Arquitetura e organização de computadores - unidade 2

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Pergunta 1
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	"A arquitetura de Von Neumann apresenta computadores de programa armazenado – armazena dados e programas na memória e com um ciclo de instrução repetitivo, com execução de cada instrução a partir de uma sequência de etapas programadas." Considerando os conteúdos das aulas, pode-se concluir que:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	E. 
As características básicas do IAS (a máquina de Von Neumann) o apresentam como fundamental no estudo de arquitetura de computadores, e as especificações continuam válidas até hoje.
	Resposta Correta:
	E. 
As características básicas do IAS (a máquina de Von Neumann) o apresentam como fundamental no estudo de arquitetura de computadores, e as especificações continuam válidas até hoje.
	
	
	
Pergunta 2
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	Pipeline é uma técnica que visa o aumento de performance de processamento através da antecipação das instruções. Ao antecipar instruções, temos várias instruções sendo executadas simultaneamente no processador. Mas, para antecipar instruções, devem ser verificadas as dependências (hazards) de dados (verificar, por exemplo, se todas as informações necessárias já se encontram disponíveis) e deve-se, também, verificar as dependências estruturais (verificar se tem hardware disponível).
 
Pensando-se em hazards estruturais, assinale com “S” a(s) afirmativa(s) abaixo que você julgue como possível(eis)  solução(ões) para atenuá-los ou, até, para eliminá-los e marque com “N” aquela(s) que você julgue não ter relação:
 
(  ) Criar memória com dois ou mais canais de leitura/escrita como dividir a memória cache L1 em cache de instruções e cache de dados.
(  )  Replicar as unidades funcionais do processador – superescalaridade.
(  )  Reprojetar o pipeline variando o número de estágios.
(  ) Otimizar o código gerado ativando opções de otimização do compilador.
Marque a opção que corresponda à sequência correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	e. 
S; S; N; S.
	Resposta Correta:
	e. 
S; S; N; S.
	Feedback da resposta:
	Parabéns!  Sua resposta está correta! De fato, a replicação de unidades funcionais (superescalaridade) ou a replicação de canais de leitura e escrita da memória vem ao encontro para que tenhamos hardware (ou canais) disponíveis para a demanda. Melhorias de performance podem ser alcançadas através de diretivas de otimização do compilador de modo a se ter um melhor aproveitamento dos recursos do computador.
	
	
	
Pergunta 3
0 em 0,2 pontos
	
	
	
	Pipeline é uma técnica que consiste em quebrar uma instrução em várias etapas, alocando-as a hardwares distintos. Assim que um hardware finalizar a sua tarefa em relação à instrução IA, ele pode processar a parte que lhe cabe da instrução IB. Desta forma, é possível uma antecipação do início da próxima instrução. Sendo assim, é válido afirmar que:
 
I – O pipeline tenta aumentar a vazão em relação ao número de instruções executadas em um determinado intervalo de tempo (throughput).
II – O pipeline tem por objetivo diminuir o tempo de execução de uma instrução.
III – Em função da quebra da instrução em etapas e a antecipação do início das instruções subsequentes, o pipeline objetiva diminuir o tempo total de processamento do programa.
IV – O caso ideal para o pipeline é que ele forneça uma instrução por ciclo. Porém, essa métrica não se consegue alcançar em função de diversos motivos como os hazards e a própria característica da instrução que pode alocar certo módulo de hardware, mas de um tempo consecutivo.
Diante destas afirmativas, assinale a opção que você julgue estar correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	c. 
As afirmativas II e IV são falsas.
	Resposta Correta:
	d. 
Apenas a afirmativa II é falsa.
	Feedback da resposta:
	Infelizmente, a sua escolha não foi a correta. Lembre-se de que no pipeline, uma instrução em si deve passar por todas as suas etapas de execução. Há apenas uma divisão destas etapas, o que permite que uma nova instrução seja iniciada mais cedo, antes da instrução antecessora ser finalizada. Desta forma, duas ou mais instruções são executadas ao mesmo tempo, porém em estágios diferenciados.
	
