Lista de Exercicios OAC - Hierarquia de Memoria e RAID

Organização e Arquitetura de Computadores Hierarquia de Memória Exercícios OAC 300 Ano letivo 2022 AV2018A02Q1 Considere um Sistema de Computação que contém uma hierarquia de memórias com a seguinte estrutura CPU Nv1 Nv2 Nv3 Considerações CPU acessa apenas o Nv1 Se a palavra é encontrada no Nv1 entrega à CPU Caso contrário buscase em Nv2 Se a palavra é encontrada em Nv2 entrega à CPU e copia bloco para Nv1 Caso contrário buscase em Nv3 entrega à CPU A palavra sempre é encontrada em Nv3 blocos são copiados para Nv2 e Nv1 A taxa de acerto para Nv1 e Nv2 são 70 20 respectivamente O tempo de acesso para Nv1 Nv2 e Nv3 são 01ns 05ns e 15ns respectivamente Calcule o tempo de acesso médio teórico deste Sistema de Computação AV2018A02Q2 Dê um exemplo de código que faça uso do Princípio de Localidade de Referência Temporal e um exemplo de código que faça uso do Princípio de Localidade de Referência Espacial Pode ser utilizado qualquer LP incluindo PortuguêsEstruturado porém explique o exemplo relacionandoo com o Princípio que representa Pode ser usado um mesmo código para exemplificar os dois Princípios AV2018A02Q3 O que é RAID Explique o sistema RAID 0 e o sistema RAID 1 É possível unir estes dois sistemas e criar o chamado RAID 10 Se sim como seria a distribuição de 8 discos neste sistema AV2018A02Q4 Qual é a quantidade de Setores por Trilha de um disco magnético com as seguintes características i 4 pratos ii gravação e leitura nas duas faces de cada prato iii 1048576 trilhas por face iv Capacidade de 512Gb 549755813888 Bytes v Cada setor de 2048 Bytes OAC 300 Hierarquia de Memórias página 1 8 AV2018A02Q6 Considere o seguinte sistema de computação i CPU com endereçamento byteàbyte ii CPU com palavra de 2 bytes iii CPU com largura de endereçamento de 3 bytes iv Memória Cache de apenas 1 Nível com 4096 KB v Cada linha da Cache armazena 8 palavras vi Cache com Mapeamento direto Responda a Qual é a capacidade máxima endereçável da Mem Principal b Quantos blocos existem na Mem Principal c Qual é o formato da palavra de endereçamento para Mem Principal e Quantas linhas existem na Mem Cache f Qual é o formato da palavra de endereçamento para Mem Cache g Qual é o bloco da Mem Principal que contém o endereço 0x0002A2 h Qual linha da Mem Cache receberá o endereço requisitado 0x00002A2 OAC 300 Hierarquia de Memórias página 2 8 AV2019A02Q1 Você aluno de CC devidamente matriculado na disciplina de OAC 2019 foi convidado a ajudar na decisão de projeto de um Sistema de Memória Hierárquico As informações iniciais desse Sistema são Sistema com 3 Níveis de Memória Estrutura de Acesso CPU Nv1 Nv2 Nv3 Nv1 tem Taxa de Acerto de 75 e Tempo de Resposta de 005ns Nv3 tem Tempo de Resposta de 200ns Desconsiderase o tempo de identificação HIT ou MISS e transferência Ordem de busca de palavras é Nv1 se MISS então Nv2 se MISS então Nv3 sempre HIT Para completar o projeto existem 3 possibilidade de Nv2 com as seguintes características Opção Taxa de Acerto Tempo de Resposta Nv2 A 1500 025ns Nv2 B 1250 015ns Nv2 C 1000 010ns Considerando também que o tempo médio de Acesso Global do Sistema Hierárquico é prioridade qual Opção de Memória de Nível 2 você recomenda Justifique Capacidade de armazenamento dos níveis não interferem em sua resposta AV2019A02Q2 Qual é a vantagem em ter uma Memória Cache com endereçamento Lógico AV2019A02Q3 Porque os Sistemas Computacionais utilizam um Sistema de Memória Hierárquico E porque esta organização funciona AV2019A02Q5 Considere o Sistema de Computação i CPU com endereçamento palavraàpalavra ii Palavra com 2 bytes iii Largura de Endereçamento permite Memória Principal com capacidade máxima de 512 MiB iv Um único Nível de Memória Cache com Capacidade de 8 KiB v Cada linha da Memória Cache tem 16 Bytes de capacidade vi Memória Cache com Mapeamento Direto Responda a Quantas Palavras existem na Memória Principal de máxima capacidade b A Memória Principal de máxima capacidade é dividida em quantos Blocos c Qual é o Formato da Palavra de Endereçamento para Memória Principal d Quantas Palavras são alocadas em cada Linha da Memória Cache e Quantas Linhas existem na Memória Cache f Qual é o Formato