Paipelin

PROBLEMAS SOBRE PIPELINE


1. Se tiene un computador con un procesador de 800 MHz y un pipeline de 5 fases (IF, ID, ALU, MEM, WB), todas las fases tienen la misma duración equivalente a un T. Se desea ejecutar el siguiente programa en lenguaje ensamblador:

MOV AX, 2000H ; AX  2000h
MOV BX, 4508H ; BX  4508h
SUB AX, BX ; AX  AX - BX
XOR BX, AX ; BX  BX (XOR) AX
MOV DX, 73E2H ;DX  73E2h
OR DX, 0F05H ; DX  DX (OR) 0F05h
MOV CX, 0A4F4H ; CX  A4F4h
MOV AX, 1234H ; AX  1234h
AND DX, CX ; DX  DX (AND) CX
SUB CX, AX ; CX  CX - AX
MOV CX, 2345H ; CX  2345h
MUL CX ; DX:AX  AX * CX
ADD DX, 500H ; DX  DX + 500h

a) (2.5 ptos) Calcule el número de ciclos empleado y el tiempo de ejecución del programa. Justifique su respuesta empleando un gráfico.
b)(2.5 ptos) Proponga un arreglo para eliminar las dependencias de datos en el pipeline y así mejorar el tiempo de ejecución del programa. ¿Cuál sería el nuevo número de ciclos empleado y su tiempo de ejecución? Justifique su respuesta empleando un gráfico.










Pregunta 1. (4 puntos)

Considere dos procesadores, uno súper escalar y otro súper segmentado, el procesador superescalares de grado 4 y el procesador supersegmentazo divide su trabajo en 20 etapas.

A


B




a. (2 puntos) Si el tiempo en el que se desarrolla una instrucción es el mismo para ambos, indique la relación de frecuencias de reloj entre ambos (la frecuencia de reloj de A es X veces mayor a la de B), así como la productividad de ambos (en teoría, A produce Z resultados por unidad de tiempo,en tanto que B produce W resultados por unidad de tiempo).

b. (2 puntos) Discuta brevemente, las razones que lo llevarían a decantar por uno u otro esquema para trabajar con uno de los diseños, fundamentando claramente su respuesta.




Pregunta 2. (4 puntos)

La súper escalaridad es una característica que consiste en la replicación de unidades de ejecución con el fin de mejorar laproductividad y el rendimiento; de acuerdo a esta afirmación, se pide responder a las siguientes preguntas:

a. (1 punto) ¿Un procesador con dos núcleos (por ejemplo un Core2duo o un Pentium D) puede ser considerado súper escalar? Sustente.

b. (1 punto) La multiplicidad de recursos permite la ejecución en paralelo de más instrucciones; ¿es esto el único hecho que garantiza que obtendremos así unmayor rendimiento o hace falta considerar otros aspectos?

c. (1 punto) Un procesador Pentium 4 con HT es un procesador capaz de ejecutar dos hilos independientes en un tiempo menor al que consumiría un procesador Pentium 4 que no cuenta con dicha tecnología; se pide explicar de un modo sencillo esta situación. Asuma que ambos procesadores operan a frecuencias de reloj muy similares.

d. (1punto) ¿Es posible pensar que un procesador súper escalar y súper segmentado (tal como un Pentium D) es necesariamente un procesador de alto rendimiento y eficiencia? ¿qué argumentos podría ofrecer a favor o en contra de este argumento? (por ejemplo, como saldría de compararlo contra un Core2duo).

2. Considere un programa que genera una secuencia de 500,000 instrucciones mayoritariamentearitmético lógicas y sin considerar saltos.
a) Determine el tiempo de ejecución del programa en un CPU segmentado en 5 etapas con un ciclo de reloj de 1.5ns.
b) Determine el Speedup alcanzado, al ejecutar el mismo programa en un CPU superescalar grado 2, con 5 etapas por instrucción, con un ciclo de reloj de 2ns.

Asuma que la ejecución del programa se realiza en ambos casos, sin detenciones de ningúntipo (no existen riesgos).

3. Responda brevemente las siguientes preguntas:
e. (2.5 puntos) Una unidad de control microprogramada contiene secuencias dentro de una pequeña memoria; esta aproximación ahorra pasos en el diseño de un microprocesador puesto que se puede replicar el mismo con soporte para diferentes juegos de instrucciones o incorporar mejoras posteriores entre diferentes...