	
	
Pergunta 4
0 em 0,2 pontos
	
	
	
	Cada família de processadores tem o seu conjunto de instruções e cada uma delas segue um formato de representação (formato das instruções). O formato define a origem e os valores a serem manipulados pelas instruções. À fusão do conjunto de instruções e seus respectivos formatos dá-se o nome de “Arquitetura do Conjunto de Instruções” (ISA – Instruction Set Architecture).  Em relação ao ISA, pode-se afirmar:
 
(_) o opcode pode ter um tamanho variável. Assim, pode-se definir com tamanhos menores as instruções que tiverem mais frequência de uso;
(_) máquinas RISC (Reduced Instruction Set Computer) apresentam dois operandos em seu formato por se tratarem de máquinas com código reduzido;
(_) o opcode pode ser produzido usando alguns bits para representarem o tipo (classe) das instruções e outros bits para representarem a instrução dentro da classe. Dessa forma, pode-se facilitar a implementação do módulo de hardware responsável por gerar os sinais de controle;
(_) datapath representa a distribuição dos sinais de controle a partir da unidade de controle (UC) e dos demais módulos de hardware do processador. Representa, também, o caminho e o roteamento das informações entre os módulos internos do processador. Porém, o seu projeto não representa as fases de execução das instruções. Tais fases são mapeadas apenas no controle do pipeline.
 
Assinale a sequência que corresponde à sequência correta após analisar e atribuir V (verdadeiro) ou F (falso) a cada afirmativa:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	a. 
V; V; V; F.
	Resposta Correta:
	e. 
V; F; V; F.
	Feedback da resposta:
	Sua resposta está incorreta. Sugerimos a releitura do capítulo. Nesta questão, abstraia: formas de economizar memória para a alocação dos programas; modos para facilitar o processo de decodificação das instruções e, por fim, pense que um datapath deve representar o processador com um bom nível de detalhamento funcional.
	
	
	
Pergunta 5
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	Considere as afirmativas abaixo:
I. Registrador de buffer de memória (MBR – do inglês Memmory Buffer Registrer): contém uma palavra (conjunto ordenado de bytes) que será lida e armazenada na memória ou enviada à unidade de E/S.
II. Registrador de endereço de memória (MAR – do inglês Memory Address Register): especifica o endereço na memória principal a ser escrito ou lido na MBR.
III. Registrador de instrução (IR – do inglês Instruction Register): contém a instrução (opcode de 8 bits) que está sendo executada no momento.
Estão corretas:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	a. 
I, II e III estão corretas
	Resposta Correta:
	a. 
I, II e III estão corretas
	
	
	
Pergunta 6
0 em 0,2 pontos
	
	
	
	Em relação ao processamento das instruções, é sabido que uma instrução pode ser decomposta em algumas fases. Essa decomposição visa facilitar o processo de implementação do hardware, pois são permitidos: módulos menores e otimizados para uma certa funcionalidade, uma simplificação de interfaceamento entre os demais módulos do processador e, também, que sejam adotadas técnicas de aumento de performance como o pipeline. Observe, a seguir, as etapas de processamento que constituem uma instrução.
 
A – busca da instrução;
B – busca dos operandos;
C – decodificação;
D – execução;
E – escrita dos resultados;
 
Marque a alternativa que mostra a sequência correta para a execução das etapas de processamento de uma instrução.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	b. 
A; B; C; D; E.
	Resposta Correta:
	e. 
A; C; B; D; E.
	Feedback da resposta:
	Sua resposta está incorreta. Retome seus estudos, a partir do ponto em que é abordada a sequência para a execução de uma instrução.Tente abstrair as dependências de uma etapa em relação à outra, verificando, assim, o que é necessário para que uma etapa seja executada.
	
	
	
Pergunta 7
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	Interrupções são sinais gerados pelos dispositivos ou pelo software para que as informações sejam coletadas ou direcionadas aos dispositivos de E/S (entrada e saída). Desta forma, por intermédio dos barramentos e com o controlador de interrupções, os dispositivos de E/S conseguem realizar o interfaceamento com o processador.
 