da Palavra de Endereçamento da Memória Cache g Considere uma região de código de um programa qualquer que faz na ordem as seguintes requisições de memória 1 0x0000002 2 0x000000A 3 0x0001000 Considere também que a Memória está em InícioFrio ColdStart Identifique o Bloco da Memória Principal e Linha da Memória Cache das três requisições OAC 300 Hierarquia de Memórias página 3 8 2021AV02Q01 Considere um Sistema de Computação que contém uma hierarquia de memórias com a seguinte estrutura Considerações CPU realiza requisições de palavras somente para o Nv1 Se a palavra é encontrada no Nv1 entrega à CPU Caso contrário buscase em Nv2 Se a palavra é encontrada em Nv2 entrega à CPU e copia bloco para Nv1 Caso contrário buscase em Nv3 Se a palavra é encontrada em Nv3 entrega à CPU e copia bloco para Nv1 eNv2 Caso contrário busca em Nv4 entrega à CPU e copia para os Níveis anteriores A palavra sempre é encontrada em Nv4 Calcule o tempo de acesso médio teórico com precisão de 2 casas decimais deste Sistema de Computação 2021AV02Q02 Qual é o cenário ideal de funcionamento para um sistema computacional com hierarquia de memória 2021AV02Q03 Considerando a hierarquia de memória de um sistema computacional convencional estudado em aulas teóricas qual é a tecnologianível externo à CPU que é volátil e mais baixa 2021AV02Q03 Considerando a hierarquia de memória de um sistema computacional convencional estudado em aulas teóricas qual é a tecnologianível externo à CPU que é volátil e mais alta 2021AV02Q04 As memórias FLASH contém uma melhoria organizacional que altera a granularidade binária de uma célula de memória Qual é a principal diferença entre as melhorias conhecidas como SLC e MLC 2021AV02Q05 Porque a Memória Principal com tecnologia SDRAM necessita de um circuito de refresh OAC 300 Hierarquia de Memórias página 4 8 2021AV02Q05 Considere um sistema computacional com as seguintes características CPU com endereçamento byteabyte com largura de 3 bytes de 24 bits CPU com palavras com 8 bytes de 64 bits Memória CACHE com apenas 1 nível e 1048576 bytes 1 MiB Cada linha da cache suporta 8 palavras Caches com mapeamento direto Responda Q05a Qual é a capacidade máxima da Mem Principal Q05b Qual é o tamanho em bytes de cada bloco da Mem Principal de capacidade máxima Q05c Quantos blocos existem na Mem Principal de capacidade máxima Q05d Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Principal de capacidade máxima Q05e Quantas linhas existem na Mem CACHE Q05f Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem CACHE Q05g Considerando o Mapeamento Direto indique o bloco linha e palavra das seguintes requisições respostas podem ser em hexadecimal ou decimal Q05ga 0b0100 1111 0100 0001 0100 0011LSb Q05gb 0x123456 OAC 300 Hierarquia de Memórias página 5 8 Exercício 30001 A301 Hierarquia de Memóriaspdf slide 32 Exercício 1 Exercício 30002 A301 Hierarquia de Memóriaspdf slide 33 Exercício 2 Obs resultados dos exercícios 30001 e 30002 encontramse no slide 34 do mesmo arquivo pdf Exercício 30003 As memórias FLASH contém uma melhoria organizacional que altera a granularidade binária de uma célula de memória conhecidas como SLC MLC TLC QLC e PLC Qualis ésão as vantagemns e desvantagemns desta melhoria Exercício 30004 Considere um Sistema de Computação que contém uma hierarquia de memórias com a seguinte estrutura Considerações CPU realiza requisições de palavras somente para o Nv1 Se a palavra é encontrada no Nv1 entrega à CPU Caso contrário buscase em Nv2 Se a palavra é encontrada em Nv2 entrega à CPU e copia bloco para Nv1 Caso contrário buscase em Nv3 Se a palavra é encontrada em Nv3 entrega à CPU e copia bloco para Nv1 eNv2 Caso contrário busca em Nv4 entrega à CPU e copia para os Níveis anteriores A palavra sempre é encontrada em Nv4 Calcule o tempo de acesso médio teórico deste Sistema de Computação Exercício 30301 Considere as seguintes informações sobre uma CPU e sua Memória Principal Mem Principal com capacidade máxima de 32 GiB Mem Principal com palavras de 8 bytes por acesso CPU com palavras de 1 2 ou 4 bytes por requisição Responda Quantas linhas de endereçamento são necessárias para endereçar uma Mem Principal de capacidade máxima Quantas palavras