GABARITO-ARQ COMP-Questionario 6

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2020.2 - ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
QUESTIONÁRIO 6 – TEMA 6- Sistema de Armazenamento-parte 1-Princ Localidade-
Hierarquia de Memórias:tipos e Características - vídeos 24 até 29. 
 
GABARITO 
 
1. Como é possível existir uma memória bem pequena entre processador e memória principal 
(memória cache) e esta memória ter uma eficiência tão grande (em cerca de 95 a 97% dos acessos 
do processador à MP ele encontra na cache uma cópia do dado/instrução desejado)? 
Resp: Devido ao princípio da localidade modalidade espacila. Basta a memória pequena 
conter os dados que o processador está utilizando em um dado momento (bloco de 
endereços contíguos). O ponto principal deste conceito é o fato da execução ser em 
endereços contíguos. 
 
2. Qual é a memória mais rápida existente em sistemas de computação? Onde esta memória se 
localiza? Qual é a capacidade padrão desta memória? 
Resp: Registrador – Os registradores estão localizados no processador, próximos às 
unidades de cálculo (ULA e UPF). Os registradores tem basicamente o tamanho da palavra 
do processador (para números inteiros), p.ex, 32 bits ou 64 bits. No caso das unidades de 
cálculo de ponto flutuante, eles tem o dobro da capacidade. 
 
3. Qual foi a solução encontrada por pesquisadores para o problema da diferença de desempenho 
entre o processador e memória principal? 
Resp: Conforme mencionado no item 1 acima, a solução foi incluir uma pequena memória 
entre processador e MP, de modo que esta memória contenha os itens (código 
executável e dados) que o processador precisa acessar em um período de tempo. Isso 
acontece graças a eficácia do princípio da localidade. 
 
4. Por que, ao longo do tempo, os fabricantes acabaram incluindo novas memórias entre processador 
e memória principal? Ou seja, por que cache L1, L2, etc em vez de apenas uma cache? 
Resp: porque verificaram que o tempo médio de acesso do processador e mais memórias 
melhorou quando se incluiu, p.ex., uma 2ª cache e até mesmo uma cache L3. Porém, isso 
não é verdadeiro se forem acrescentadas outras memórias (cache L4, p.ex.), quando o 
desempenho começa a cair, devido ao excesso de transferências entre as caches. 
 
5. O processador Intel i7 possui 4 núcleos, cada um deles tendo uma memória L1 dividida, de 32KB e 
uma L2 com até 2 MB. É comum encontrar-se um tempo de latência processador (registradores) -
cache L1 de 1 ns, uma latência de 10 ns entre Cache L2 e Cache L1 e de 40 ns entre MP e Cache L2. 
Considerando que, em dado momento de processamento o desempenho do sistema seja de 75% 
nos acessos Cache L1-Processador, de 20% nos acessos entre Cache L2 e Cache L1 e de 5 % nos 
acessos entre MP e Cache L2, calcule o tempo médio desse sistema. 
 
 Associação Carioca de Ensino Superior 
 
Centro Universitário Carioca 
Resp: P-L1 = 1 ns e 75%; L1 – L2 – 10ns e 20%; L2-MP – 40 ns e 5% 
Ocorrendo Falta na L1 gasta-se 11ns para trazer o dado da L2, sendo 10 para o bloco vir 
da L2 para L1 e 1 ns da L1 para P 
Falta na L2, gasta 51ns para o dado ir da L2 para o processador, passando antes pela L1. 
Então, gasta 40ns para o bloco que contém o dado vir da MP para L2, mais 10ns para um 
bloco menor vir da L2 para L1 e mais 1ns para o dado efetivamente ir da L1 para 
Processador. 
TM = ((75 x 1) + (20 x 11) + (5 x 51) / 100 = 75 + 220 + 255 = 550 / 100 = 5,5 ns 
 
6. A memória cache foi introduzida com o processador 386DX, e com esse processador o cache de 
memória estava localizado na placa-mãe. 
Os processadores modernos, tais como o Intel Core e o AMD FX, incluem a memória cache L1 em 
outro local. Qual será ele? 
Resp: No interior dos processadores. 
 
