Arquitetura de Computador

1‐)  Indique quais as principais mudanças entre os seguintes modelos de processador:

‐ Mips monociclo:

        Instruções executadas em um ciclo de máquina. As informações são tratadas diretamente no hardware. Arquitetura de Havard.

‐ Mips multiciclo:

        Necessita de mais de um ciclo de clock para executar da instrução, dependendo da instrução utiliza vários ciclos de clock. Arquitetura de Vonn-Neumman.

 ‐ Mips pipeline:

        Utiliza a técnica de execução de várias instruções sobrepostas, levando em consideração a dependência da instrução anterior para a execução da próxima instrução.

2‐) Descreva o nome e a função dos sinais de controle vistos para o Mips.

RegDst, faz a seleção entre gravar os dados no segundo ou terceiro registrador.

RegWrite, Habilita a escrita no banco de Registradores

ALUscrA,

MenRead, Habilita memória para leitura.

MemWrite, Habilita memória para escrita.

MentoReg, Escolhe qual dado será escrito na memória do banco de registradores.

IorD, Seleciona a origem do endereço a ser utilizado na memória de dados, 0 busca a instrução, 1 busca dados.

IRWrite, Habilita a escrita no Registrador da Instrução.

PCWrite, Habilita a escrita no PC.

PCWriteCond, Habilita a escrita do contador de programa caso apenas a flag zero estiver ativa, usado na instrução “BEQ”.

3‐) O que são pipeline Hazards? Descreva cada um dos tipos vistos e as possíveis soluções:

Hazards de estruturais: Significa que o hardware não pode admitir a combinação de instruções que queremos executar no mesmo ciclo de clock. É quando tenta-se o acesso de parte de estrutura do processador e não consegue.

Hazard de Dados: Ocorre quando o pipeline precisa ser interrompido porque uma etapa precisa esperar até que outra etapa seja concluída. Ele surge quando uma instrução depende de uma anterior que ainda está no pipeline.

Hazard de Controle: Vem da necessidade  de tomar uma decisão com base nos resultados de uma instrução enquanto outra está sendo executada. Também pode ser chamada de hazard de desvio.

4‐ O controle de Hazards promoveu alguma mudança no processador? Se sim, quais?

Sim, os Hazards promovem mudanças no hardware. O controle de hazard, ou também chamado de hardware de desvio, nada mais é que uma parte do hardware  que analisa a instrução que está sendo executada e a próxima instrução que será executada, e em caso necessário cria uma bolha ou um stall para  que não haja perda de dados ou travamento do processador.

5‐ Descreva como funciona o sistema de hierarquia de memória de um PC.

A hierarquia de memória é a forma como podemos organizar e definir a função e a utilização de cada um dos possíveis tipos de memória que um computador pode ter. As Memórias mais caras, com maior velocidade e também com os menores tamanhos são as memórias que estão mais próximos ao processador ou até mesmo dentro do processador. Os registradores e e as memórias cache estão mais próximas do processador.

6‐ Descreva cada uma das memórias da hierarquia.

Registers(Registradores): São dispositivos (elementos computacionais) capazes de receber dados, mantê-los armazenados por um curto período de tempo e transferi-los para outro dispositivo, São extremamente rápidos e armazenam grupos reduzidos de bits.

Cache: É um dispositivo interno a um sistema que serve de intermediário entre uma CPU e um dispositivo principal de armazenamento. É uma memória pequena e muito rápida. Contem os dados e/ou instruções mais recentes referenciados pelo processador.

Main Memory ou Memória Ram: É a memória principal que armazenas os programas que estão em execução e os dados utilizados por eles. A CPU processa instruções que são obtidas na RAM e os resultados são retornados à Ram.