1ª Prueba Parcial de Arquitectura de Computadores 25 de octubre de 2013

Transcripción

1 E. U. de Informática U. P. M. Departamento de Informática Aplicada 1ª Prueba Parcial de Arquitectura de Computadores 25 de octubre de 2013 EJERCICIO 1 Contesta a las siguientes cuestiones (poner una X en la respuesta correcta) : a) Cuántos formatos de instrucción diferentes tiene el MIPS64? o 1 o 3 o 5 o Tantos como tipos de instrucciones aritméticas hay b) La instrucción BEQZ R6, fin o Saltará a la dirección etiquetada como fin cuando R6 sea igual a 0 o Saltará a la dirección etiquetada como fin cuando R6 sea igual a 1 o Saltará a la dirección etiquetada como fin si R6 < fin c) En la arquitectura MIPS64: o El Bus de Datos, el de Direcciones tienen 64 bits, las Instrucciones también ocupan 64 bits o El Bus de Datos tiene 32 bits, mientras las Instrucciones y el Bus de Direcciones tienen 64 bits o Las Instrucciones ocupan 32 bits, los Buses de Datos y Direcciones tienen 64 bits o Los Buses de Datos y Direcciones tienen 32 bits, mientras que las Instrucciones ocupan 64 bits d) En la arquitectura MIPS64, cuál de estas afirmaciones es falsa: o Todas las instrucciones pasan por las cinco fases del cauce o En la fase de escritura en registros se resuelven los saltos o En la fase de fetch se lee la instrucción que se va a ejecutar y se actualiza el Contador de Programa o En la fase de ejecución se forma la dirección absoluta necesaria en las instrucciones de acceso a memoria EJERCICIO 2 Se desea mejorar el rendimiento de un computador introduciendo una tarjeta gráfica que realice las operaciones en una cuarta parte del tiempo. a) Calcular la ganancia en velocidad del sistema para la ejecución de un programa si el 30% del mismo se dedica a operaciones gráficas b) Si el programa tarda 10 segundos en ejecutarse sin la mejora. cuánto tardará con la mejora?

2 EJERCICIO 3 (4 puntos) a) Indicar las dependencias de datos RAW que hay en este programa al ejecutarse sobre un procesador MIPS..data vector:.word32 1,2,3,4,5 salida:.word32 0.text daddi r5, r0, 0 daddi r1, r0, 0 daddi r2, r0, 5 ini: slt r4, r1, r2 beqz r4, fin lw r6, vector(r5) dadd r7, r7,r6 daddi r5, r5, 4 sw r7, salida(r5) daddi r1, r1, 1 j ini fin: b) Realizar el seguimiento de la ejecución del pipeline (una sola iteración del bucle) utilizando paradas del cauce cuando sea necesario. c) Reordenar el código para que se pueda ejecutar, el mismo programa, con bifurcación retardada. Realizar un seguimiento de la ejecución del pipeline (una sola iteración del bucle) utilizando adelantamientos o forwarding cuando sea posible. d) Indicar cuál es la duración de la ejecución completa de este programa (en ciclos) cuando no hay adelantamientos. EJERCICIO 4 a) Indicar las dependencias de datos (RAW y WAW) que pueda haber en el siguiente fragmento de programa al ejecutarse sobre un procesador MIPS. l.d f1, 30(r0) l.d f2, 40(r0) mul.d f3,f1,f2 add.d f4,f1,f2 s.d f3, 30(r0) s.d f4, 40(r0) b) Hacer el seguimiento del anterior fragmento de código sobre el procesador MIPS, utilizando adelantamientos o forwarding cuando sea posible.

3 E. U. de Informática U. P. M. Departamento de Informática Aplicada 1ª Prueba Parcial de Arquitectura de Computadores 25 de octubre de 2013 Apellidos... Nombre... Nº matrícula... EJERCICIO 1 Contesta a las siguientes cuestiones (poner una X en la respuesta correcta): a) Cuántos formatos de instrucción diferentes tiene el MIPS64? o 1 X 3 o 5 o Tantos como tipos de instrucciones aritméticas hay b) La instrucción BEQZ R6, fin X Saltará a la dirección etiquetada como fin cuando R6 sea igual a 0 o Saltará a la dirección etiquetada como fin cuando R6 sea igual a 1 o Saltará a la dirección etiquetada como fin si R6 < fin c) En la arquitectura MIPS64: o El Bus de Datos, el de Direcciones tienen 64 bits, las Instrucciones también ocupan 64 bits o El Bus de Datos tiene 32 bits, mientras las Instrucciones y el Bus de Direcciones tienen 64 bits X Las Instrucciones ocupan 32 bits, los Buses de Datos y Direcciones tienen 64 bits o Los Buses de Datos y Direcciones tienen 32 bits, mientras que las Instrucciones ocupan 64 bits d) En la arquitectura MIPS64, cuál de estas afirmaciones es falsa: o Todas las instrucciones pasan por las cinco fases del cauce X En la fase de escritura en registros se resuelven los saltos o En la fase de fetch se lee la instrucción que se va a ejecutar y se actualiza el Contador de Programa o En la fase de ejecución se forma la dirección absoluta necesaria en las instrucciones de acceso a memoria

