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AC - Problemas Tema 1, Ejercicios de Arquitectura de ordenadores

Asignatura: Arquitectura de Computadors, Profesor: Carlos Álvarez, Carrera: Enginyeria Informàtica, Universidad: UPC

Tipo: Ejercicios

2015/2016

Subido el 11/07/2016

danielgarcia5664
danielgarcia5664 🇪🇸

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Problemas Tema 1
Problema 1. (1) Texe, CPI, F, Tc, Num instrucciones dinámicas
a) Tc A = 1
2 ∗ 109Hz = 5 1010 s Tc B = 1
3 ∗ 109Hz = 3.33 1010 s
b) Texe A = (2 106 instrucciones) (1.2 ciclos
instrucción) ( 1
2 ∗ 109Hz ) = 1.2 10−3 s
Texe B = (2 106 instrucciones) (1.5 ciclos
instrucción) ( 1
3 ∗ 109Hz ) = 1 10−3 s
c) 1 s = (N instrucciones) (1.5 ciclos
instrucción) ( 1
3 ∗ 109Hz ) N = 2 109 instrucciones
d) 1
Texe A = 1.25 (A es un 25% más rapido que B) Texe A = 0.8 s
0.8 s = (N instrucciones) (1.2 ciclos
instrucción) ( 1
2 ∗ 109Hz ) N = 1.33 109 instr.
e) (4 bytes
instrucción) (1.33 109 instrucciones)= 5.32 109 bytes
Problema 2. (2) Texe, Ley de Amdahl, SpeedUp, Capacidad de abstracción
a) Texe = (106∗ 2 + 109∗ 3 + 109∗ 4) ciclos
1 ∗ 109Hz = 7 s
b) En cálculo, ya que de las 2 * 109 instrucciones dinámicas, 1.98 * 109 son de cálculo y
2 * 107 son de acceso a memoria.
c) Texe fase 3 = (109∗ 4) c iclos
1 109Hz = 4 s 4
Nuevo Texe fase 3 = 1.25 Nuevo Texe fase 3 = 3.2 s
Texe = (106∗ 2 + 109∗ 3) ciclos
1 ∗ 109Hz + 3.2 s = 6.2 s
Speedup = 7
6.2 = 1.12903 (12.9 %)
d) 2 ciclos / instrucción según el enunciado. Para que la fase 1 tardase la mitad de tiempo
en ejecutarse, las instrucciones de acceso a memoria deberían ser el doble de rápidas, por
lo que el CPI debería ser de 1 ciclo / instrucción.
e) Mejorando las instrucciones de acceso a memoria, no podríamos reducir a la mitad el
tiempo de ejecución del programa porque éstas representan un 1 % del total de
instrucciones dinámicas (apartado b).
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Problemas Tema 1

Problema 1. (1) Texe, CPI, F, Tc, Num instrucciones dinámicas

a) Tc A = (^) 2 ∗ 10^19 Hz = 5 ∗ 10−10^ s Tc B = (^) 3 ∗ 10^19 Hz = 3.33 ∗ 10−10^ s

b) Texe A = (2 ∗ 10^6 instrucciones) ∗ (1.2 (^) instrucciónciclos ) ∗ ( (^2) ∗ 1019 Hz ) = 1. 2 ∗ 10 −^3 s

Texe B = (2 ∗ 10^6 instrucciones) ∗ (1.5 (^) instrucciónciclos ) ∗ ( (^3) ∗ 1019 Hz ) = 1 ∗ 10 −^3 s

c) 1 s = (N instrucciones) ∗ (1.5 (^) instrucciónciclos ) ∗ ( (^3) ∗ 1019 Hz ) N = 2 ∗ 109 instrucciones

d) (^) Texe A^1 = 1.25 (A es un 25% más rapido que B) Texe A = 0.8 s

0.8 s = (N instrucciones) ∗ (1.2 (^) instrucciónciclos ) ∗ ( (^2) ∗ 1019 Hz ) N = 1. 33 ∗ 109 instr.

