Trabalho Prático 2 - Organização de Computadores 2022 1

BCC266 – Organização de Computadores (2022-01) Departamento de Computação - Universidade Federal de Ouro Preto - MG Professor: Pedro Silva (www.decom.ufop.br/) Trabalho Prático 2 (TP2) - 10 pontos, peso 3,5. - Data de entrega: 14/02/2023 até 13:00. O que vale é o horário do Moodle, e não do seu, ou do meu relógio!!! - Clareza, identação e comentários no código também vão valer pontos. Por isso, escolha cuidadosamente o nome das variáveis e torne o código o mais legível possível. - O padrão de entrada e saída deve ser respeitado exatamente como determinado no enunci- ado. Parte da correção é automática, não respeitar as instruções enunciadas pode acarretar em perda de pontos. - Durante a correção, os programas serão submetidos a vários casos de testes, com caracte- rísticas variadas. - A avaliação considerará o tempo de execução e o percentual de respostas corretas. - Eventualmente serão realizadas entrevistas sobre os estudos dirigidos para complementar a avaliação; - O trabalho é em grupo de até 3 (três) pessoas. - Entregar um relatório. - Os códigos fonte serão submetidos a uma ferramenta de detecção de plágios em software. - Códigos cuja autoria não seja do aluno, com alto nível de similaridade em relação a outros trabalhos, ou que não puder ser explicado, acarretará na perda da nota. - Códigos ou funções prontas específicas de algoritmos para solução dos problemas elencados não são aceitos - Não serão considerados algoritmos parcialmente implementados. - Procedimento para a entrega:. 1. Submissão: via Moodle. 2. Os nomes dos arquivos e das funções devem ser especificados considerando boas práticas de progra- mação. 3. Funções auxiliares, complementares aquelas definidas, podem ser especificadas e implementadas, se necessário. 4. A solução deve ser devidamente modularizada e separar a especificação da implementação em ar- quivos .h e .c sempre que cabível. 5. Os arquivos a serem entregues, incluindo aquele que contém main(), devem ser compactados (.zip), sendo o arquivo resultante submetido via Moodle. 6. Você deve submeter os arquivos .h, .c e o .pdf (relatório) na raiz do arquivo .zip. Use os nomes dos arquivos .h e .c exatamente como pedido. 7. Caracteres como acento, cedilha e afins não devem ser utilizados para especificar nomes de arquivos ou comentários no código. - Bom trabalho! 1 Hierarquia de Memórias Neste trabalho, o aluno entrará em contato com sistemas de memória, particularmente com o sistema cache. O aluno irá adicionar um sistema de cache em três níveis ao TP1, assim como ilustra a Figura 1. A máquina implementada já possui dois níveis de cache. Figura 1: Sistema de memória cache Assim como no TP1, as memórias possuem conteúdos denominados palavras e estas são do tipo inteiro (se quiser, pode usar outros tipos suportados pela linguagem escolhida para fazer o TP). A memória principal é particionada em blocos e a memória cache é particionada em linhas, conforme ilustra a Figura 2. A sua tarefa é simular o mapeamento associativo ou o mapeamento associativo em conjunto para a troca de linhas (e consequentemente palavras) entre as caches e a memória principal (RAM). Não pode ser o mapeamento direto disponibilizado pelo professor. Este serve apenas como base para a construção dos demais. Para substituição de linhas de cache, use pelo menos duas das políticas explicadas pelo professor, como por exemplo FIFO (first-in first-out), LFU (last frequent used) e LRU (last recent used). Por fim, utilize o gerador de instruções, disponível no site da disciplina para as linguagens Java, C++ e Python. Tais geradores simulam as repetições de instruções necessárias para o efetivo resultado das memórias cache. Além das tarefas de implementação, você deve realizar experimentos variando o tamanho das caches e avaliando a quantidade cache hit e cache miss. Na forma de tabelas (Tabela 1 por exemplo), ilustre cache hit e cache miss, assim como tempo hipotético de execução do programa, por exemplo. Altere os tamanhos de cache, o número de caches , o nível de repetição de instruções e as políticas de substituição. Diferente do TP1, no TP2 as memórias (L1, L2, L3 e RAM) não serão mais vetores de inteiros simples, mas sim vetores de blocos no caso da RAM e vetores de linhas no caso das memórias cache. Cada bloco ou cada linha é um vetor de inteiros com um número definido de palavras. Nessa nova máquina, o aluno terá que mudar o acesso à RAM, pois agora há também o acesso às memórias caches. As operações de manipulação de memória serão encapsuladas em uma função chamada MMU (Memory Management Unit) ou em português, Unidade de Controle de Memória). Não há mais um acesso direto à memória, mas sim pela MMU. 2 Figura 2: Sistema de memória em blocos Cache 1 Cache 2 Cache 3 Taxa C1 % Taxa C2 % Taxa C3 % Taxa RAM % Taxa de Disco % Tempo de execução (unidade hipotética) M1 8 16 32 M2 32 64 128 M3 16 64 256 M4 8 32 128 M5 16 32 64 Tabela 1: Exemplo dos resultados Imposições e comentários gerais Neste trabalho, as seguintes regras devem ser seguidas: • Seu programa não pode ter memory leaks (caso a sua linguagem tenha esse problema), ou seja, toda memória alocada pelo seu código deve ser corretamente liberada antes do final da execução. (Dica: utilize a ferramenta valgrind para se certificar de que seu código libera toda a memória alocada) • Um grande número de Warnings ocasionará a redução na nota final. • Implementações diferentes do que foi solicitado serão desconsideradas. O que deve ser entregue • Código fonte pode ser em C/C++, Java ou Python (bem identado e comentado). • Documentação do trabalho (relatório). A documentação deve conter: 3 1. Implementação: descrição sobre a implementação do programa. Não faça “print screens” de telas. Ao contrário, procure resumir ao máximo a documentação, fazendo referência ao que julgar mais relevante. É importante, no entanto, que seja descrito o funcionamento das principais funções e procedimentos utilizados, bem como decisões tomadas relativas aos casos e detalhes de especificação que porventura estejam omissos no enunciado. Muito importante: os códigos utilizados na implementação devem ser inseridos na documentação. 2. Impressões gerais: descreva o seu processo de implementação deste trabalho. Aponte coisas que gostou bem como aquelas que o desagradou. Avalie o que o motivou, conhecimentos que adquiriu, entre outros. 3. Análise: deve ser feita uma análise dos resultados obtidos com este trabalho. Você também deve analisar a ordem de complexidade do seu código. 4. Conclusão: comentários gerais sobre o trabalho e as principais dificuldades encontradas em sua implementação. 5. Formato: PDF ou HTML. Como deve ser feita a entrega Verifique se seu programa compila e executa na linha de comando antes de efetuar a entrega. Quando o resultado for correto, entregue via Moodle até a 14/02/2023 até 13:00 um arquivo .ZIP. Esse arquivo deve conter: (i) os arquivos .c e .h utilizados na implementação, (ii) instruções de como compilar e executar o programa no terminal, e (iii) o relatório em PDF (não esqueça de colocar seu nome e do grupo no relatório pois o Moodle renomeia os arquivos enviados). Detalhes da implementação O código-fonte deve ser modularizado corretamente. A separação das operações em funções e procedi- mentos está a cargo do aluno, porém, não deve haver acúmulo de operações dentro uma mesma função/pro- cedimento. 4