Exercicios sobre Pipeline

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Disciplina: Arquitetura de Computadores 
 
 
 
● Pesquisar o conceito de Pipeline 
Pipeline é o processo no qual uma instrução de processamento é subdividido em etapas. Nesse 
conceito uma instrução executa um estágio, e ao terminar a execução do primeiro estágio outra 
instrução ocupa o lugar da primeira, enquanto a primeira já começa a executar o segundo estágio. 
 
● Faça uma analogia entre Pipeline e os estágios de um trabalho qualquer (lavar 
roupas, fábrica de carros, etc) 
Uma analogia interessante seria a de lavar roupas, suponhamos que cada processo leve 30 minutos. 
O primeiro processo é o de colocar a roupa na máquina e lavar 
O segundo processo é o de secar 
O terceiro é o de passar 
E o quarto é o de guardar no armário. 
Com pipeline, assim que eu terminar de lavar, e iniciar o processo de secagem, é possível iniciar o 
processo de lavar com outras roupas. Sendo assim, posso executar dois processos simultâneos em 
estágios diferentes de tempo. 
 
● Quais vantagens uma CPU com Pipeline possui 
Aumento da velocidade de operação da CPU, uma vez que a próxima instrução a ser executada 
está normalmente armazenada nos registradores da CPU e não precisa ser buscada da memória 
principal que é muito mais lenta. 
 
 
 
● Desempenho do Pipeline 
T k,n =[k+(n-1)]T 
● Fatores que limitam os ganhos "prometidos" pelo Pipeline 
Duas ou mais instruções competem pelo mesmo recurso de CPU e memória 
Duas ou mais instruções conflitam no acesso a um operando 
Instruções de desvio 
● Exercício 01: Qual o tempo de execução de um programa com 7,5 milhões de 
instruções, considerando que o pipeline é de 12 estágios e que cada estágio leva 
100ns (nanosegundos) para ser executado. 
T k,n =[k+(n-1)]T 
T k,n =[12+(7500000-1)] 10−7 
T k,n =[7500011] x , 000010 0 
T k,n = 7,5 segundos 
 
● Exercício 02: Qual o ganho de desempenho do pipeline do exercício 01 se 
comparado à execução deste mesmo programa, porém sem pipeline. 
T k,n = 7.500.000 x ( ), 000010 0 12x 
T k,n = 7.500.000 x , 000010 0 12x 
T k,n = 90 segundos 
 
 
● Exercício 03: explique o porquê das instruções de desvio ("if", "while", "chamadas 
de função", etc) trazerem ​limitações de desempenho ​ao Pipeline. 
Caso ocorra uma instrução de desvio, o pipeline que estava sendo executado deve ser 
descartado, e as instruções devem ser executadas novamente.