Super Examen Arquitectura De Computadores

1 Rendimiento y Diseño de Instrucciones, 50 pts
En el grupo de diseño de hardware de la compañía XYZ Inc. se le ha contratado como arquitecto(a) de computadores con el _n de evaluar cuatro diseños de una versión próxima del procesador de venta principal de la empresa. Dos factores son esenciales: rendimiento y costo. La decisión de implementar la siguiente versión del silicio debe tratar deminimizar tanto el tiempo de ejecución como el tamaño del programa, pero manteniendo un costo aceptable con respecto a los resultados. El tiempo de duración de un ciclo de reloj no cambia a través de las opciones presentadas. La familia de procesadores implementa 4 instrucciones:

_ Aritméticas: add, sub, mul, div, _ Control: branch, cmp _ Memoria: str, ldr La arquitectura original, llamada IC1, escontrastada con las tres opciones presentadas a continuación en términos tanto de su CPI como de su BPI (CPI, BPI) para cada una de las instrucciones anteriores.

Los costos al final de la tabla indican cuánto cuesta el cambio en el CPI y el cambio en el BPI de manera separada. Además, para evaluar cualquier arquitectura nueva XYZ Inc. ha desarrollado un conjunto de tres benchmarks que lepermite evaluar su desempeñó. Para cada programa se ha cuantificado la frecuencia de aparición de tipos de instrucciones, y en cada tipo de instrucciones existe una cantidad bien distribuida de cada una de ellas (ejemplo: en las instrucciones de control aparecen tantos branch como cmp). El benchmark BM1 se toma como base, y este requiere 245760 bytes de almacenamiento y toma 1680000ms al ejecutarse enla arquitectura IC1. Este programa representa una aplicación típica interactiva. IC2 es un programa de cálculo numérico agresivo, e IC3 es un servidor Web de correo con fuerte acceso a memoria. La siguiente tabla muestra cada uno de los porcentajes de acuerdo a cada benchmark.

Su trabajo es determinar cuál es la mejor arquitectura para cada uno de los tres tipos de aplicaciones anteriores conrespecto al costo. Para efectuar esto, responda las siguientes preguntas:

1.1)

¿Cuál arquitectura tiene mejor CPI global?  IC1: 1+1+1+1+1+1+1+1 = 8 suma de los CPI. CPI global: 8/8= 1  IC2: 1+1+3+3+1+1+2+2= 14 suma de los CPI. CPI global: 14/8= 1.75  IC3 2+2+2+2+2+2+2+2=16 suma de los CPI. CPI global: 16/8= 2  IC4 2+2+2+4+1+2+3+3=19 sume de los CPI. CPI global: 19/8= 2.375

R// Laarquitectura que tiene mejor CPI global es la IC1 con CPI = 1
1.2) ¿Cuál arquitectura tiene mejor BPI global?  IC1: 4+4+4+4+4+4+4+4= 36 suma de los BPI. BPI global: 36/8= 4  IC2: 2+2+4+4+2+2+4+4= 24 suma de los BPI. BPI global: 24/8= 3 3+3+3+3+3+3+3+3= 24 suma de los BPI. BPI global: 24/8= 3 2+2+1+1+3+1+3+3= 16 suma de los BPI. BPI global: 16/8= 2

 IC3:

 IC4:

R// La arquitectura quetiene mejor BPI global es IC4.

1.3)

¿Cuál arquitectura tiene una mejor relación entre el CPI global y el costo?

   

IC1: IC2: IC3: IC4:

2.4/1= 2.4 1.3/1.75= 0.74 1/2= 0.5 1.8/2.37 =0.75

R// La arquitectura que tiene mejor relación entre el CPI global y el costo es la IC3.

1.4)

¿Cuál arquitectura tiene una mejor relación entre el BPI global y el costo?

IC1: IC2: IC3:IC4:

0.8/4= 0.2 1.2/3= 0.4 1/3= 0.3 1.4/2= 0.7

R// La arquitectura que tiene mejor relación entre el BPI global y el costo es la IC1.

1.5)

¿Cuánto tiempo dura el ciclo de reloj? Use los datos de IC1 y los de BM1 para obtener esta información.

R// El ciclo de reloj dura 27.343 ms

1.6)

¿Cuál es el tiempo de ejecución de los programas BM2 y BM3 en la arquitectura IC1?

Como en elprograma BM1 es tomado como base y el CPI para la arquitectura IC1 todas las instrucciones se realizan en 1 ciclo. De igual forma para los programas BM2 y BM3 el tiempo total de ejecución del programa va a ser de 1680000ms. 1.7) ¿Cuál es el tiempo de ejecución de los programas BM1, BM2 y BM3 en las arquitecturas IC2, IC3 e IC4?

Para IC2:
Para BM1 en la arquitectura IC2:

IC aritmética =...