Lista de Exercícios de Arquitetura de Computadores - Novas Instruções

517 15 54 Esta questão é parecida com o Exercício 515 exceto que a instrução a ser adicionada é ajal jump and link descrita no Capítulo 3 518 15 54 Esta questão é parecida com o Exercício 515 exceto que a instrução a ser adicionada é a swap descrita no Exercício 440 Não modifique o banco de registradores Considerando que o formato da instrução swap ainda não foi definido você está liberado para definirlo como julgar conveniente 519 15 54 Esta questão é parecida com o Exercício 515 exceto que a instrução a ser adicionada é a wai where am I que coloca o endereço da instrução o valor que o PC tinha quando da busca da instrução na memória em um registrador específico no campo rt da instrução expressa em linguagem de máquina Suponha que não foi introduzida qualquer mudança no caminho de dados para suportar esta nova instrução e que como sempre o ciclo de clock é suficiente para permitir uma operação da unidade aritmética lógica e um acesso ao banco de registradores em um único ciclo de clock se um deles for dependente dos resultados do outro 520 15 54 Esta questão é parecida com o Exercício 515 exceto que a instrução a ser adicionada é a jm jump memory que é muito parecida com a load word a não ser pelo fato de o campo rt não ser usado porque o dado carregado da memória é colocado no PC em vez de ir para o registradoralvo 521 20 54 Esta questão é parecida com o Exercício 515 exceto que agora precisamos suportar instruções aritméticas com quatro operandos como add3 que soma três números em vez de dois add3 t5 t6 t7 t8 t5 t6 t7 t8 Suponha que a arquitetura do conjunto de instruções tenha sido modificada com a inclusão de um novo formato de instrução semelhante às do formato R com a diferença de terem os bits 04 usados para especificar o registrador adicional os campos rs rt e rd ainda são usados da maneira original É claro que esta instrução tem um novo opcode Sua solução não deve basearse em acrescentar novas portas de leitura ao banco de registradores nem deve propor o uso de uma nova UAL 522 10 54 Mostre como a instrução jr jump register descrita no Capítulo 3 e no Apêndice A pode ser implementada simplesmente com algumas modificações na máquina de estados finitos da Figura 542 Pode ser útil lembrar que 0 zero 0 523 15 54 Considere uma mudança na implementação multiciclo que altere o banco de registradores fazendoo ter apenas uma porta de leitura Descreva por meio de um diagrama qualquer mudança adicional que precise ser feita no caminho de dados de modo a suportar tal modificação Altere a máquina de estados finitos para indicar como as instruções vão funcionar considerando esse novo caminho de dados 524 15 5154 Use neste exercício os dados do gcc constantes da Figura 454 Pressuponha a existência de três máquinas diferentes M1 o caminho de dados multiciclo do Capítulo 5 com um clock de 500 MHz M2 uma máquina semelhante à M1 exceto pelo fato de que os registradores são atualizados no mesmo ciclo de clock da leitura da memória ou da operação da UAL Portanto na Figura 542 os estados 6 e 7 e os estados 3 e 4 podem ser combinados em um único estado Esta máquina tem um clock de 400 MHz uma vez que a atualização dos registradores aumenta o tamanho do caminho crítico M3 uma máquina semelhante à M2 exceto pelo fato de os cálculos do endereço efetivo se realizarem no mesmo ciclo de clock do acesso à memória Portanto os estados 2 3 e 4 podem ser combinados em um único bem como os estados 6 e 7 Esta máquina tem um clock de 250 MHz Este ciclo longo devese à combinação em um único ciclo do cálculo do endereço e do acesso à memória Encontre qual das máquinas é a mais rápida Existe algum mix de instruções que privilegie uma máquina em relação à outra tornandoa mais rápida Se houver qual é esse mix 525 20 54 Seus amigos da empresa C³ Creative Computer Corporation determinaram que o caminho crítico que influi no tamanho do ciclo de clock do caminho de dados multiciclo é o acesso à memória para loads e stores não para a busca de instruções Isto fez com que uma nova implementação do MIPS o MIPS 30000 criada por eles fosse obrigada a rodar com um clock de 500 MHz em vez de com o clockalvo de 750 MHz No entanto Clara da C³ tem uma solução para o problema Se todos os ciclos de acesso à memória forem quebrados em dois então a máquina pode rodar com seu clockalvo Usando o mix de instruções do gcc mostrado no Capítulo 4 Figura 454 determine quão mais rápida será a máquina com clock de 750 MHz e com acessos à memória em dois ciclos quando comparada com a máquina de 500 MHz cujos acessos à memória são feitos em um único ciclo de clock Suponha que todos os desvios condicionais e incondicionais gastam o mesmo número de ciclos e que as instruções de atribuição de valores e as aritméticas imediatas são implementadas como instruções de tipo R 526 20 54 Suponha que exista uma instrução do MIPS chamada bcp que copie um bloco de palavras de um endereço para outro Admita que esta instrução especifique que o primeiro endereço do blocofonte esteja em t1 que o primeiro endereço do bloco de destino esteja em t2 e que o número de palavras a serem copiadas esteja em t3 que deverá ter um valor 0 Além do mais suponha que os valores desses registradores bem como o do registrador t4 possam ser destruídos pela execução da instrução tais registradores podem vir a ser usados como registradores temporários para a execução da instrução Escreva um programa na linguagem de montagem do MIPS que implemente a cópia de um bloco Quantas instruções seriam executadas em uma cópia de 100 palavras Usando a CPI das instruções em uma implementação multiciclo calcule quantos ciclos seriam necessários para a cópia das 100 palavras 527 30 855 Exercício 526 O microcódigo tem sido usado para adicionar instruções mais eficientes ao conjunto de instruções de uma máquina Vamos então avaliar os benefícios potenciais desse esquema Elabore uma estratégia para implementar a