GABARITO-ARQ COMP-Questionário 10

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2020.2 - ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
QUESTIONÁRIO 10 – TEMA 10- Processadores- parte 3 – Arquiteturas RISC x CISC-
Arquiteturas atuais-Paralelismo-vídeos 43-44-45 
 
GABARITO 
 
1. Indique 3 típicos exemplos de processamento que exige grande capacidade e desempenho 
dos processadores/computadores. 
Resp: - programas de metereologia 
 - sistemas de simulação em grande escala 
 - sistemas na área de biomedicina 
 - sistemas na área de prospeção de petróleo 
 - programas relacionados à física quântica 
 - sistemas da área de energia nuclear (fins pacíficos e militares) 
2. Há mais de uma década, os fabricantes de processadores tem encontrado enorme dificuldade 
de elevar a capacidade de um único processador (um núcleo). Não se tem conseguido, então, 
atingir medidas de desempenho que permitam realizar os processamentos de elevada 
demanda, requeridos em diversas áreas da indústria, serviços, comércio, aeronáutica, etc. 
Qual tem sido a solução encontrada por pesquisadores para aumentar o desempenho dos 
processadores, mesmo com as restrições de aumento de frequência dos relógios (“clock”)? 
Resp: Utilizando paralelismo no processamento, seja em hardware, seja no processamento de 
instruções ou de dados, ou em ambos. 
 
3. Descreva o que significa arquitetura de processador do tipo SISD e MIMD. Indique um 
exemplo de processador de cada tipo. 
Resp: SISD – single instruction single data (uma instrução e um dado) – é o típico computador 
sequencial e convencional, que executa uma instrução que manipula os dados inerentes a ela. 
Por exemplo, as instruções usuais ADD A, B ou MOV X, Y. Diferente das máquinas MIMD – 
multiple instruction multiple data (múltiplas instruções e múltiplos dados), que é o caso dos 
processadores “multiple core” ou processadores de múltiplos núcleos. Tais sistemas 
processam dois ou mais programas simultaneamente. 
 
4. Indique dois tipos de processamento não sequencial. 
Resp: processamento do tipo pipeline e processamento vetorial ou ainda multiprocessamento 
5. O que significa a afirmação de que um determinado processador é superescalar? 
Resp: Refere-se aos processadores que possuem mais de uma linha pipeline, isto é, podem 
executar mais de uma operação ao mesmo tempo (possuem duas ou mais unidades de 
 
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cálculo para inteiros e/ou para ponto flutuante. É semelhante a um fábrica de automóveis 
que tenha duas linhas de montagem; nesse caso, cada linha de montagem é um pipeline e 
vão sendo cluidos 2 carros em cada instante. 
6. Uma máquina do tipo vetorial pode ser enquadrada na arquitetura SISD, SIMD ou MIMD? Cite 
um ou dois exemplos de aplicação que requeira uma computador desse tipo. 
Resp: processa múltiplos dados em cada instrução, como por exemplo, realizar a soma de 
duas matrizes de X elementos cada uma. Os X dados podem ser manipulados por uma única 
instrução (se a linguagem de programação usada suportar esta característica). É um 
processador com arquitetura SIMD. 
7. No que tange às suas características, a quantidade de instruções que pode ser executada por 
um microprocessador depende diretamente da frequência do relógio (“clock”). Existe uma 
tecnologia, em que as instruções são executadas simultaneamente. Mesmo que o processador 
leve cinco ciclos de “clock” para executar cada instrução, podem existir cinco instruções 
simultâneas em diferentes estágios de execução. Por esta razão, a impressão que se tem é que 
cada instrução leva um ciclo de clock para ser realizada. 
Como é conhecida a tecnologia existente em certos processadores que permitem que ele possa 
ter diversas instruções sendo executadas no mesmo momento, embora em diferentes estágios 
de seu ciclo de instrução? 
Resp: Tecnologia Pipeline 
8. Cite 3 características que diferenciam a arquitetura RISC da CISC, explicando as diferenças entre 
elas. 
Resp: 
1. Quantidade de registradores – a RISC possui muitos registradores enquanto as CISC 
possuem poucos. 
2. quantidade de instruções – os processadores CISC possuíam muitas instruções (para 
facilitar os compiladores), enquanto processadores RISC usam poucas, sendo assim mais 
rápidos nesse ponto. 
3. Uso de pipeline – um dos requisitos importantes de processadores RISC é possuir um 
pipeline robusto (diversos estágios), exigindo-se que conclua cada instrução por ciclo de 
relógio. Os processadores CISc não usavam tanto pipeline. 
 
