Σύγχρονα Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών — Αύγουστος 2024¶
1.png¶
ΘΕΜΑ 1. (1,0 μον.) Θεωρήστε ένα επεξεργαστή που διαθέτει μονάδα επεξεργασίας δεδομένων σταθερής υποδιαστολής που εκτελεί κάθε μία εντολή σε ένα πλήθος κύκλων ρολογιού ανάλογο της πολυπλοκότητας της εντολής. Έχει νόημα στο σύνολο των εντολών του να υπάρχουν και οι δύο κάτωθι εντολές;
LOAD r1, (r2) // \(r1 \leftarrow M(r2)\)
LOAD r1, d(r2) // \(r1 \leftarrow M(d+r2)\)
Επιλέξτε ναι ή όχι και αιτιολογήστε την απάντησή σας το πολύ σε τέσσερες γραμμές.
| ναι | όχι |
|---|---|
Αιτιολόγηση:
Σημείωση: η φωτογραφία περιέχει χειρόγραφες απαντήσεις φοιτητή.
Screenshot_148.png¶
[Λείπει από τη φωτογραφία: η πάνω γραμμή του αποσπάσματος είναι κομμένη· φαίνονται μόνο τα τελευταία λόγια της: «…ακολουθιακό κύκλωμα.»]
Η. Στη μονάδα επεξεργασίας δεδομένων σταθερής υποδιαστολής στην οποία κάθε εντολή εκτελείται σε τόσους κύκλους ρολογιού όσους απαιτείται, η μονάδα ελέγχου είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα. [δυσανάγνωστο: σύμβολο στο τέλος της γραμμής]
Screenshot_from_2024-08-29_10-03-42.png¶
ΘΕΜΑ 4. (1.0 μον.) Για την εκτέλεση μιας διαδικασίας απαιτείται η εκτέλεση της ακολουθίας βημάτων α, β, γ, δ, ε, ζ, η και θ. Τα βήματα αυτά μπορούν να εκτελεστούν από αντίστοιχες μονάδες Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Η και Θ με καθυστέρηση, 9 ns, 8 ns, 6 ns, 10 ns, 8 ns, 5, ns [sic], 7 ns και 20 ns αντίστοιχα.
Έχετε στη διάθεσή σας καταχωρητές που η καθυστέρηση τους είναι 1 nsec.
α. Να σχεδιάσετε το μηχανισμό μερικώς επικαλυπτόμενων λειτουργιών (pipelining) που επιτυγχάνει το μέγιστο ρυθμό ολοκλήρωσης διαδικασιών και γι' αυτό το ρυθμό, τον ελάχιστο χρόνο εκτέλεσης μιας διαδικασίας (latency). Δεν χρειάζεται αιτιολόγηση.
β. Να υπολογίσετε το ρυθμό ολοκλήρωσης διαδικασιών και το χρόνο που απαιτείται για την εκτέλεση μιας διαδικασίας (latency).
γ. Ποια είναι η επιτάχυνση του ρυθμού ολοκλήρωσης διαδικασιών που επιτυγχάνει ο μηχανισμός που σχεδιάσατε (θεωρήστε ότι δεν υπάρχουν καθυστερήσεις λόγω εξαρτήσεων) σε σχέση με μια υλοποίηση που χρησιμοποιεί τις ίδιες μονάδες αλλά δεν υλοποιεί την τεχνική των μερικώς επικαλυπτόμενων λειτουργιών; Αγνοήστε τις αρχικές συνθήκες.