Exercícios capítulos 9 (1)

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Universidade Federal do Pampa - Curso de Engenharia da Computação 
Disciplina de Arquitetura e Organização de Computadores II - Prof. Bruno Neves 
 
Lista de Exercícios 
 
 
 
Multiprocessadores 
 
 
 
1) Utilize o protocolo Write-invalidate, explique o que ocorre em cada uma das etapas descritas na 
tabela 1, salientando quais etapas requerem uso do barramento que interliga processadores a 
memória. Considere que os blocos de memória possuem tamanho de uma palavra (4 bytes) e que o 
barramento possui largura de 34 bits (32 bits para dados ou endereço e 2 bits para especificação da 
operação de barramento: leitura, escrita ou invalidação de bloco). 
 
Etapa Processador Operação Endereço (byte) 
1 1 Escrita 100 
2 1 Leitura 104 
3 2 Escrita 100 
4 1 Leitura 100 
5 2 Escrita 104 
 
2) Exercício 9.1 do livro (Organização e Projeto de Computadores – Patterson e Hennessy). 
 
3) Exercício 9.2 do livro (Organização e Projeto de Computadores – Patterson e Hennessy). 
 
4) “Como o software é escalável, alguns multiprocessadores podem operar mesmo com a ocorrência 
de falhas no hardware; ou seja, se um único processador falhar em um multiprocessador com n 
processadores, o sistema fornece serviço continuado com n – 1 processadores.” 
Discuta as principais dificuldades para alcance da escalabilidade de software em caso de falha de um 
dos processadores em um multiprocessador. 
 
5) Descreva as principais dificuldades inerentes ao projeto de software para multiprocessadores 
 
6) Com relação à figura 3, explique: 
 
A) Por que somente os clusters conseguem chegar próximo da taxa de 1 milhão de transações 
por minuto? 
B) Por que somente os clusters conseguem chegar próximo ao número de 1.000 processadores 
em um sistema multiprocessado? 
C) Por que na região central do gráfico existe vitória dos SMPs em relação aos clusters? 
 
 
 
Figura 3 
 
7) “Como os processadores operando em paralelo normalmente compartilham dados, eles também 
precisam coordenar quando estão operando em dados compartilhados; caso contrário, um 
processador poderia começar a processar dados antes que outro tenha acabado de processá-los.” 
Descreva os mecanismos utilizados para solucionar o problema acima referido. 
 
 
8) “Como você poderia esperar, as dificuldades de programação em um multiprocessador NUMA são 
diferentes das dificuldades em um multiprocessador UMA, mas as máquinas NUMA podem escalar 
para tamanhos maiores e, portanto, potencialmente possuem desempenho mais alto que máquinas 
UMA.”’ 
 
Leia o parágrafo acima e explique: 
2) Por que as dificuldades de programação em um multiprocessador NUMA são diferentes das 
dificuldades em um multiprocessador UMA? 
3) Por que as máquinas NUMA podem escalar para tamanhos maiores e, portanto, 
potencialmente possuem desempenho mais alto que máquinas UMA? 
 
9) “O cliente pede tantos processadores quantos seu orçamento permitir e recebe uma quantidade 
correspondente de desempenho” 
O trecho de texto acima se refere à falácia do desempenho em multiprocessadores. Explique porque 
potencialmente a frase acima consiste em uma falácia. 
 
10) A figura 4 abaixo mostra um multiprocessador de barramento único usando coerência de cache 
com snooping. Na figura 4 o tag snop contém um conjunto de tags duplicadas com relação a cache, 
qual o propósito desta duplicação? Ela resolve plenamente o problema que demandou sua utilização? 
 
 
 
Figura 4 
 
11) Descreva os possíveis impactos do uso de um tamanho de bloco de memória demasiadamente 
grande para um SMP, no que diz respeito a sincronização de memória. 
 
12) O que é falso compartilhamento? Como ele é causado? O que pode ser feito para reduzir o 
número de falsos compartilhamentos em um SMP? 
 
13) A figura 5 apresenta, para duas aplicações diferentes, os impactos causados pelo aumento do 
número de processadores (em um multiprocessador) sobre as taxas de falhas convencionais e de 
coerência. 
ñ Explique a relação entre coerência de cache e o número de processadores relacionando sua 
explicação com o gráfico da figura 5a. 
ñ A figura 5b mostra que nem sempre os impactos causados pelo aumento do número de 
processadores são percebidos. A que se deve esta situação? 
 
 
 (a) (b) 
 Figura 3 
 
14) Descreva as vantagens e desvantagens do uso de uma Memória Compartilhada Distribuída