10 100 1 000 800
Computador C 20 20 50 100
La tabla muestra el tiempo de ejecución en segundos, al ejecutar 100 000 000 de instrucciones en cada uno de los cuatro programas. Calcular la media aritmética y armónica, y establecer un ranking basándose en la media armónica.
