APS GABARITO ARQ COMP Questionário 5 Processadores E S videos 24 25 26 27 28 2017 2

Prévia do material em texto

2017.2 - ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
QUESTIONÁRIO 5 (Atividade Supervisionada) - Processadores, Entrada/Saída (videos 
nr 24, 25, 26, 27, 28 
xGABARITO 
1. 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, como os de metereologia, na biomedicina, na 
prospecção de petróleo e outros. 
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: a solução que vem sendo desenvolvida por pesquisadores e adotada de forma 
geral pelos fabricantes é o uso intensivo de paralelismo em suas mais diversas formas. 
Inicialmente, paralelismo a nível de instruções (ILP), como a tecnologia pipeline. E a 
nível de dados 9diversos dados sendo processados por uma única 
instrução.Posteriormente, com maiores possibilidades de inserir dispositivos no chip 
processador (com a diminuição da espessuar dos transistores), surgiram soluções de 
mais de uma uniadde de processamento ou de múltiplos pipelines (máquinas 
superescalares) e finalmente completo paralelismo com processadores multinúcleo 
(multiprocessamento). 
 
2. O que significam as siglas: SISD – SIMD – MIMD. Cite um exemplo de processamento 
em cada uma delas. 
Resp: 
SISD – arquitetura para processamento individual d einstruções. Cada Instrução 
processa apenas seu dado, como ADD Bop1, OP1. Uma instrução de soma efetuando 
apenas uma operação. 
SIMD – Uma instrução capaz d eprocessar múltiplos dados. Exemplo: instruções MMX 
(para inteiros) ou SSE (para fracionários. Uma instrução d esoma múltipla, capaz de 
efetuar adição de diversos pares de dados. Muito útil em processamento gráfico e de 
multimidia 
MIMD – típica ação de multiprocessadores (multicore) – múltiplas instruções 
processando múltiplos dados. 
 
 
 
 
 
 Associação Carioca de Ensino Superior 
 
Centro Universitário Carioca 
3. 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 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. 
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 instruçõse 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. 
4. O processador Motorola 6800 era um microprocessador de 8 bits, projetado e 
vendido pela Motorola, que foi largamente utilizado, por exemplo, em desktops 
e sistemas embutidos. 
A linguagem de montagem (assembly) do 6800 era projetada para minimizar o 
número de diferentes códigos de operação (“opcodes”) correspondentes ao 
conjunto de operações primitivas e para fornecer uma descrição consistente de 
operandos. 
O movimento de dados era indicado em primeiro lugar por um único código de 
operação, por exemplo MOV, independente do movimento ser entre diferentes 
registradores ou registradores e locais de memória. O primeiro operando de uma 
instrução MOV era a fonte da operação e o segundo o destino da operação. 
Marque a alternativa que indica o que ocorre quando o processador lida com o 
código de operação a seguir: 
MOV A, B 
a) O conteúdo do segundo operando, registrador B, será transferido para o 
primeiro operando, registrador A 
b) O conteúdo do primeiro operando, registrador A, será transferido para o 
segundo operando, registrador B 
c) O conteúdo do segundo registrador, operador B, será transferido para o 
primeiro operando, operador A 
d) O conteúdo de memória será carregado no segundo operando, registrador B 
e) O conteúdo de memória será carregado no segundo operando, registrador A 
Resp: Conforme explicado no enunciado, a instrução MOV tem operando fonet 1º e 
operando destino em 2º lugar. Assim, MOV A, B move o conteudo de A para B. E são 
registradores, pois não há menção a endereços de memória 
Opçao b 
 
 
 
5. Se for considerado o conceito de Arquitetura de Computadores, explicado nas vídeo 
aulas, o termo ARM refere-se a: 
a) Advanced Register Memory 
b) 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) 
6. Cite dois interfaces de E/S que operem no modo paralelo e dois que operem no modo 
serial. 
Resp: Interfaces paralelos = PCI – AGP – ISA – IDE =- SCSI 
Interfaces seriais = USB – Fireware (IEEE1394) – PCIe – SATA - QPI 
7. Porque a unidade Cilindro, de transferência de dados de um HD para MP é mais eficaz 
do que a unidade Trilha? 
Resp: O cilindro ocupa muitas trilhas. De modo que em cada acesso se gasta menos tempos de 
busca com cilindro do que com trilhas 
8. Quais são os modos de realizar operações de E/S? Qual deles tem melhor 
Resp: E/S controlada pro programa – E/S com Interrupção – E/S com DMA. O método de uso 
de DMA é o de melhor desemepnho, pois o processador não perde tempo com E/S. 
9. 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 d etamanho 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 d etamanho fixo. 
10. Considere as seguintes afirmações, que significam requisitos ou características de um 
determinado produto: 
I. Acesso àmemória 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-são programas de controle de E/S 
B) da EPROM. – ERRADO – trata-se de memória não volátil. 
C) do programa montador. – ERRADO- é o compilador da linguagem Assembly 
D) do processador RISC. -CORRETO 
E) do processador CISC - ERRADO 
Resp: OPÇÃO D) 
11. Quais são os tempos envolvidos durante a transferência de um conjunto de bits de um 
disco rígido para a memória principal? Qual dele é o mais longo? 
Resp: o acesso a um local d eum HD se realiza por meio de 3 atividades, cada uma 
gastando um determinado tempo. Inicialmente, o sistema localiza a trilha (ou cilindro) 
onde está o dado; isso consome o maior tempo, chamado tempo de busca (“seek”). 
Em seguida, é localizado o exato setor onde a cabeça deve ler os dados; isso acontece 
a partir do instante em que a cabeça d eleitura passar em cima da marca d einício da 
trilha e contar os setores até o de destino; o tempo gasto para isso é chamado de 
latência rotacional. Finalmente, os dados são lidos (conversão magnético para elétrico 
e transferidos para a MP; o tempo é chamado de transferência. O tempo mais longo é 
o de busca. 
12. Considere as seguintes afirmações: 
 
