ARQ COMP-Questionário 3-Memoria-videos 13-14-15-AS

Prévia do material em texto

ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
QUESTIONÁRIO 3 (Atividade Supervisionada) - Sistema de Memória-
Localidade e Hierarquia (videos nr 13, 14 e 15 
 
GABARITO 
 
1. Como é possível existir uma memória bem pequena entre processador e memória 
principal (memória cache) e esta memória ter uma eficiência tão grande (em cerca de 
95 a 97% dos acessos do processador à MP ele encontra na cache uma cópia do 
dado/instrução desejado)? 
Resp: Devido ao princípio da localidade. Basta a memória pequena conter os dados 
que o processador está utilizando em um dado momento (bloco de endereços 
contíguos). 
2. Qual é a memória mais rápida existente em sistemas de computação? Onde 
esta memória se localiza? Qual é a capacidade padrão desta memória? 
Resp: Registrador – Os registradores estão localizados no processador, próximos às 
unidades de cálculo (ULA e UPF). Os registradores tem basicamente o tamanho da 
palavra do processador (para números inteiros), p.ex, 32 bits ou 64 bits. No caso das 
unidades de cálculo de ponto flutuante, eles tem o dobro da capacidade. 
3. Qual foi a solução encontrada por pesquisadores para o problema da diferença de 
desempenho entre o processador e memória principal? 
Resp: incluir uma pequena memória entre processador e MP, graças a eficácia do 
princípio da localidade. 
4. Por que, ao longo do tempo, os fabricantes acabaram incluindo novas memórias entre 
processador e memória principal? 
Resp: porque verificaram que o tempo médio de acesso do processador e mais 
memórias melhorou quando se incluiu, p.ex., uma 2ª cache e até emsmo uma cache 
L3. Porém, isso não é verdadeiro para outras memórias (cache L4, p.ex., quando o 
desempenho começa a cair, devido ao excesso de transferências entre as caches. 
5. O processador Intel i7 possui 4 núcleos, cada um deles tendo uma memória L1 
dividida, de 32KB e uma L2 com até 2 MB. É comum encontrar-se um tempo de 
latência processador (registradores) -cache L1 de 1 ns, uma latência de 10 ns entre 
Cache L2 e Cache L1 e de 40 ns entre MP e Cache L2. Considerando que, em dado 
momento de processamento o desempenho do sistema seja de 75% nos acessos Cache 
L1-Processador, de 20% nos acessos entre Cache L2 e Cache L1 e de 5 % nos acessos 
entre MP e Cache L2, calcule o tempo médio desse sistema. Resp: P-L1 = 1 ns e 75%; 
L1 – L2 – 10ns e 20%; L2-MP – 40 ns e 5% 
Falta na L1 = 11ns da L2, sendo 10 para L2 a L1 e 1 da L1 para P 
Falta na L2 = 51, sendo 40 da MP para L2 mais 10 da L2 para L1 mais 1 da L1 para P 
TM = ((75 x 1) + (20 x 11) + (5 x 51) / 100 = 75 + 220 + 255 = 550 / 100 = 5,5 ns 
6. A memória cache foi introduzida com o processador 386DX, e com esse processador o 
cache de memória estava localizado na placa-mãe. 
Os processadores modernos, tais como o Intel Core e o AMD FX, incluem a memória 
cache L1 em outro local. Qual será ele? Resp: No interior dos processadores. 
7. A hierarquia de memórias em um computador é definida a partir dos resultados do 
princípio da localidade. Assim, pode-se incluir uma boa quantidade de memórias, cada 
uma com suas particularidades em termos, principalmente, de custo, tempo de acesso, 
capacidade e volatilidade. Das memórias mais rápidas às mais lentas, das de custo 
elevado às de baixo custo e assim por diante. Julgue as seguintes afirmações, 
indicando a única correta: 
A) as memórias cache L1 só realizam operações de leitura (o processador busca dados 
delas) enquanto as cache L2 realizam operações de leitura e de escrita ERRADO. 
Ambas realizam operações de leitura e escrita. 
B) registradores são memórias de elevado custo, baixa capacidade e muito rápidos 
CORRETO 
C) uma boa relação de tempo entre tipos de memória é entre as cache L1, com uma faixa 
razoável entre 1 a 5 nanosegs e as memórias secundárias (HDs) com tempos de acesso 
da ordem de 10 a 40 microsegs 
ERRADO – os tempos da L1 estão certos mas dos HD não, pois eles tem tempo na faixa de 6 a 
50 milisegs. 
D) todo processador moderno possui, pelo menos, duas memórias cache. Quando eles 
possuem 3 memórias cache (L1, L2 e L3), então não possuem registradores de dados; 
só registradores de endereços. 
ERRADO. A quantidade e localização das memórias cache depende do projeto do processador 
pelo fabricante e da placa mâe 
E) as memórias cache L1 são sempre localizadas na placa mãe, enquanto as memórias 
RAM só funcionam de forma sequencial 
ERRADO. Nada disso 
 