9. A respeito das arquiteturas de computadores do tipo RISC e CISC, analise as afirmações a 
seguir e indique a que considera correta: 
A) Na arquitetura RISC, é realizada mais de uma instrução em um ciclo de relógio. 
INCORRETO- cada instrução pode ir terminando a cada ciclo de relógio, mas elas 
invariavelmente gastam mais de um ciclo em sua completa execução. 
B) A arquitetura RISC utiliza intensamente microcódigos que interpretam cada micro-
operação de uma instrução. 
INCORRETO- elas não usam microcódigos; as microoperações são programadas no 
hardware 
C) Para melhoria de desempenho, a arquitetura CISC utiliza o princípio de paralelismo na 
execução de instrução, de forma a melhor explorar a técnica pipelining. 
INCORRETO- isso é realizada na maioria das vezes pelos processadores que seguem 
arquitetura RISC 
D) A abordagem RISC permite a simplificação de compiladores, uma vez que é mais simples 
gerar uma sequência de instruções de máquina a partir de instruções semelhantes a 
comandos de alto nível. 
INCORRETO – isso era uma das razões de ter crescido a quantidade de instruções das 
máquinas com arquitetura CISC, isto é, para simplificar o desenvolvimento dos 
compiladores 
E) Os computadores que implementam simultaneamente as arquiteturas RISC e CISC dispõem 
de processadores híbridos: um núcleo RISC executa instruções mais simples, enquanto 
instruções mais complexas são interpretadas na arquitetura CISC. 
CORRETO – a Intel fez isso em alguns de seus processadores Pentium, com o objetivo de 
se aproximar dos requisitos das arquiteturas RISC. 
 
RESP: OPÇÃO E 
 
10. Indique três características da arquitetura ARM, muito empregada em processadores de 
dispositivos móveis. 
Resp: 
• Palavra de 32 bits 
• Bastante registradores (32 de emprego geral) 
• Apenas instruções LOAD/STORE para acesso memória 
• Instruções de tamanho fixo 
• Instruções aritméticas com 3 operandos 
 Coprocessador (extende uso do processador 
 
11. Considere um sistema onde cada instrução é executada por um Ciclo de Instrução e que cada 
ciclo possam ser dividido em 4 partes (ou estágios). Neste sistema, cada estágio é executado 
em 2 ciclos de relógio. Compare a execução, em modo sequencial e em modo pipeline, de um 
conjunto de 6 instruções de um programa, sem que ocorra nenhum conflito de memória ou 
execução. Na comparação, primeiro calcule o tempo gasto em um processador sequencial, 
ou seja, as instruções executadas uma em seguida a outra e depois o tempo gasto em um 
processador que opere no modo pipeline de 4 estágios. Calcule a economia de ciclos no 
método pipeline sobre o sequencial. Sugestão: faça um diagrama de tempo para mostrar as 
execuções. 
Resp: No processamento sequncial, cada instrução completa seu ciclo em 8 ciclos (4 estágios 
x 2 ciclos/estágio), e somente depois passa para próxima. 3 instruções levariam 24 (8 x 3) 
ciclos de relógio. 
No processo pipeline, as instruções vão sendo executadas de forma concorrente. Assim, 
quando a 1ª instrução completa estágio 1,. Passa processamento para estágio 2 e o 
processador já busca a 2ª . E quando o 1º termina 3º estágio, a 2ª inicia o 2º estágio e o 
processador inicia a busca da 3ª. De modo que elas vão terminando bem antes. No caso, em 
12 ciclos. 
 