7. A hierarquia de memórias em um computador é definida a partir dos resultados do princípio da 
localidade. Assim, pode-se incluir uma boa quantidade de memórias, cada uma com suas 
particularidades em termos, principalmente, de custo, tempo de acesso, capacidade e volatilidade. 
Das memórias mais rápidas às mais lentas, das de custo elevado às de baixo custo e assim por diante. 
Julgue as seguintes afirmações, indicando a única correta: 
A) as memórias cache L1 só realizam operações de leitura (o processador busca dados delas) 
enquanto as cache L2 realizam operações de leitura e de escrita 
ERRADO. Ambas realizam operações de leitura e escrita. 
B) registradores são memórias de elevado custo, baixa capacidade e muito rápidos 
CORRETO 
C) uma boa relação de tempo entre tipos de memória é entre as cache L1, com uma faixa 
razoável entre 1 a 5 nanosegs e as memórias secundárias (HDs) com tempos de acesso da 
ordem de 10 a 40 microsegs 
ERRADO – os tempos da L1 estão certos mas dos HD não, pois eles tem tempo na faixa de 
6 a 50 milisegs. 
D) todo processador moderno possui, pelo menos, duas memórias cache. Quando eles 
possuem 3 memórias cache (L1, L2 e L3), então não possuem registradores de dados; só 
registradores de endereços. 
ERRADO. A quantidade e localização das memórias cache depende do projeto do 
processador pelo fabricante e da placa mâe 
E) as memórias cache L1 são sempre localizadas na placa mãe, enquanto as memórias RAM 
só funcionam de forma sequencial 
ERRADO. Nada disso. 
 
OPÇÃO B) 
 
8. Um dos principais módulos funcionais de um sistema de computação é o de 
armazenamento. Sobre este módulo, suas funções e características, analise as afirmações 
a seguir e indique qual ou quais são FALSAS e qual ou quais VERDADEIRAS: 
I - Memórias se classificam somente entre duas categorias: voláteis e não voláteis. 
ERRADO. Elas realmente podem ser voláteis e não voláteis, mas não É SOMENTE 
essa classificação. Elas tem subclassificações, tais como SRAM e DRAM e estas em 
assíncronas e síncronas, etc etc 
II - Em um sistema computacional, há diferentes tipos de memórias, para diferentes 
finalidades, que se interligam de forma estruturada e que formam o subsistema de 
memória. 
CORRETO 
III – O princípio da localidade espacial é muito útil para o caso de loops e acessos 
frequentemente realizados em curto espaço de tempo. 
ERRADO. Ele funciona para inclusão de pequenas memórias (tipo caches), que 
armazenam dados/instruções que o processador precisa em um período de tempo 
e que são lrazidas para ele em muito maior velocidade.. Para loops funciona bem o 
princípio da localidade temporal. 
IV – As memórias do tipo cache são dispositivos voláteis, possuindo tempo de transferência 
superior aos das memórias RAM, que são, por isso, chamadas de memória principal. 
ERRADO. O tempo de transferência das caches é inferior ao da MP 
V – Os registradores são memórias do tipo volátil e com a mais alta velocidade no sistema, 
podendo armazenar até 4 dados em cada acesso, o que acelera ainda mais seu 
desempenho. 
ERRADO. Os registradores são voláteis e rápidos mas só armazenam um dado de 
cada vez, não 4. 
APENAS A AFIRMAÇÃO II ESTÁ CORRETA 
 
9. Cite 3 características de um registrador que o tornam um dispositivo muito especial entre 
os diversos componentes de um sistema de memória 
Resp: 
1. Só armazena UM dado de cada vez 
2. É a mais rápida memória da hierarquia de memórias. 
3. É o elemento de armazenamento que se conecta às unidades de cálculo para 
transferência dos dados que serão processados e resultados de processamento. 
4. Os processadores possuem diversos registradores, daí o nome no plural. 
5. Eles são um dos fatores importantes de desempenho do processador, devido ao item 
3 acima. Se houver muitos o processamento será mais rápido. 
 
10. Algumas versões dos processadores Phenon possuem 4 núcleos, cada um deles contendo 
cache L1 de 128KB e cache L2 de 512 KB até 2 MB. Porque os processadores atuais 
possuem cache dividida? Quais tipos de cache podem ser divididas? 
Resp: Para melhorar o tempo de transferência das informações, já que dados e instruções 
seguem caminhos diferentes a partir da cache L1. Se fosse uma únicacache L1, poderia 
um dado atrasar a transferência de uma instrução ou o contrário. Dividindo cache L1 para 
dados e L1 para instruções, isso não acontece. 
Isso só é válido para a cache L1, diretamente ligada à área de controle (L1-I) e 
diretamente ligada aos registradores (L1-D). 
 
