Arquitetura de computadores

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IFAM/CMDI/TST/ARQUITETURA DE COMPUTADORES
ATIVIDADE – CPU
Aluno: Abrahão Negreiros de Souza Júnior		TST 41
1. Um computador possui um conjunto de 128 instruções de um operando; supondo que sua memória tenha capacidade de armazenar 512 palavras e que cada instrução tenha o tamanho de uma palavra e da célula de memória. Pergunta-se:
a) Qual o tamanho em bits do REM, RDM, RI e CI?
REM = A memória tem 512 palavras, logo tem 29 palavras, ou seja, serão necessárias 9 linhas para endereçar todas as memórias, logo o REM tem 9 bits;
RDM = São 128 instruções, logo tem 27 = 7 bits para o código de operação e 9 para o código do operando, logo, temos 16 bits ao total que correspondem ao total da instrução. O RDM é igual ao tamanho da instrução, portanto, tem 16 bits;
RI = O RI é igual ao tamanho da instrução, logo, tem 16 bits;
CI = O tamanho do CI é igual ao barramento de endereço, ou seja, 9 bits
b) Qual a capacidade da memória, em bytes?
T = N x M = 512 x 16 = 8192 bits = 1024 bytes (1 byte = 8 bits)
c) Se se quisesse alterar o tamanho das instruções para 17 bits, mantendo inalterado o tamanho do REM, quantas novas instruções poderiam ser criadas?
O REM que corresponde ao código do operando continua tendo 9 bits, agora o código de operação passa a ter 8 bits (9 + 8 = 17). Com 8 bits temos um total de 28 = 256 combinações possíveis, logo, um total de 256 instruções.
2. Um computador tem um REM de 16 bits e um barramento de dados de 20 bits. Possui instruções de um operando, todas do tamanho de uma célula de memória e do mesmo tamanho da palavra. Ele foi adquirido com apenas uma placa de 4K de memória. Pergunta-se:
a) Qual o tamanho, em bits, do RDM e CI?
RDM = BD
RDM = 20 bits
REM = CI
CI = 16 bits
b) Seria possível aumentar-se a capacidade de armazenamento dessa memória? Até quanto? Por quê?
Sim, pois já que o BD = 16 bits, logo 216 = 64K palavras, logo seria possível aumentar até este limite de 64k palavras.
c) Qual a quantidade máxima de instruções de máquina que poderia existir nesse computador?
Opcode = Instrução – endereço
Opcode = 20 – 16
Opcode = 4, logo 24 = 16 instruções de máquina
3. Um determinado processador possui uma velocidade de processamento de 800 MHz. Se um ciclo de instrução completo utilizar 4 ciclos de clock, determine o tempo gasto para executar 10 instruções do mesmo tipo.
T = 1/800 x 106 Hz
T = 1.25 ns
Tempo total = 10 x 4 x 1.25
Tempo total = 50 ns
4. Um microprocessador fornece uma instrução capaz de mover uma cadeia de bytes de uma área de memória para outra. A leitura e decodificação inicial da instrução levam 10 ciclos de clock. Depois demora 15 ciclos de clock para transferir cada byte. O microprocessador possui um clock de 10 Ghz. Determine o tamanho do ciclo da instrução para o caso de uma cadeia de 64 bytes.
T = 1/f => T = 1/10 x 109 Hz => T = 0.1 ns
Primeiro Tempo de execução = 1 x 10 x 0,1 => 1 ns
Segundo Tempo de execução = 1 x 15 x 0,1 => 1,5 ns
Tempo total = 2,5 ns
Tx = bytes/tempo total
Tx = 64 B/ 2,5 ns
Tx = 25,6 B/ns
5. Um determinado processador possui uma velocidade de processamento de 800 MHz. Se um ciclo de instrução completo utilizar 4 ciclos de clock, determine o tempo gasto para executar 10 instruções do mesmo tipo, considerando
a) CPU sem pipeline
T = 1/f = 1 / 800 x 106 = 1.25 ns
1.25 x 10-9 x 4 x 10 = 50 ns
b) CPU com pipeline de 4 estágios, cada um executando com um ciclo de clock.
Estágio 1 = 10 períodos de clock (10 instruções)
Estágio 2, 3 e 4 = +1 em relação ao estágio anterior
Total = 10 + 1 + 1 + 1 = 13 períodos x 1.25 ns = 16.25 ns