e) (4 (^) instrucciónbytes ) ∗ (1.33 ∗ 10^9 instrucciones) = 5.32 ∗ 10^9 bytes

Problema 2. (2) Texe, Ley de Amdahl, SpeedUp, Capacidad de abstracción

a) Texe = (

(^6) ∗ 2 + 10 (^9) ∗ 3 + 10 (^9) ∗ 4) ciclos 1 ∗ 10^9 Hz = 7 s

b) En cálculo, ya que de las 2 * 10^9 instrucciones dinámicas, 1.98 * 10^9 son de cálculo y 2 * 10^7 son de acceso a memoria.

c) Texe fase 3 = (

(^9) ∗ 4) ciclos 1 ∗ 10^9 Hz = 4 s^

4 Nuevo Texe fase 3 = 1.25^ Nuevo Texe fase 3 = 3.2 s

Texe = (

(^6) ∗ 2 + 10 (^9) ∗ 3) ciclos 1 ∗ 10^9 Hz + 3.2 s = 6.2 s

Speedup = (^) 6.2^7 = 1.12903 … (12.9 %)

d) 2 ciclos / instrucción según el enunciado. Para que la fase 1 tardase la mitad de tiempo en ejecutarse, las instrucciones de acceso a memoria deberían ser el doble de rápidas, por lo que el CPI debería ser de 1 ciclo / instrucción.

e) Mejorando las instrucciones de acceso a memoria, no podríamos reducir a la mitad el tiempo de ejecución del programa porque éstas representan un 1 % del total de instrucciones dinámicas (apartado b).

Problema 6. (2) CPI, MIPS, MFLOPS, Amdahl

a) CPI = 2 ∗ 0.3 + 5 ∗ 0.3 + 7 ∗ 0.15 + 3 ∗ 0.15 + 4 ∗ 0.1 = 4 c/i

b) MIPS = (^106) ∗ 4 ∗^1 2∗ 10^9

= 500 MFLOPS = (500 ∗ 0.15) ∗ 2 = 150

c) CPI = 5 ∗ (0.3 − 0.25 ∗ 0.3) + 2 ∗ (0.3 − 0.15 ∗ 0.3) + 7 ∗ 0.15 + 3 ∗ 0.15 + 4 ∗ 0.10.88 = 4.02 c/i

Speedup = 4 ∗ 0.5 ∗ 10

− 0.88 ∗ 4.02 ∗ (0.5 + 0.05 ∗ 0.5) ∗ 10−9^ = 1.07686 … (7.69 %)

d) MIPS = (^106) ∗ 4.02 ∗ 0.525 ∗ 10^1 −9 = 473.82 MFLOPS = (473.82 ∗ 0.15) ∗ 2 = 142.

Problema 9. (2) Coste, Energía, Consumo, Sostenibilidad

a) Coste dado = (^) 0.75 ∗^23700 200

b) 63200200 ∗ 0.75 ∗ 0.92 = 218 dados

c) Coste circuito integrado = 100 + 200.92 = 130.43 €

Para obtener un 50% de beneficio ∶ 130.43 ∗ 1.5 = 195.65 €

d) Procesador viejo ∶ E = P ∗ t = 7200 ∗ 50 + 25200 ∗ 10 = 612 ∗ 10^3 díaJ = 223.38 (^) añoMJ

Procesador nuevo ∶ E = P ∗ t = 7200 ∗ 40 + 25200 ∗ 5 = 414 ∗ 10^3 díaJ = 151.11 (^) añoMJ

e) (^) 223.38 − 151.11^200 = 2.77 años

f) Procesador viejo ∶ E = 36000 ∗ 50 + 50400 ∗ 10 = 2.3 ∗ 10^6 díaJ = 840.96 (^) añoMJ

Procesador nuevo ∶ E = 36000 ∗ 40 + 50400 ∗ 5 = 1. 69 ∗ (^106) díaJ = 617. (^58) añoMJ

g) (^) 840.96 − 617.58^200 = 0.895 años

h) Usar los procesadores nuevos.

i) Porque consume más memoria y placa base.

j) Conjunto viejo ∶ E = 7200 ∗ 100 + 25200 ∗ 30 + 54000 ∗ 10 = 2 ∗ 10^6 díaJ = 735.84 (^) añoMJ

Conjunto nuevo ∶ E = 7200 ∗ 80 + 25200 ∗ 20 + 54000 ∗ 5 = 1.35 ∗ 10^6 díaJ = 492.75 (^) añoMJ