ARQ -Quest 6-videos 24-29-Sist Memoria-p 1-Loc-Hier 2020

Prévia do material em texto

Associação Carioca de Ensino Superior 
 
Centro Universitário Carioca 
	2020.2 - ARQUITETURA DE COMPUTADORES 
QUESTIONÁRIO 6 – TEMA 6- Sistema de Armazenamento-parte 1-Princ LocalidadeHierarquia de Memórias:tipos e Características - vídeos 24 até 29. 
RESPONDA AS QUESTÕES A SEGUIR. 
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)? 
Devido ao princípio da localidade modalidade espacial. Basta a memória pequena conter os dados que o processador está utilizando em um dado momento (bloco de endereços contíguos). O ponto principal deste conceito é o fato da execução ser em 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? 
Os registradores. Localizam-se no interior do processador bem próximo às unidades d e execução (unidades de cálculos). Cada registrador somente armazena um dado, cuja largura, em bits, é igual ao da palavra do processador: pode ser de 32 bits (processadores até o Intel Pentium 4 ou AMD A thlon K7) ou 64 bits (atuais processadores multinúcleo). 
 
3. Qual foi a solução encontrada por pesquisadores para o problema da diferença de desempenho entre o processador e memória principal? 
Conforme mencionado no item 1 acima, a solução foi incluir uma pequena memória entre processador e MP, de modo que esta memória contenha os itens (código executável e dados) que o processador precisa acessar em um período de tempo. Isso acontece 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? Ou seja, por que cache L1, L2, etc em vez de apenas uma cache? 
Porque verificaram que o tempo médio de acesso do processador e mais memórias melhorou quando se incluiu, p.ex., uma 2ª cache e até mesmo uma cache L3. Porém, isso não é verdadeiro se forem acrescentadas 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 de acessos nesse sistema. 
P-L1 = 1 ns e 75%; L1 – L2 – 10ns e 20%; L2-MP – 40 ns e 5% Ocorrendo Falta na L1 gasta-se 11ns para trazer o dado da L2, sendo 10 para o bloco vir da L2 para L1 e 1 ns da L1 para P Falta na L2, gasta 51ns para o dado ir da L2 para o processador, passando antes pela L1. 
Então, gasta 40ns para o bloco que contém o dado vir da MP para L2, mais 10ns para um 
bloco menor vir da L2 para L1 e mais 1ns para o dado efetivamente ir da L1 para Processador. 
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? 
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 
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 
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. 
E) as memórias cache L1 são sempre localizadas na placa mãe, enquanto as memórias RAM só funcionam de forma sequencial 
errado nada disso
 
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 e indique qual ou quais são FALSAS e qual ou quais VERDADEIRAS: 
I - Memórias se classificam somente entre duas categorias: voláteis e não voláteis. Falsa. Elas realmente podem ser voláteis e não voláteis, mas não. É SOMENTE essa classificação. Elas tem subclassificações, tais com o SRAM e DRAM e estas em 
assíncronas e síncronas, etc.
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. Verdadeira
– O princípio da localidade espacial é muito útil para o caso de loops e acessos frequentemente realizados em curto espaço de tempo. Falsa. Ele funciona para inclusão de pequenas memórias (tipo caches), que armazenam dados/ instruções que o processado r precisa em u m período de tempo e que são trazidas para ele em muito maior velocidade. Para loops funciona bem o 
princípio da localidade temporal.
III – 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. Falsa. O tempo de transferência das caches é inferior ao da MP
– 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. Falsa. Os registradores são voláteis e rápidos, mas só armazenam um dado de cada vez, não 4. APENAS A AFIRMAÇÃO II ESTÁ CORRETA
 
9. Cite 3 características de um registrador que o tornam um dispositivo muito especial entre os diversos componentes de um sistema de memória 
1. Só armazena UM dado de cada vez 
2. É a mais rápida memória da hierarquia de memórias. 
3. Os processadores possuem diversos registradores, daí o nome no plural. 
10. 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? 
Para melhorar o tempo de transferência das informações, já que dados e instruções seguem caminhos diferente s 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).
 