11. Qual é a diferença entre tempo de acesso ou latência de memória e ciclo de máquina (ou 
de memória)? 
Resp: Tempo de acesso é o período gasto pelo sistema para transferir um dado (ou 
instrução) entre processador e outros dispositivo. Ciclo de máquina é o intervalo entre 
dois acessos consecutivos. No caso das memórias DRAM, além do tempo de acesso é 
necessário gastar-se um tempo adicional para recarreggamento de cada capacitor que 
representa o valor do bit; nesse caso, o ciclo de máquina é a soma dos dois tempos: 
acesso e recarregamento. 
Já no caso das SRAM, não há recarregamento e, assim, o ciclo de máquina (ou de 
memória) é praticamente igual ao tempo de acesso.. 
Nestas memórias, o desempenho deve ser medido não pelo tempo de acesso, mas sim 
pelo ciclo de máquina, que mede QUANTOS acessos são possíveis na unidade de tempo. 
 
12. Qual é a unidade básica de medida de capacidade de memórias? Qual é a exceção a esta 
regra? 
Resp: É byte, exceto no caso de registradores, cuja capacidade é informada em bits. 
 
 
13. Na hierarquia de memórias aparece uma memória chamada “memória virtual”. De que se 
trata? 
Resp: É um espaço do HD que os SO usam para criar um arquivo com a estrutura 
semelhante a da MP, extendendo sua capacidade. Assim, os programas executáveis, na 
ocasião que são psotos para executar, são armazenados pelo SO na memória virtual e 
dela vão em blocos (páginas) para a MP, em um processo semelhante ao da relaçõ MP 
com cache. 
 
14. Considere um computador de 64 bits, cujos endereços sequenciais de memória abaixo são 
válidos. 
 
Endereço 1: 000000000022FE38 
Endereço 2: 000000000022FE40 
Endereço 3: 000000000022FE48 
Endereço 4: 000000000022FE4C 
Um Técnico em Informática conclui, corretamente, que 
 
A) a capacidade de memória é limitada a 8 GB. 
ERRADO, pois cada endereço tendo 16 algarismos de base 16, representam 64 bits. Uma 
memória limite de 8G teria endereços de no máximo 33 bits 
B) no endereço 1 pode ser armazenado um dado de 4 bytes. 
ERRADO. Não há no enunciado qualquer indicação do conteúdo dos endereços; por isso, não 
é possível saber quantos bytes. 
C) o barramento de endereço possui 32 linhas 
ERRADO. Ele possui até 64 linhas 
D) no endereço 3 pode ser armazenado um dado de 6 bytes. 
ERRADO. Não há no enunciado qualquer indicação do conteúdo dos endereços; por isso, não 
é possível saber quantos bytes. 
E) o endereço 1 fica a 14 bytes de distância do endereço 4. 
CORRETO. A diferença entre o endereço 4 e 1 é de 14 bytes (basta subtrair 22FE4C – 22FE38) 
 
15. Como se pode explicar, de forma sucinta, o princípio da localidade? Trata-se de um conceito de 
hardware ou de software? Por que? 
O princípio da localidade estabelece que a execução de programas se realizam, em média, em blocos 
constiuidos de instruções armazenadas de forma sequencial contígua. Em outras palavras, há uma 
grande probabilidade de serem executas instruções uma em sequência a outra, pelo emnos, por um 
grupo delas. De tempos em tempos, esse grupo muda e novamente são executas instruções 
equencialmente no novo grupo. Trata-se de um conceito de programação, da forma lógica com que 
o programador constrói as instruções do programa. Naturalmente, este conceito permitiu a 
construçõ de memórias físicas (Cache) e, por isso, um hardware, mas decorrente do princípio de 
software. 
 
16. Quando se deseja adquiri um determinado produto, é comum se realizar uma comparação de preços 
e características, acessando-se diversos sites relacionados ao referido produto. Deste modo, 
também é comum o usuário acessas um site em um dado instante e, depois de pesquisar em outros, 
voltar em instantes ao mesmo site, para efetivar uma compra ou refazer a pesquisa. Neste caso, qual 
a modalidade usada do Princípio da Localidade? 
Princípio da Localidade, modalidade temporal. Ele define que, sempre que o processador acessa um 
endereço de memória, é provável que, em breve ele tentará acessar o mesmo endereço (um loop, 
por exemplo). Assim, pode-se usar esta modalidade no navegador da Internet, para o acesso 
frequente a um memso site. 
 
