Lista 2 Infraestrutura de Hardware (pipeline)

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Lista 2 2020.2
Infraestrutura de Hardware
Ciência da Computação
1. Sabe-se que o desempenho ao utilizar pipeline oferece uma certa melhoria,
porém, nem sempre todas as características do pipeline são satisfeitas, gerando
assim alguns conflitos. Responda as alternativas abaixo baseando-se nos tipos de
conflitos existentes no pipeline:
a) Quais são os tipos de conflitos que podem ocorrer evitando que uma nova
instrução seja inicializada no próximo ciclo em uma implementação pipeline?
Explique-os e dê exemplos.
b) Quais são as possíveis soluções atreladas a cada um desses tipos de conflitos?
2. Com base no seu conhecimento sobre pipeline, responda as seguintes
alternativas:
a) Compare as técnicas de implementação em pipeline, a multiciclo e a monociclo.
Explicite a melhora que o uso de pipeline promove em relação às duas outras
implementações e seu suposto lado negativo.
b) Descreva as características do processador MIPS (arquitetura) que permitem a
implementação em pipeline eficiente.
c) Faça uma análise dos fatores que alteram o desempenho na técnica de Pipeline.
3. Buscando formas de melhorar o desempenho de pipeline, foi falado sobre duas
técnicas que possibilitam essa melhoria: superpipeline e superescalar. Diante do
que foi visto em sala de aula, responda as questões abaixo:
a) Descreva a técnica de implementação superpipeline, suas vantagens e
desvantagens.
b) Descreva a técnica de implementação superescalar, suas vantagens e
desvantagens.
4. Explique o que são processadores multicores e como a comunicação é realizada
entre os diferentes processadores, assim como o compartilhamento dos dados em
sistemas de memória compartilhada e passagem de mensagens.
5. Fale sobre a abordagem Multi-Thread, citando seus objetivos, arquitetura e tipos.
Além disso, descreva as vantagens e desvantagens de cada tipo.
6. Utilizando como base a CPU pipeline de cinco estágios que vimos em sala de
aula (onde a leitura do banco de registradores é feita na segunda metade do ciclo
do clock e a escrita é feita na primeira metade), responda quantos ciclos de clock
serão necessários e faça o diagrama multiciclo do pipeline da execução do seguinte
código abaixo nas seguintes situações:
a) Sem unidades de forwards.
b) Com unidades que permitem forwards EX -> EX e MEM -> EX.
c) Se existir algum tipo de conflito no código acima, rearrume o seu código, de
maneira que elimine o conflito e que o resultado se mantenha igual. Justifique a
mudança feita.