Resp: OPÇÃO B 
8. Um dos principais módulos funcionais de um sistema de computação é o de 
armazenamento. Sobre este módulo, suas funções e características, analise as 
afirmações a seguir: 
I - Memórias se classificam somente entre duas categorias: voláteis e não 
voláteis. 
ERRADO. Elas realmente podem ser voláteis e não voláteis, mas não É 
SOMENTE essa classificação. Elas tem subclassificações. 
II - Em um sistema computacional, há diferentes tipos de memórias, para 
diferentes finalidades, que se interligam de forma estruturada e que formam o 
subsistema de memória. 
CORRETO 
III – O princípio da localidade espacial é muito útil para o caso de loops e 
acessos frequentemente realizados em curto espaço de tempo. 
ERRADO. Ele funciona para inclusão de caches. Para loops funciona bem o 
princípio da localidade temporal. 
IV – As memórias do tipo cache são dispositivos voláteis, possuindo tempo 
de transferência superior aos das memórias RAM, que são, por isso, chamadas 
de memória principal. 
ERRADO. O tempo de transferência das caches é inferior ao da MP 
V – Os registradores são memórias do tipo volátil e com a mais alta 
velocidade no sistema, podendo armazenar até 4 dados em cada acesso, o que 
acelera ainda mais seu desempenho. 
ERRADO. Os registradores são voláteis e rápidos mas só armazenam um dado 
de cada vez, não 4. 
Da análise efetuada, indique a opção correta: a) 
Apenas a afirmações I e III estão corretas. 
b) Todas as afirmações estão corretas. 
c) Apenas as afirmações III e IV estão corretas. 
d) Apenas a afirmação III está correta. 
e) As afirmações I, II e IV estão corretas. 
Resp: A única resposta correta é a II. NÃO HÁ esta opção por engano meu. 
9. Considere uma memória principal que pode armazenar um máximo de 64 
Gbits. O processador associado a esta memória possui 31 pinos definidos no 
projeto para transmitirem bits de endereços em operações de acesso à referida 
memória. Qual deverá ser o total máximo de Bytes (B) que esta memória 
poderá armazenar? 
Resp: Para obter o total de bytes basta dividir o total d ebits por 8, já que 1 byte = 8 
bits. 
Assim, 64Gbits / 8 = 8 GBytes 
10. Cite 3 características de um registrador que o tornam um dispositivo muito especial 
entre os diversos componentes de um sistema de memória Resp: 
1. Só armazena UM dado de cada vez 
2. É a mais rápida memória da hierarquia de memórias. 
3. É o elemento de armazenamento que se conecta às unidades de cálculo para 
transferência dos dados que serão processados e resultados de processamento. 
4. Os processadores possuem diversos registradores, daí o nome no plural. 
5. Eles são um dos fatores importantes de desempenho do processador, devido ao 
item 3 acima. Se houver muitos o processamento será mais rápido. 
11. Algumas versões dos processadores Phenon possuem 4 núcleos, cada um deles 
contendo cache L1 de 128KB e cache L2 de 512 KB até 2 MB. Porque os processadores 
atuais possuem cache dividida? Quais tipos de cache podem ser divididas? Resp: Para 
melhorar o tempo de transferência das informações, já que dados e instruções seguem 
caminhos diferentes a partir da cache L1. Se fosse uma única cache L1, poderia um 
dado atrasar a transferência de uma instrução ou o contrário. 
Dividindo cache L1 para dados e L1 para instruções, isso não acontece. Isso 
só é válido para a cache L1, diretamente ligada à área de controle (L1-I) e 
diretamente ligada aos registradores (L1-D). 
12. Qual é a diferençaentre tempo de acesso ou latência de memória e ciclo de máquina 
(ou de memória)? 
Resp: Tempo de acesso é o período gasto pelo sistema para transferir um dado (ou 
instrução) entre processador e outros dispositivo. Ciclo de máquina é o intervalo entre 
dois acessos consecutivos. Podem ser iguais, no caso das SRAM, p.ex., ou diferentes, 
no caso da DRAM. 
13. Qual é a unidade básica de medida de capacidade de memórias? Qual é a exceção a 
esta regra? 
Resp: É byte, exceto no caso de registradores, cuja capacidade é informada em bits. 
14. A memória principal (MP) não é totalmente volátil; ela tem uma pequena parte do 
espaço de endereçamento não volátil. Por que? 
Resp: Há necessidade de armazenar programas críticos que precisam estar úteis 
quando o computador é ligado: programa de inicialização, programa de configuração 
(setup) e programas de controle de E/S (BIOS). Eles tem que estar no espaço de 
endereçamento da MP (pois o processador acessa sempre a MP), mas não podem ser 
voláteis, como a maior parte da MP é. 
15. Na hierarquia de memórias aparece uma memória chamada “memória virtual”. De que 
se trata? 
Resp: É um espaço do HD que os SO usam para criar um arquivo com a estrutura 
semelhante a da MP, extendendo sua capacidade. Assim, os programas executáveis, 
na ocasião que são psotos para executar, são armazenados pelo SO na memória virtual 
e dela vão em blocos (páginas) para a MP, em um processo semelhante ao da relaçõ 
MP com cache. 
16. Considere um computador de 64 bits, cujos endereços sequenciais de memória 
abaixo são válidos. 
Endereço 1: 000000000022FE38 
Endereço 2: 000000000022FE40 
Endereço 3: 000000000022FE48 
Endereço 4: 000000000022FE4C 
Um Técnico em Informática conclui, corretamente, que 
 
A) a capacidade de memória é limitada a 8 GB. 
ERRADO, pois cada endereço tendo 16 algarismos de base 16, representam 64 bits. Uma 
memória limite de 8G teria endereços de no máximo 33 bits 
B) no endereço 1 pode ser armazenado um dado de 4 bytes. 
ERRADO. Não há no enunciado qualquer indicação do conteúdo dos endereços; por isso, não é 
possível saber quantos bytes. 
C) o barramento de endereço possui 32 linhas 
ERRADO. Ele possui até 64 linhas 
D) no endereço 3 pode ser armazenado um dado de 6 bytes. 
ERRADO. Não há no enunciado qualquer indicação do conteúdo dos endereços; por isso, não é 
possível saber quantos bytes. 
E) o endereço 1 fica a 14 bytes de distância do endereço 4. 
CORRETO. A diferença entre o endereço 4 e 1 é de 14 bytes