17. Sabe-se que, graças ao princíoio da localidade, criou-se uma memória pequena e rápida, situada 
entre processador e MP, chamada Cache. E que esta Cache usualmente armazena cópia de dados 
da MP, organizados em blocos de células (bytes), de modo que a transferência de dados da MP para 
Cache e vice-versa é realizada em blocos e não em bytes. Supondo uma MP que que seja endereçada 
byte por byte e que esteja conectada a uma Cache, sendo utilizados em ambas memórias blocos de 
32 bytes. Para o sistema de controle da comunicação e acesso cache/MP, a MP está organizada em 
256M blocos. Calcule, neste caso, a largura (quantidade de bits) do BE-barramento de endereços. 
Se a cache e MP empregam blocos de 32 bytes cada, então o total de bytes da MP será: 
256M blocos x 32 bytes = 228 x 25 = 233 ou 8 Gbytes. Se a MP é endereçada por byte, isso significa 
que, cada endereço armazena UM byte. Assim, a capacidade de endereços da MP é 8 G endereços 
(ou seja, 8G endereços de 1 byte ou 8 GBytes). 
Como N = 8G ou 233 e N = 2BE, então, BE = 33 bits 
 
18. O que significa “temporariedade” em memórias de computadores? 
Resp: Temporariedade refere-se ao espaço de tempo que um dado permanece na 
memória.Em algumas, os dados permanecem muito pouco tempo (caso dos registradores, 
onde o dado fica para ser enviado à ULA e de volta para reuso), enquanto que em outras, 
como os HDs, os dados permanecem um longo tempo. Nas memórias RAm, os dados 
permenecem mais do que nos registradores, mas muito emnos que nos HDs, pois não há 
espaço para ficarem sem uso prolongado, havendo outros dados que precisam ser 
armazenados na RAM. Pode-se, então, afirmar que maior ou menor temporariedade de 
uma memória depende de sua aplicação no sistema. 
19. Cite três exemplos de memórias do tipo volátil e três exemplos de memórias do tipo 
não volátil? 
Resp: Voláteis: SRAM (caches) – registradores – DRAM (MP) – DDR (MP) 
Não voláteis – ROM – PROM – EEPROM – Flash (pendrives e SSDs) – HDs - DVDs 
 
20. Considerando a hierarquia de memórias estudada nos vídeos, verifica-se que os atuais 
sistemas de computação tem sido projetados com mais de um tipo de memória 
cache, como cache L1, cache L2, etc. Observa-se também, que cada nível de número 
maior possui uma capacidade maior que o anterior, de número menor (p.ex., a L2 tem 
maior capacidade que a L1). Por que não ter apenas uma Cache com capacidade 
maior, do que duas ou três? Voce tem uma explicação para isso? 
Resp: Devido o custo, que cresce bastante com aumento de capacidade (lembrar das 
características das memórias SRAM). Compensa ter outra memória Cache, de maior 
capacidade que L1, porém mais lenta e por isso com custo menor, mas que é muito 
melhor em tempo do que a MP. Deste modo, as Faltas que ocorrem na Cache L1 são 
em parte resolvidas encontrando-se o dado na Cache L2 em vez da MP (mais rápida 
que a MP e mais barata que a L1). 
 
21. No que diz respeito à memória dos computadores, é INCORRETO afirmar 
A) Se uma célula de memória consistir em k bits, ela pode conter quaisquer das 2k 
diferentes combinações de bits. 
Correto 
B) Se uma memória tiver n células (ou endereços) elas terão endereços de 0 a n-1. 
Correto 
C) A unidade básica de memória é o digito binário, denominado bit. Um bit pode conter 
0 ou 1. 
Correto 
D) As memórias secundárias (discos) foram criadas para compensar o problema causado 
pelo fato de as CPUs serem mais rápidas que as memórias primárias. 
Incorreto – quem compensa esta diferença é a Cache 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22. Suponha um sistema de computaçãoque possua um processador que contém 32 registradores 
de dados, cada um tendo uma largura de 24 bits, isto é, podem armazenar dados ou endereços 
de valor máximo igual a 224 – 1. Havendo necessidade de identificar os registradores de dados, 
qual deverá ser a largura , em bits, do endereço de cada registrador. E se um deles fosse 
designado para armazenar endereços da MP (memória principal), qual deverá ser o espaço 
máximo de endereçamento da MP (capacidade da MP).? 
32 registradores. Então como universalmente X = 2n e X = 32, n = 5 bits . Endereço de cada registrador 
Ora, se cada registrador armazena um dado (ou endereço) com 24 bits de largura, então, MP tem 
capacidade igual a 224 endereços ou 16M endereços, 224 = 24 (16) x 220 (M)