1 Exercícios Revisao

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Arquitetura de Computadores – 18/03/2020
1. Explique o que é a Arquitetura de Von Neumann.
A Arquitetura de von Neumann é uma arquitetura de computador que se caracteriza pela possibilidade de uma máquina digital armazenar seus programas no mesmo espaço de memória que os dados, podendo assim manipular tais programas.
2. Explique a lei de Moore e a relação existente entre a densidade de transistores e o desempenho de processadores.
tendência histórica relacionado a indústria de microchips e processamento de computadores. Foi observada por Gordon E. Moore, e consiste no estudo de que o número de transistores dos chips teria um aumento de 100%, pelo mesmo custo, a cada período de 18 meses. Em tese quanto mais transistores melhor o desempenho, porém na pratica não é bem assim.
3. Explique o problema da barreira de potência que existe hoje nos processadores.
O primeiro grande fator que impede o aumento do clock nos processadores é a temperatura elevada.  Os atuais processadores contam com milhões de transistores — alguns modelos com mais de um bilhão. Ocorre que quanto maior o clock da CPU, maior é o número de ciclos realizados num mesmo segundo e, consequentemente, maior é o número de vezes que um transistor precisa ser desligado ou ligado.
Temos um segundo fator separado que impede o aumento infinito da frequência. Trata-se do atraso na comunicação entre os componentes internos. A arquitetura das CPUs conta com diversas peças de tamanho ínfimo, as quais têm funcionalidades diferentes e ficam posicionadas em locais estratégicos. Acontece que nenhum componente pode trabalhar sozinho, sendo que cada tarefa ordenada pelo usuário é processada, organizada e dividida dentro do processador.
4. Explique as diferenças existentes entre uma arquitetura CISC e uma RISC.
A arquitetura CISC (Computador com um Conjunto Complexo de Instruções), é uma arquitetura que suporta muitas instruções, porém a execução dessas instruções são mais lentas, já a arquitetura RISC (Conjunto Reduzido de Instruções), suporta menos instruções, e com isso executa com mais rapidez o conjunto de instruções que são combinadas.  A arquitetura RISC, surgiu com o objetivo de melhorar o desempenho dos processadores.
5. Explique brevemente para que serve e como funciona a técnica de Pipeline nos processadores.
A segmentação de instruções (em inglês, pipeline) é uma técnica de hardware que permite que a CPU realize a busca de uma ou mais instruções além da próxima a ser executada. Estas instruções são colocadas em uma fila de memória dentro do processador (CPU) onde aguardam o momento de serem executadas: assim que uma instrução termina o primeiro estágio e parte para o segundo, a próxima instrução já ocupa o primeiro estágio.
6. Um programador deseja rodar a mesma implementação do seu programa em 2 computadores diferentes (com a mesma arquitetura do conjunto de instruções. O computador A tem um tempo de ciclo de clock de 150ps e um CPI de 3. O computador B tem um tempo de ciclo de clock de 100ps e um CPI de 4 para o mesmo programa. Qual computador será o mais rápido e por quanto?
7. Explique a relação existente entre a quantidade de operandos em uma instrução e o tamanho do programa.
8. Explique como é utilizada a pilha para chamada e retorno de função.
9. Qual a diferença entre big-endian e little-endian?
Os bytes são guardados por ordem crescente do seu "peso numérico" em endereços sucessivos da memória (extremidade menor primeiro ou little-endian).
Os bytes são guardados por ordem decrescente do seu "peso numérico" em endereços sucessivos da memória (extremidade maior primeiro ou big-endian).
10. Quais fatores devem ser levados em conta para determinar o uso de bits de endereçamento de uma instrução?
11. Na arquitetura ARM, qual a diferença entre pós-indexação e pré-indexação?
12. No modo de endereçamento imediato é possível passar qualquer valor no campo operando da instrução? Explique. Se não, qual ou quais seriam as alternativas para conseguir passar operandos com valores maiores.
13. Um campo de endereço de uma instrução contém um valor decimal de 14. Onde está o operando correspondente para:
a. Endereçamento imediato?
b. Endereçamento direto?
c. Endereçamento Indireto?
d. Endereçamento por registradores?
e. Endereçamento indireto por registradores?
Referências Bibliográficas
Hennessy, J.; Patterson, D. Organização e Projeto de Computadores: a Interface Hardware/Software. Editora GEN LTC. 5° Edição. 2017.
Hennessy, H.; Patterson, D. Arquitetura de Computadores: uma abordagem quantitativa. Editora GEN LTC. 6° Ed. 2019.
Stallings, W. Arquitetura e Organização de Computadores. Ed Pearson. 10° Ed. 2017.