Tiempo M1

1. Sean las máquinas M1, con un reloj de 40 MHz, y M2 con un reloj de 50 MHz.
Consideremos los siguientes programas S1 y S2:
Programa
S1
S2
#Instrucciones M1 Tiempo M1
2*108
10 segundos
3 segundos
107
#Instrucciones M2
1,6*108
4*108
Tiempo M2
5 segundos
4 segundos
Calcular el CPI para los dos programas para las dos máquinas.
2. Supongamos ahora que ambas máquinas M1 y M2 son implementaciones del mismo
ISA (el AP-ISA). Existen cuatro tipos de instrucciones en el ISA, y estos son las medias
para cada tipo de instrucción para cada máquina.
Clase
A
B
C
D
A
B
C
D
Máquina
M1
M1
M1
M1
M2
M2
M2
M2
CPI de la clase
1
2
3
4
2
2
4
4
Definamos el rendimiento de pico como la frecuencia más rápida a la que una máquina
podría ejecutar una secuencia de instrucciones seleccionadas para maximizar esa
frecuencia. Calcular los rendimientos de pico de ambas máquinas en instrucciones por
segundo.
3. Calcular el rendimiento de M1 y M2 para el programa EQ, en el cual la mezcla de
instrucciones por clase está distribuida uniformemente (25% por clase).
4. ¿Cuál debería ser la frecuencia de reloj de la máquina mas lenta en EQ para igualar a la
mas rápida?.
5. Analizar el rendimiento de las siguientes máquinas, una con hardware especializado
para operaciones de coma flotante y otra sin él.
Para ello, considerar la mezcla del siguiente programa P:
Operación
Multiplicación en coma flotante
Suma en coma flotante
División en coma flotante
Instrucciones de aritmética entera
%
10%
15%
5%
70%
La máquina MFP tiene el hardware especializado de coma flotante, y la cantidad de
ciclos que toma cada instrucción es la siguiente:
Operación
Multiplicación en coma flotante
Suma en coma flotante
División en coma flotante
Instrucciones de aritmética entera
# Ciclos
6
4
20
2
La máquina MNFP no tiene el hardware especializado y por lo tanto debe
implementarlas en software. Todas las instrucciones de aritmética entera tardan dos
ciclos de reloj. La cantidad de instrucciones de aritmética entera necesarias para
implementar las operaciones de coma flotante están en la siguiente tabla:
Operación
Multiplicación en coma flotante
Suma en coma flotante
División en coma flotante
# Inst
30
20
50
Suponiendo un reloj de 100 MHz para ambas máquinas, calcular el rendimiento en
MIPS nativos para las dos para el programa P.
6. Si la máquina MFP ejecuta 300.000.000 de instrucciones para el programa P, calcular la
cantidad de instrucciones que ejecutaría MNFP. ¿Cuál debería ser la frecuencia de reloj
de MFNP para igualar en rendimiento a MFP sobre P?