4 EJERCICIO 2 Se desea mejorar el rendimiento de un computador introduciendo una tarjeta gráfica que realice las operaciones en una cuarta parte del tiempo. a) Calcular la ganancia en velocidad del sistema para la ejecución de un programa si el 30% del mismo se dedica a operaciones gráficas S = 1 F M = 1 1- F + 1-0,3 + 0,7 4 = 1,29 (Aceleración del 29%) b) Si el programa tarda 10 segundos en ejecutarse sin la mejora. cuánto tardará con la mejora? A TiempoEjecuciónSinMejora 1,29 TiempoEjecuciónConMejora 10 TiempoEjecuciónConMejora TiempoEjecuciónConMejora = 7,75 s EJERCICIO 3 (4 puntos) a) Indicar las dependencias de datos RAW que hay en este programa al ejecutarse sobre un procesador MIPS..data vector:.word32 1,2,3,4,5 salida:.word32 0,0,0,0,0.text daddi r5, r0, 0 daddi r1, r0, 0 daddi r2, r0, 5 ini: slt r4, r1, r2 ; Hay 2 RAW con la segunda y tercera instrucción (r1 y r2) beqz r4, fin ; RAW con la instrucción anterior (r4) lw r6, vector(r5) ; RAW con la primera instrucción-no produce retardo (r5) dadd r7, r7,r6 ; RAW con la sexta instrucción (r6) daddi r5, r5, 4 sw r7, salida(r5) ; RAW con la séptima instrucción (r7) ; RAW con la octava instrucción (r5) daddi r1, r1, 1 ; RAW con la segunda instrucción-no produce retardo (r1) j ini fin:

5 E. U. de Informática U. P. M. Departamento de Informática Aplicada 1ª Prueba Parcial de Arquitectura de Computadores 25 de octubre de 2013 Apellidos... Nombre... Nº matrícula... b) Realizar el seguimiento de la ejecución del pipeline (una sola iteración del bucle) utilizando paradas del cauce cuando sea necesario daddi r5,r0,0 F D E M W daddi r1,r0,0 F D E M W daddi r2,r0,5 F D E M W ini slt r4,r1,r2 F D D D E M W F D E M W F D E beqz r4,fin F F F D D D E M W F D D D E M W F D lw r6,vector(r5) F F F D E M W F F F D E M W F dadd r7,r7,r6 F D D D E M W F D D D E M W daddi r5,r5,4 F F F D E M W F F F D E M W sw r7,salida(r5) F D D D E M W F D D D E M W daddi r1,r1,1 F F F D E M W F F F D E M W j ini F D E M W F M E M W fin F X X X X F X X X

6 c) Reordenar el código para que se pueda ejecutar, el mismo programa, con bifurcación retardada. Realizar un seguimiento del código reordenado de la ejecución del pipeline (una sola iteración del bucle) utilizando adelantamientos o forwarding cuando sea posible. Una posible opción es mover la instrucción sw r7, salida(r5) después de la instrucción de salto incondicional j ini, para evitar que se ejecute ejecutándose el programa sólo una vez daddi r5,r0,0 F D E M W daddi r1,r0,0 F D E M W daddi r2,r0,5 F D E M W ini slt r4,r1,r2 F D E M W F D E M W F D E M beqz r4,fin F D D E M W F D D E M W F D D lw r6,vector(r5) F F D E M W F F D E M W F F dadd r7,r7,r6 F D D E M W F D D E M W daddi r5,r5,4 F F D E M W F F D E M W daddi r1,r1,1 F D E M W F D E M W j ini F D E M W F D E M W sw r7,salida(r5) F D E M W F D E M W fin

7 E. U. de Informática U. P. M. Departamento de Informática Aplicada 1ª Prueba Parcial de Arquitectura de Computadores 25 de octubre de 2013 Apellidos... Nombre... Nº matrícula... d) Indicar cuál es la duración de la ejecución completa de este programa (en ciclos) cuando no hay adelantamientos y cuando sí se utilizan dichos adelantamientos? El programa se recorre 5 veces 4 (llenar cauce) + 11(nº instrucciones)+8(retardos acumulados) = 23 (primer recorrido) 4(8 + 7) =60 (cuatro recorridos siguientes) El esquema de parada: slt r4, r1, r2 F D E M W beqz r4, fin F D D D E M W lw r6, vector(r5) F F F F D E M W añade 7 ciclos más. Total: =90 ciclos EJERCICIO 4 a) Indicar las dependencias de datos (RAW y WAW) que pueda haber en el siguiente fragmento de programa al ejecutarse sobre un procesador MIPS. l.d f1, 30(r0) l.d f2, 40(r0) mul.d f3,f1,f2 ; RAW con instrucciones 1 y 2 (f1,f2) add.d f4,f1,f2 ; RAW con instrucciones 1 y 2 (f1,f2) s.d f3, 30(r0) ; RAW con instrucción 3 (f3) s.d f4, 40(r0) ; RAW con instrucción 4 (f4) No hay dependencias WAW.

8 e) Hacer el seguimiento del anterior fragmento de código sobre el procesador MIPS, utilizando adelantamientos o forwarding cuando sea posible. l.d f1,30(r0) F D E M W l.d f2,40(r0) F D E M W mul.d f3,f1,f2 F D D x x x x x x x M W add.d f4,f1,f2 F F D M W s.d f3,30(r0) F D D D D D D E M W s.d f4,40(r0) F F F F F F D E M W F D E M W