Avaliação sobre Caminho de Dados, Pipeline, Cache e Listas Ligadas

2ª Avaliação 1 25 Construa o caminho de dados datapath de um processador monociclo ou multiciclo sem pipeline considerando que você tem a sua disposição os seguintes módulos registradores multiplexadores memórias banco de registradores somadores ULA e o que mais você achar necessário O processador deve ser capaz de implementar as seguintes instruções do mips store load instruções aritméticas add sub etc beq e jr Explique passo a passo como uma instrução jr seria executada neste processador 2 15 A seguinte sequência de instruções lógicas e aritméticas será executada por um processador em pipeline de 5 estágios busca da instrução leitura de registradores execução acesso à memória e escrita de registradores A sequência no entanto apresenta conflito de dados O pipeline foi implementado sem hardware adicional para a resolução de conflitos mas os valores dos registradores podem ser escritos na primeira metade do ciclo e lidos na segunda metade Indique e explique quais dessas alternativas podem ser utilizadas para resolver o conflito Caso uma alternativa não possa ser usada explique o porquê I A troca de posição entre as instruções or e add soluciona o conflito de dados II A troca de posição entre as instruções add e and soluciona o conflito de dados III A inserção de uma operação nop sem operação entre add e mul soluciona o conflito de dados 3 15 As memórias cache são usadas para diminuir o tempo de acesso à memória principal mantendo cópias de seus dados Uma função de mapeamento é usada para determinar em que parte da memória cache um dado da memória principal será mapeado Considerando os mapeamentos direto totalmente associativo e associativo por conjuntos cite as vantagens e desvantagens de cada função de mapeamento bem como a necessidade de algoritmos de substituição em cada uma delas 3 15 A lista ligada imagem abaixo é uma das estruturas de dados mais conhecidas em programação Ela é composta por várias células que estão interligadas através de ponteiros ou seja cada célula possui um ponteiro que aponta para o endereço de memória da próxima célula Desse modo as células da estrutura não precisam estar em posições contíguas da memória Isso faz com que a estrutura se torne dinâmica pois há qualquer momento é possível alocar uma nova célula e mudar os ponteiros das células já existentes de modo que a nova célula seja inserida na estrutura com êxito na posição desejada pelo programador Do ponto de vista apenas cache dica considerando a localidade espacial explique qual das duas funções é a mais lenta e por quê função A Lê e soma todos os elementos de um array de N posições retornando o resultado somatório função B Lê e soma todos os elementos de uma lista ligada com N elementos retornando o resultado somatório 4 10 pt Considere uma cache cujo os endereços de acesso à memória são subdivididos de acordo com a figura baixo Qual o tamanho de cada bloco na cache em bytes e quantos blocos ou linhas a cache possui 31 14 12 3 2 0 3 Tag 19 bits 4 Índice 10 bits 5 Byte offset 3 bits 5 10 Explique os principais propósitos da memória virtual e seu funcionamento 6 10 Em comparação a um processador com pipeline explique como um processador superscalar acelera a execução das intrudções em um processador