Tutorato Architettura degli elaboratori

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1 Tutorato Architettura degli elaboratori Dott. Damiano Braga

2 Before we start.. Orario 12 Aprile h aula F6 20 Aprile h aula F6 10 Maggio h aula F4 18 Maggio h aula F6 26 Maggio h aula F6 7 Giugno h aula F4 damiano.braga@student.unife.it

3 Faremo esercizi su.. - logica combinatoria - prestazioni - macchine a stati - segnali di controllo

4 Si completi la tabella sul retro del foglio con i valori dei segnali di controllo relativi alla realizzazione del processore MIPS descritta in figura per eseguire l istruzione SUBI $R4 $R5 OxAB SUBI prende il valore OxAB (in 32 bit) e lo sottrae a ciò che è contenuto in R5, a quel punto mette il risultato in R4.

5 SUBI $R4 $R5 OxAB Che tipo di istruzione è?

6 Istruzioni MIPS R registro I immediato J jump rs - registro dell operando (R) rt - registro dell operando (R) - destinazione (I) rd - registro destinazione, cioè il risultato dell op shamt - valore scalamento (shift) funct - codice funzione immediate - dato immediato / offset address - indirizzo di salto

7 SUBI $R4 $R5 OxAB Che tipo di istruzione è? E di tipo I (immediato) Dobbiamo scomporre l istruzione in più fasi: - fetch - decode -execute -mem -write back

8 Per ogni fase dobbiamo verificare il comportamento di ogni segnale e completare quindi una tabella PCWriteCond PCWrite IO RD Mem Read Mem Write Mem to Reg IR write PC Source ALUOP ALU SRCA ALU SRCB RegWrite RegDest

9 1) fetch

10 2) decode

11 3) execute

12 3) execute

13 4) mem

14 5) write back

15

16 SUBI $R4 $R5 OxAB

17 SUBI $R4 $R5 OxAB

18 SUBI $R4 $R5 OxAB

19 SUBI $R4 $R5 OxAB

20 SUBI $R4 $R5 OxAB

21 Per esercizio: - add $R2 $R3 $R4 -addi $R2 $R sw $R2 1000($R3) -beq $R2 $R3 target

22 Si consideri una macchina a stati che realizzi un contatore a 3 bit, controllata da 2 bit c0 e c1. -Se c0=c1=0 la macchina transisce allo stato associato al valore Se c0=1 e C1=0 +1 -Se c0=c1=1 la macchina rimane nello stato corrente. -Se c0=0 e c1=1 la macchina incrementa di 2 il contatore Si descriva la macchina tramite tabella di verità e diagramma a bolle.

23 un pò di notazione..?? diagramma S0?? -Ogni stato è un tondino -Ogni tondino ha una o più frecce uscenti ed eventualmente una o più frecce entranti -La freccia rappresenta la transizione dello stato -La notazione deve essere chiara e COERENTE

24 un pò di notazione.. tabella - riporta i segnali di controllo, stato attuale e stato futuro - per ogni stato bisogna riportare tutte le possibili transizioni! - PRESENTE e FUTURO ma MAI PASSATO!!

25 DOMANDE? INIZIAMO

26 Un processore ha un clock di frequenza 2,66 GHz. Un programma lanciato su tale proc esegue 7x10^7 istruzioni. il 37% di tali istruzioni viene eseguito in 4 cicli di clock ognuna. Il 16% viene eseguito in 3 ognuna. le rimanenti vengono eseguite in 5 cicli di cock ognuna. Si calcoli: - Periodo di clock del processore - Tempo necessario per esecuzione del programma - Tempo necessario per esecuzione del programma se tutte le istruzioni impiegano 4 cicli di clock ognuna

27 f = 2,66 GHz 2,66 x 10^ 9 Hz Hz = 1/s 1) Periodo di Clock? T = 1/ 2,66x10^9 Hz T = 1 f T circa 3,76 x 10^-10

28 2) Tempo di esecuzione programma Tot istruzioni = 7x10^7 A 37% B 16% C 47% 4 cicli di clock 3 cicli di clock 5 cicli di clock

29 2) Tempo di esecuzione programma A 7x10^7 * 37% = cicli di clock B 7x10^7 * 16% = cicli di clock C 7x10^7 * 47% = cicli di clock tcpu = cicli_clock_cpu f clock

30 2) Tempo di esecuzione programma A 7x10^7 * 37% = cicli di clock B 7x10^7 * 16% = cicli di clock C 7x10^7 * 47% = cicli di clock cicli_clock_cpu = N istruz_programma x N avg cicli clock pi

31 2) Tempo di esecuzione programma ta = tb = * 4 4 cicli di clock 2,6 x 10^ * 3 3 cicli di clock 2,6 x 10^9 tc = * 5 2,6 x 10^9 5 cicli di clock

32 2) Tempo di esecuzione programma texec = ta+tb+tc = circa 0,078336

33 3) Tempo di esecuzione programma Tot istruzioni = 7x10^7 A 37% B 16% C 47% 4 cicli di clock 4 cicli di clock 4 cicli di clock

34 3) Tempo di esecuzione programma A 7x10^7 * 37% = cicli di clock B 7x10^7 * 16% = cicli di clock C 7x10^7 * 47% = cicli di clock

35 3) Tempo di esecuzione programma ta = tb = * 4 4 cicli di clock 2,6 x 10^ * 4 4 cicli di clock 2,6 x 10^9 tc = * 4 2,6 x 10^9 4 cicli di clock

36 3) Tempo di esecuzione programma texec = ta+tb+tc = circa 0,10764

37 Si ha a disposizione una funzione f(a,b,c) chiamata funzione di maggioranza. La funzione assume significato quando vi è una maggioranza di bit a 1. Si determini la tabella di verità di f e di f negata e si semplifichi a scelta una delle due funzioni. Si disegni poi il circuito risultante.

38 DOMANDE? INIZIAMO