Prova 2 (2) - OAC

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Ministério da Educação
UNIVERSIDADE DE BRASíLlA
Instituto de Ciências Exatas
Dep. Ciências da Computação
Disciplina: ClC 116394 - Organização e Arquitetura de Computadores - Turma A
Prof.: Marcus Vinicius Lamar .
2007/2
Nome:_---f-?Ú-l--t.:....t.;r~f3r<----ILffJ{l--"---)-LtD------------- Matricula: _
Prova 2
1) (5.0) No MIPS simplificado desenvolvido durante o curso várias instruções bastante úteis estão ausentes. Mantendo a
compatibilidade do código em linguagem de máquina ao MIPS original: 1.1) modifique adequadamente o caminho de dados
multiciclo, 1.2) redefina os sinais de controle (se necessário), e 1.3) desenhe a máquina de estados necessária, para
implementar, além das instruções já existentes (lw, sw, add, sub, and, or, sIt, beq e j), as instruções abaixo:
a) (1. O) jr $rs
b) (2.0) xori $rt, $rs, Imm
c) (2.0) sllv $rd, $rs, $rt
# Imediato de 16 bits
# Rjrdj=Rlrsj-c=Rjrt] Considere: OpCode=0000002 e Funct=0001002
2) (4.0) Considerando apenas os seguintes tempos de atraso dos blocos operativos de uma CPU MIPS:
Operação Lógica da ULA (and,or): 250ps
Operação Aritmética da ULA (add,sub, slt): 400ps
Leitura do Banco de Registradores: 100ps
Escrita no Banco de Registradores: 200ps
Leitura da memória: 300ps
Escrita na memória: 500ps
Dado o seguinte trecho de programa:
LOOP:
4 add $tO,$zero,$zero
?lw$t1,100($fp) #$t1=1
7'lw $t2, 104($fp) # $t2=100
5 Iw $t4, 108($fp) # $t4=4
-ç Iw $t3,0($sO) 1I7-c,?cvtO (Jo.(1(J
't add $t3,$t3,$t3 1 ~ êVl(P ()~P
'1 sw $t3,0($sO) J ct > .
'1 add $sO,$sO,$t4 .
'1add $to,$to,$t1 1ffv,~-/fJ7 fJoIllJ J A
lf slt $t5,$tO,$t2 1. /:ft7r#'V\ YJ V01l1{) t cA.AYO "'l-
~ beq $t5,$zero, OUT j -' - l.Jl
7 j LOOP '7 ~ ~V (IJr7V6
'1 add $tO,$zero,$zeroOUT:
a) (0.5) Para uma implementação uniciclo do MIPS: Qual a maior frequência de clock utilizável? Qual o tempo de execução?
b)(0.5) Para uma implementação multiciclo do MIPS: Qual a maior frequência de clock utilizável? Qual o tempo de execução?
c) (0.5) Para uma implementação em Pipeline ideal: Qual a maior frequência de clock utilizável? Qual o tempo de execução?
d) (0.5) Identifique no programa acima, todos os hazards existentes, classificando-os em estrutural, dados ou controle.
e) (1.0) Qual o tempo de execução para uma implementação em Pipeline real considerando que todos os hazards foram
corrigidos apenas com o uso de bolhas. (considere jump executado em 2 ciclos, previsão do desvio como não-tomado e
avaliação no 2° ciclo) ,
f) (1.0) Qual o tempo de execução para uma implementação em Pipeline real considerando que todos os hazards foram
corrigidos da maneira mais eficiente possível (considere jump executado em 2 ciclos, previsão do desvio como não-tomado e
avaliação no 2° ciclo)
3)(1.5) Em um processador de 400MHz com arquitetura pipeline (ideal) de 8 estágios, um programa em C de 1200 linhas é
compilado e o código executável demora 6.000 ciclos de clock para ser executado. Acrescentando a esse processador 3
unidades a mais de todas as unidades operativas e dividindo cada estágio do pipeline em 4 sub-estágios, Mantendo-se o clock
externo original:
a)(O.5) Qual a frequência de clock interno do novo processador?
b)(I.O) Quais os tempos necessários para a execução deste programa no processador original e no novo processador?
Muita calma nessa hora e que a for(a esteja com vc!!!
EscrevePCCond
EscrevePC
louD
OrigPC
Saídas \mOPALU
LeMem
Orig8ALU
Controle
o~
M
u HEndereço
x
1
~ PC f*.
OrigAALU
Op ---é~~;~V~R~g---------.------------- .._..1.._
[5: O] -------.------.-----.-.----
RegDst
Endereço O
Instrução [25'0] d . M,-_--'--__ ' o jump u
Instrução [31 :0] x
[31 :26]
Instrução Registrador
[25:21] de leitura 1 Dados ~ I 1
Instrução Registrador . da u 0?'1r
[20:16] de leitura 2 leitura 1 l
X
ALU Zero 1/
Instrução Registradores
[15:0] Registrador Dados Resultado ••. '
Registrador para escrita da da ALU II ISaldaALU"
de instrução Dados para leitura 2
Instrução escrita[15:0] '-- --.J
r>.
Registrador 1-4---J
de dados
da memória
EscreveMem
MemparaReg \
EscrevelR \
.---L--
L-J
~
Memória
DadosMem
~ Dados
para escrita
~.
r- 11. 116 f - f42 Desloca-~ Extensao mento
de sinal de 2 à
esquerda
Controle
da ALUf-
J Instrução [5:0]
---'
~ ~
()/JC - 7vil fV\A /) ç{OO7/~
~OV4 - U/18 f}- « /XJ
I) M(J Ir: r;f'A-r i~ NO t» ;v1Jv/hJ g tJOl? a> .. ~tJ v~.!,.f-J
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