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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 7 ,1/0JZl6' C9çõ C..J ~ UL;9 : IJ»~ Y7 e~,,/lÇjfÇ'f 1 f hJi o{/I~V- - . (" '\ct I r---...... J "" { v I " \ A } O '/ -: J )~ 1 - b r V M.)I4-T.~ - I- -L~~~~v I.).1 .;., '/ J ( -rI ~ I -~ { ~ \ te r; '; { ~(j. ') f iT'Y -' l' '.} ,1/ m"I e. J!.. ',v0fL /fúu C 0;-1)/1 O t. : 11 11 r;uv 4&V[ ~T}tjc: óJ 11- IfU,v()/iv e : J- "->. ~ . j~ ~/h I 0000 f1rO./ I I}- - "" JL DIZ\ 000 1,.,. J -;; / ~& U I~ ~ (Jo10 APDI (ij~ ) -: r+- OI/ O 7Utj\ LI li ~ - - I 0111 ~{"T " Çh.Pr I1DJ rvof1.. (\QÓ~'Jíffl. If'LLf3 I , - ~ \MfLel\..{A~ 'i Y0JJi. 1\' - - --- cY ffL-U =-1/ ':::-; ;f'r..JJCJ/J'flJJ0 ~ 11 11 {jf ffll)~ Ia: ,Ir<-VVI'A- - -: "V ""'dWc Iv" L»: w/c:. t)t)ôfOO '/" U/ \ L)/JeV[J. t: JL:Jl1_~ (/Jt "C)n.( r-, /7 (J{lhJ -------- ----- - - - -- - -- L1) I!vP'i--t >l7l J ft~1'YC'-.j}?, ;VI} Jl1 LIJ cJc;, rJ/I r- (c. f I ~ ~~ ftG\- .""('cu..5.-? (~ I C. fOS;(-t-Uf ,PJ f1j.Á /v. .§/"tíí~ 1~ ,) I{r v.l; J fi. f 7~o t». ___ L-tdlA/G/CA ~ VI"vV'!.- !J.h \PcrJJL fie (·.~.r"1'v{)~ Cil Lihr,_e1> apcuPe / t&l~9J}'),t o coMu 0JrJ:J_ _ fi(J/JIWJ. ;~ / h" Ct/t-t qf ~tJlJ {]()o iJ 0{rL :.(}C1OtYJ __ -t---b)X~ . ~rÃjy'~_ ir~--=--- 1pl) ~J{Jp) vL- .:..c _ I - _~{ (_z, )_íVj)~ L'~(:) «.»« '--'0 l O(J;f2 IJ-=-~-=-( 1~ _ __ -j- __ ----"-!)~,7 //0Vu lí,fl .e 1Jê.tf'o 1ft f l ----- ~_ _ c1fí.ri v ;}llJ~_1iC;fiif _ _ _ _ lJ !1UQ 1~8-0 i-+ [ r 7) hJp<>í (~lv{j Le .1'0 tJvp r/ PJ~t: O()_61[) O _1'~) [I' J}h LM _ - -c}- fJfeL;ie j;:;eq?: ~~rJ/.f ~IJ)\.P'Il ~ ___ ~ ~9417L --J-::zrrft&'/J -'-- cf tz: 1- --- --.-.- - - - - --_ _ r- :10Cj.K7i)0f2~'-IO;;Z1J5r -- - --- - __ --j-:c1)~~H I hA __ _ _--'--_ - - ------'- CtJd (~7g _ - -- - - ~ V'<f --- _______~~~~t~~-------- /h .-=--- - -- ~...:...:-t:.- ~ _ z: 1 v ---t------ ~op11 ----~~~~--------------------------------- i( : I:: ~-=-=-.() _0 .s.L:>-L..,.ftiL-/-,H~,~>;/'-T-1---
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