11. Qual é a diferença entre tempo de acesso ou latência de memória e ciclo de máquina (ou de memória)? 
Tempo de acesso é o período gasto pelo sistema para transferir um dado (ou instrução) entre processado r e outros dispositivo. Ciclo de máquina é o intervalo entre dois acessos consecutivos. No caso das memórias DRAM, além do tempo de acesso é necessário gastar-se um tempo adicional para recarregamento de cada capacitor que representa o valor do bit; nesse caso, o ciclo de máquina é a somados dois tempos: acesso e recarregamento. Já no caso das SRAM, não há recarregamentoe, assim, o ciclo de máquina (ou de memória) é praticamente igual ao tempo de acesso. Nestas memórias, o desempenho deve ser medido não pelo tempo de acesso, mas sim pelo ciclo de máquina, que mede QUANTOS acessos são possíveis na unidade de tempo
 
12. Qual é a unidade básica de medida de capacidade de memórias? Qual é a exceção a esta regra? 
 É byte, exceto no caso de registradores, cuja capacidade é informada em bits.
13. Na hierarquia de memórias aparece uma memória chamada “memória virtual”. De que se trata? 
É um espaço do HD que os SO usam para criar um arquivo com a estrutura semelhante à da MP, estendendo sua capacidade. Assim, os programas executáveis, na ocasião que são potos para executar, são armazenados pelo SO na memória virtual e dela vão em blocos (páginas) para a MP, em um processo semelhante ao da relação MP com cache.
 
14. 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 endereços de distância do endereço 4. 
CORRETO. A diferença entre o endereço 4 e 1 é de 14 endereços (basta subtrair 22FE4C – 22FE38)
 
15. Como se pode explicar, de forma sucinta, o princípio da localidade? Trata-se de um conceito de hardware ou de software? Por que? 
 
16. Quando se deseja adquiri um determinado produto, é comum se realizar uma comparação de preços e características, acessando-se diversos sites relacionados ao referido produto. Deste modo, também é comum o usuário acessas um site em um dado instante e, depois de pesquisar em outros, voltar em instantes ao mesmo site, para efetivar uma compra ou refazer a pesquisa. Neste caso, qual a modalidade usada do Princípio da Localidade? 
 
17. Sabe-se que, graças ao princíoio da localidade, criou-se uma memória pequena e rápida, situada entre processador e MP, chamada Cache. E que esta Cache usualmente armazena cópia de dados da MP, organizados em blocos de células (bytes), de modo que a transferência de dados da MP para Cache e vice-versa é realizada em blocos e não em bytes. Supondo uma MP que que seja endereçada byte por byte e que esteja conectada a uma Cache, sendo utilizados em ambas memórias blocos de 32 bytes. Para o sistema de controle da comunicação e acesso cache/MP, a MP está organizada em 256M blocos. Calcule, neste caso, a largura (quantidade de bits) do BE-barramento de endereços. 
 
18. O que significa “temporariedade” em memórias de computadores? 
Temporariedade refere-se ao espaço de tempo que um dado permanece na memória. Em algumas, os dados permanecem muito pouco tempo (caso dos registradores, onde o dado fica 
para ser enviado à ULA e de volta para reuso), enquanto que em outras, como os HDs, os dados permanecem um longo tempo. Nas memórias RAm, os dados permanecem mais do que nos registradores, mas muito tempo que nos HDs, pois não há espaço para ficarem sem uso prolongado, havendo outros dados que precisam ser armazenados na RAM. Pode-se, então, afirmar que maior ou menor temporariedade de uma memória depende de sua aplicação no sistema.
 
19. Cite três exemplos de memórias do tipo volátil e três exemplos de memórias do tipo não volátil? 
Voláteis: SRAM (caches) – registradores – DRAM (MP) – DDR (MP) 
Não voláteis – ROM – PROM – EEPROM – Flash (pendrives e SSDs) – HDs – DVDs
20. Considerando a hierarquia de memórias estudada nos vídeos, verifica-se que os atuais sistemas de computação tem sido projetados com mais de um tipo de memória cache, como cache L1, cache L2, etc. Observa-se também, que cada nível de número maior possui uma capacidade maior que o anterior, de número menor (p.ex., a L2 tem maior capacidade que a L1). Por que não ter apenas uma Cache com capacidade maior, do que duas ou três? Voce tem uma explicação para isso? 
 
21. No que diz respeito à memória dos computadores, é INCORRETO afirmar 
A) Se uma célula de memória consistir em k bits, ela pode conter quaisquer das 2k diferentes combinações de bits. 
B) Se uma memória tiver n células (ou endereços) elas terão endereços de 0 a n-1. 
C) A unidade básica de memória é o digito binário, denominado bit. Um bit pode conter 0 ou1. 
D) As memórias secundárias (discos) foram criadas para compensar o problema causado pelo fato de as CPUs serem mais rápidas que as memórias primárias.