Frente às afirmativas a seguir, assinale com “V” aquelas que você julgue com verdadeiras e com “F” as que você julgue como falsas:
 
(  ) As interrupções em nada impactam sobre o pipeline pois as instruções relativas ao seu tratamento seguem o fluxo normal de execução dentro do pipeline.
(  ) Se gasta tempo computacional atendendo às interrupções devido à troca de contexto, salvando e recuperando, junto à memória, a imagem do processo (programa) interrompido.
(  )  Instruções têm sempre prioridade frente os processos dos usuários.
(  ) Toda vez que o clock do computador pulsa, uma interrupção é gerada.
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de respostas.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	d. 
F; V; V; V.
	Resposta Correta:
	d. 
F; V; V; V.
	Feedback da resposta:
	Parabéns! Sua escolha foi a certa!  Interrupções são um dos elementos que mais degradam a eficiência do pipeline. Toda vez que uma interrupção é gerada, inclusive, todo pulso de clock gera uma interrupção, deve-se limpar o pipeline para que sejam carregadas as instruções relativas ao tratamento da interrupção. Nesta ocasião, deve-se, também, salvar o contexto do processo interrompido para que seja restaurado oportunamente.
	
	
	
Pergunta 8
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	Fazem parte da arquitetura de Von Newmann os seguintes componentes:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	E. 
CPU, Memória, Dispositivos I/O
	Resposta Correta:
	E. 
CPU, Memória, Dispositivos I/O
	
	
	
Pergunta 9
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	Em termos gerais, as funções de um computador podem ser divididas em quatro categorias:
I. Processamento de dados
II. Armazenamento de dados
III. Movimentação de dados
IV. Controle
Considere as definições:
Processo que consiste em extrair informações de dados. É subdividido em três etapas: entrada, processamento e saída.
Um computador deve ser capaz de armazenar dados, mesmo que temporariamente, referentes ao processamento dinâmico. Assim, existe pelo menos uma função de armazenamento de dados a curto prazo.
Um computador deve ser capaz de movimentar dados gerados internamente para o mundo exterior, assim como receber dados externos e processá-los internamente.
É exercido pelo processador ao fornecer instruções para a realização das três funções descritas anteriormente (processamento, armazenamento e movimentação de dados).
Assinale a alternativa que relaciona as categorias das funções do computador com as suas definições:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	a. 
I e i; II e ii; III e iii; IV e iv
	Resposta Correta:
	a. 
I e i; II e ii; III e iii; IV e iv
	
	
	
Pergunta 10
0,2 em 0,2 pontos
	
	
	
	Uma das abordagens na estrutura de computadores é a denominada como “top-down” para descrever os módulos internos. Ao contrário da “bottom-up”, na metodologia “top-down”, parte-se dos módulos mais gerais e superiores para que estes sejam decompostos em submódulos, até que se alcancem módulos que não precisem ser subdivididos, devido à sua simplicidade e funcionalidade bem determinada.
Qual das sequencias abaixo podemos indicar como uma abordagem top-down de mais alto nível ?
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	d. 
CPU, Memória Principal, E/S, Barramento do Sistema;
	Resposta Correta:
	d. 
CPU, Memória Principal, E/S, Barramento do Sistema;
	Feedback da resposta:
	No primeiro nível de abstração, o computador é formado pelos seguintes módulos primários:
CPU: módulo responsável pelo processamento propriamente dito. Cada instrução do programa é carregada para a CPU, a fim de ser decodificada e executada;
memória principal: na memória principal são alocados espaços para que possam ser carregados os processos (programas em execução). Sendo assim, na memória principal, encontramos instruções, dados e informações de controle de processamento;
E/S (Entrada/ Saída): entidades responsáveis por realizar a interação com o “mundo externo” para coletar ou externar informações. São exemplos de módulos de E/S: controladores de teclado, de vídeo, HD (Hard Disk), etc.;
Barramento do Sistema: elemento responsável por realizar a interconexão dos demais módulos. Os módulos são distribuídos seguindo uma organização física denominada como topologia.