EJERCICIOS DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

Arquitectura de Computadores 2

Práctico 3

Práctico 3 Tema: Jerarquía de memoria. Objetivo: Comprender el funcionamiento del caché y la memoria virtual. Ejercicio 1 Considere un microprocesador de 32 bits que tiene una cache on-chip de 16 KBytes asociativa por conjuntos de 4 vías (4 way associative). Suponga que la caché t iene un tamaño de línea de 4 palabras de 32 bits. Dibuje un diagrama de bloques de esta caché, mostrando su organización y como se utilizan los diferentes campos de dirección para determinar un acierto/fallo de caché. Donde se asigna, dentro de la caché, la palabra de la posición de memoria ABCDE8F8? Ejercicio 2 Dadas las siguientes especificaciones para una memoria cache externa: asociativa por conjuntos de cuatro vías; tamaño de línea de dos palabras de 16 bits; capaz de albergar un total de 4K palabras de 32 bits de la memoria principal; utilizada con un procesador de 16 bits que emite direcciones de 24 bits. Diseñe la estructura de cache con toda la información pertinente, y muestre cómo interpreta las direcciones del procesador Ejercicio 3 Considere el siguiente código: for (i=0;i<20;i++) for (j=0;j<10;j++) a[i]=a[i]*j

a) Muestre un ejemplo de localidad espacial en el código. b) Muestre un ejemplo de localidad temporal en el código. Ejercicio 4 Un computador contiene una memoria principal de 32K palabras de 16 bits. Tiene también una caché de 4K palabras dividida en conjuntos de 4 l íneas con 64 palabras por línea. Suponga que la caché está inicialmente vacía. El procesador capta palabras de las posiciones 1,2,......,4351 en ese orden. Entonces repite la secuencia de captación 9 veces más. La caché es 10 veces más rápida que la memoria principal. Estime la mejora resultante por el uso de la caché. Suponga una política LRU para la sustitución de bloques. Ejercicio 5 Un programa calcula las sumas de filas n

C i

=

∑ a ij  j 1 =

de una matriz  A de 100x100. Asuma que el computador utiliza paginación por demanda, con un tamaño de página de 1000 palabras, y que la cantidad de memoria principal reservada para datos es de cinco marcos (frames) de página. Habría alguna diferencia en la fracción de fallos de página si  A estuviera almacenada en memoria virtual por filas o por columnas? Justifique su respuesta.

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Práctico 3

Ejercicio 6 Considere un espacio de direcciones lógicas paginado (compuesto por 32 páginas de 2 Kbytes cada una) asignado a un espacio de memoria física de 1 Mbyte.

a) Cuál es el formato de las direcciones lógicas del procesador? b) Cuál es la longitud y la anchura de la t abla de páginas (sin considerar los bits correspondientes a los “derechos de acceso”)? c) Qué efecto se produce en la tabla de páginas si el espacio de memoria física se reduce a la mitad? Ejercicio 7 Un procesador puede utilizar políticas de escritura write-through o write-back seleccionable por software.

a) Asuma que el procesador ejecutará aplicaciones con acceso intenso a datos, con un gran número de operaciones de load y store. Explique que política utilizaría en este caso. b) Considere la misma pregunta para sistemas críticos en los que la integridad de los datos es más importante que la performance de memoria. Ejercicio 8 a) Describa las características generales de un programa que muestra mucha localidad temporal pero escasa localidad espacial, con respecto al acceso a datos. Escriba un pseudocódigo con estas características. b) Describa las características generales de un programa que muestra escasa localidad temporal pero mucha localidad espacial, con respecto al acceso a datos. Escriba un pseudocódigo con estas características.

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