de CPU contém cada acesso à Memória Principal Exercício 30302 Como é a estrutura componentes e conexão de uma célula de memória SDRAM OAC 300 Hierarquia de Memórias página 6 8 Exercício 30401 Considere um sistema computacional com as seguintes características a CPU com endereçamento byteabyte com largura de 24 bits b CPU com palavras de 1 byte de 08 bits w 1 byte c Memória CACHE de apenas 1 nível com 64 KiB de capacidade d Cada linha da CACHE suporta 4 palavras w 4 palavras e CACHE com Mapeamento Direto 30401a Qual é a capacidade máxima da Mem Principal 30401b Quantos blocos existem na Mem Principal de capacidade máxima 30401c Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Principal 30401d Quantas linhas existem na Mem CACHE 30401e Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem CACHE 30401f Qual é o Bloco da Mem Principal que contém os endereços requisitados abaixo e em qual linha da Mem Cache serão alocados 30401f1 0xF3A253 30401f2 0xF3A252 30401f3 0x000011 30401f4 0x100012 30401g Elabore 2 requisições que causam conflito isto é endereços de Blocos diferentes que são mapeados em uma mesma Linha da Mem CACHE Exercício 30402 Considere um sistema computacional com as seguintes características a CPU com endereçamento byteabyte com largura de 2 bytes de 16 bits b CPU com palavras com 2 bytes de 16 bits w 2 bytes c Memória cache de apenas 1 nível com 4096 bytes de capacidade d Cada linha da CACHE suporta 4 palavras w 4 palavras e CACHE com Mapeamento Direto Responda 30402a Qual é a capacidade máxima da Mem Principal 30402b Quantos blocos existem na Mem Principal de capacidade máxima 30402c Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Principal 30402d Quantas linhas existem na Mem CACHE 30402e Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem CACHE 30402f Qual é o Bloco da Mem Principal que contém os endereços requisitados abaixo e em qual linha da Mem Cache serão alocados 30402f1 0x0FA0 30402f2 0x2FA0 30402f3 0x5321 30402f4 0x6322 30402g Elabore 2 requisições que causam conflito isto é endereços de Blocos diferentes que são mapeados em uma mesma Linha da Mem CACHE OAC 300 Hierarquia de Memórias página 7 8 Exercício 30403 Considere um sistema computacional com as seguintes características a CPU com endereçamento byteabyte com largura de 4 bytes de 32 bits b CPU com palavras com 4 bytes de 32 bits c Memória cache de 2 níveis L1 com 512 bytes de capacidade L2 com 4096 bytes de capacidade d Cada linha da cache suporta L1 4 palavras L2 8 palavras e Caches com mapeamento direto Responda 30403a Qual é a capacidade máxima da Mem Principal 30403b Quantos blocos existem na Mem Principal de capacidade máxima 30403c Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Principal 30403d1 Quantas linhas existem na Mem Cache L1 30403d2 Quantas linhas existem na Mem Cache L2 30403e1 Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Cache L1 30403e2 Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Cache L2 30403f Qual é o Bloco da Mem Principal que contém os endereços requisitados abaixo e em qual linha das Mem Caches serão alocados 30403f1 0x0FA0 30403f2 0x2FA0 30403f3 0x5321 30403f4 0x6322 Exercício 30404 Considere um sistema computacional com as seguintes características a CPU com endereçamento palavraàpalavra a1 largura de endereçamento de 2 bytes de 16 bits b CPU com palavras com 2 bytes de 16 bits c Memória cache de apenas 1 nível com 4096 bytes de capacidade c1 Cada linha da cache suporta 4 palavras d Cache com mapeamento associativo por conjunto de 2 vias d1 Cache implementada como J caches associativas d2 Algoritmo de Substituição usado é o LRU Responda 30404a Qual é a capacidade máxima da Mem Principal 30404b Quantos blocos existem na Mem Principal de capacidade máxima 30404c Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Principal 30404d Quantas linhas existem em cada via da Mem Cache 30404e Qual é o formato da palavra de endereçamento da Mem Cache 30404f Qual é o Bloco da Mem Principal que contém os endereços requisitados abaixo e em qual conjunto e via da Mem Cache serão alocados Executar a alocação na ordem especificada 30404f 1 0x0FA0 30404f 2 0X2FA0 30404f 3 0X03A2 OAC 300 Hierarquia de Memórias página 8 8