 
 
 
 
 
 
12. Se for considerado o conceito de Arquitetura de Computadores, explicado nas vídeo aulas, o 
termo ARM refere-se a: 
a) Advanced Register Memoryb) Conjunto de registradores de dados 
c) Central de controle de processamento 
d) Conjunto de Instruções de Máquina 
e) Modelo de processador 
Resp: Como se está mencionando o conceito de Arquitetura, este descreve as características e 
funcionalidades de um processador. E estas são implementadas por meio de operaçõse que o 
arquiteto do processador deseja ter. Estas operações são implementadas no processador por 
meio de um bináriuo chamado Unstrução de Máquina. O conjunto d einstruçõse representa o que 
o processador é e o que faz diretamente npelo hardware. Ele define sua arquitetura. 
Opção d) 
13. Sabe-se que há duas maneiras diferentes de organizar o conjunto de instruções de um 
processador no que se refere ao tamanho das instruções: há processadores cujas instruções 
são todas de tamanho fixo e há processadores cujas instruções de máquina tem tamanho 
variável. Analisando essas duas estratégias, qual parece ser a que acarreta melhor 
desempenho dos processadores? Por que? 
Resp: Instruções de tamanho variável (características de arquiteturas tipo CISC) adaptam-se 
ao conjunto de dados/instruções a serem processados; entretanto, tornam mais difícil (e 
demorado) o processamento do ciclo de instrução, na fase de incremento do CI, já que é 
necessário antes determinar o tamanho da instrução corrente para saber de quanto somar o 
CI para a pontar para a próxima. 
Com instruções de tamanho fixo não há o problema do incremento do CI. Como tadas tem 
mesma largura o CI é automaticamente incrementado deste valor, tornando mais rápido o 
processamento do ciclo de instrução, melhorando assim, o desempenho do processador. 
Além disso, a ocupação da memória é mais simples com intruções de tamanho fixo. 
14. Considere as seguintes afirmações, que significam requisitos ou características de um 
determinado produto: 
I. Acesso à memória limitado a instruções de carga e armazenamento (load e store). 
II. Formato de instrução facilmente descodificável e de tamanho fixo. 
III. Execução de instruções em um único ciclo de clock. 
 
Todas elas referem-se a qual dos itens mencionados a seguir: 
A) da BIOS – ERRADO- trata-se de programas de E/S 
B) da EPROM. – ERRADO-- é uma tipo de memória 
C) do programa montador. – ERRADO-serve para compilação d eprogramas em ling 
Assembly 
D) do processador RISC. - CERTO 
E) do processador CISC – ERRADO- 
 
Resp: OPÇÃO D) 
 
 
incrementado, que era 3F5). E a instrução buscada e armazenada no RI é BBE8. Em seguida ele é 
incrementado para 3F6 e em seguida, a instrução corrente (BBE8) é decodificada----quando a 
máquina “congela”. 
RI = BBE8 e CI = 3F6 
15. Muitos processadores modernos possuem um tipo de arquitetura que contempla mais de um 
conjunto completo de componentes de processamento, denominados Núcleos (ou cores). São 
chamados processadores multicore (ou multinúcleos), sendo cada núcleo um processador 
completo. 
Considerando os aspectos relativos a esse tipo de processadores e sua comparação com aqueles, 
tradicionais, que possuem apenas um núcleo, assinale a única opção considerada válida: 
 
a) Computadores modernos que possuem mais de um núcleo, dispensam o uso de 
barramento de endereços, em face da alta velocidade de acesso. 
ERRADO- sempre haverá endereços a serem passados.Como acessar a memória sem endereço? 
b) Em computadores que possuem processadores com múltiplos núcleos, qualquer 
dispositivo de E/S pode ser conectado diretamente ao controlador de barramento de E/S sem 
necessidade de interface apropriado 
ERRADO-sempre haverá necessidade de interface, que conversa com barramento e 
processador. 
c) Processadores multinúcleo possuem um CI (contador de instrução), também chamado de 
PC (program counter ou CP-contador de programa) para cada núcleo. 
CERTO_ cada núcleo é um processador independente e executa seus próprios ciclos de 
instrução; logo precisam do CI. 
d) Os preceitos da arquitetura von Newmann não são seguidos pelos processadores 
multinúcleo, em face da dificuldade de conexão de memória RAM em cada núcleo. 
ERRADO. Não há nenhum problema coma RAM que é comum a todos os núcleos. 
 
e) Fabricantes de microcomputadores de arquitetura aberta fabricam seus próprios 
componentes, dai a razão para o baixo custo desses equipamentos em comparação com áqueles 
de arquitetura fechada, tenham ou não processadores multi ou mononúcleo. 
ERRADO. Não tem sentido 
Resp: OPÇÃO c)