I. O objetivo de uma processador com arquitetura RISC é executar, em média, uma 
instrução por ciclo de relógio. 
CERTO 
II. Compiladores para máquinas CISC fazem uso intenso de registradores, o que incrementa o 
tráfego de memória. 
ERRADO 
III. As máquinas CISC possuem substancialmente mais registradores do que as máquinas RISC. 
ERRADO 
Assinale a opção que mostra a(s) afirmação(ões) correta(s): 
a) I, apenas. 
b) II, apenas. 
c) III, apenas. 
d) II e III, apenas. 
e) I, II e III. 
Resp: OPÇÃO a) 
 
13. Por que o bloco de transferência de dados de um disco para a memória principal (RAM), 
usado pelo sistema operacional é de tamanho muito maior (4KB a 8KB) do que um bloco 
de transferência da memória principal para a memória cache (32 a 64B)? 
Resp: Isso acontece devido a enorme diferença d etempo de transferência d edados do 
HD (miliseg) para MP, em relação a esta para cache (nanoseg). Trazer poucos dados 
com tempos grandes acarretaria uma enorme perda de desempenho. 
14. O que significa em monitores de vídeo o termo “resolução”? Explique, com um 
exemplo, os valores envolvidos. 
Resp: Resolução refere-se a quantidade de pontso de dados (“pixels”) de um monitor e 
é medida em dois valores: a quantidade d epontos horizontais e a quantidade d 
epontos verticais. Exemplo: 1124 x 768 (1124 pontos horiz e 768 pixels verticais). 
Quanto maiores os valores melhor a qualidade da imagem (mais pontos em uma 
determinada área. 
15. Os processadores possuem diversos componentes que, para funcionarem 
corretamente, precisam ser instruidos por meio de ordens de execução de cada 
atividade. Há diversas linguagens utilizadas para computação. Analise as afirmações a 
seguir e assinale qual a única que é verdadeira: 
 
a) |Há dois tipos de linguagens de programação: as de baixo nível e as de alto nível. 
Exemplo de uma linguagem de baixo nível é a linguagem Assembly 
CERTO 
b)Linguagens de programação são códigos binários que permitem a comunicação entre o 
homem e a máquina, ou seja, entre o ser humano e os computadores 
ERRADO. Elas permitem a transmissão d eordens mas não há comunicação direta 
c)Linguagens de alto nível são utilizadas apenas em microcomputadores, sendo substituidas 
por códigos binários em processadores móveis 
ERRADO. São usadas em qualquer máquina 
d)Um código binário é constituido sempre de duas partes: a origem da transmissão e o 
destinatário 
ERRADO. Não existe isso 
e)programas criados diretamente em linguagem assembly podem ser diretamente executados 
pelo hardware, já que assembly é uma linguagem de máquina 
ERRADO. É uma linguagem de máquina simbólica, não diretamente de máquina (código binário 
sim). 
16. Segue-se o trecho final de uma memória principal, contendo o trecho de endereços 3F2 
até o endereço 3F9, onde todos os números são representados em sistema de 
numeração hexadecimal. 
3F2 0102 
3F3 5CD4 
3F4 500F 
3F5 6609 
3F6 BBE8 
3F7 3478 
3F8 1B4E 
3F9 0037 
 
Considerando que em um dado instante, o CI – Contador de Instrução do processador tem 
armazenado o valor 3F6 e que o sistema é “congelado” exatamente neste instante e que ele 
estava executando a etapa de decodificação do código de operação da instrução, qual o valor 
que deverá estar armazenado, respectivamente, no RI e no CI neste instante: 
Resp: Dois fatos precisam ser sabidos aqui: 1.que o CI armazena o endereço de próxima 
instrução a ser buscada DEPOIS de execução da atual. 2. Os passos do cilo de instrução: busca 
da instrução – incremento do CI-decodificação – execução- voltar. 
CI = 3F6. Isso está no enunciado e é o valor armazenado no INSTANTE do passo de 
decodificação, que está DEPOIS do passo de incremento do CI. Ou seja, no início deste ciclo de 
instrução mencionado, o CI tinha o valor de endereço da instrução corrente (valor ANTES de 
ser 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 
17. 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-semper 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 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 
18. Quais são as partes componentes do endereço de um dado em um disco rígido? 
Resp: Superfície (ou cabeça – “head”) – trilha – setor ou cilindro – setor.