Tutorato Architettura degli elaboratori

Architettura degli elaboratori - Tutorato - Dott. Damiano Braga

Architettura degli elaboratori

Tutorato

Dott. Damiano Braga


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Orario• 12 Aprile h. 14.00-16.00 aula F6• 20 Aprile h. 11.30-13.30 aula F6• 10 Maggio h. 14.00-16.00 aula F4• 18 Maggio h. 11.30-13.30 aula F6• 26 Maggio h. 11.30-13.30 aula F6• 7 Giugno h. 14.00-16.00 aula F4


- logica combinatoria- prestazioni- macchine a stati- segnali di controllo

Faremo esercizi su..


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.


SUBI $R4 $R5 OxAB

Che tipo di istruzione è?


Istruzioni MIPS

R registroI immediatoJ jump

rs - registro dell’operando (R)rt - registro dell’operando (R) - destinazione (I)rd - registro destinazione , cioè il risultato dell’opshamt - valore scalamento (shift)funct - codice funzioneimmediate - dato immediato / offsetaddress - indirizzo di salto


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


Per ogni fase dobbiamo verificare il comportamento di ogni segnale e

completare quindi una tabella

PCWriteCondPCWriteIO RDMem ReadMem WriteMem to RegIR writePC SourceALUOPALU SRCAALU SRCBRegWriteRegDest


1) fetch


2) decode


3) execute


3) execute


4) mem


5) write back



SUBI $R4 $R5 OxAB


SUBI $R4 $R5 OxAB


SUBI $R4 $R5 OxAB


SUBI $R4 $R5 OxAB


SUBI $R4 $R5 OxAB


Per esercizio:

- add $R2 $R3 $R4-addi $R2 $R3 200- sw $R2 1000($R3)-beq $R2 $R3 target


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 000. - 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.


un pò di notazione..

-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

diagramma S0

??

??


un pò di notazione..

- 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!!

tabella


?DOMANDE

INIZIAMO


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


f = 2,66 GHz 2,66 x 10^ 9 Hz

Hz = 1/s

1) Periodo di Clock ?

T = 1/ 2,66x10^9 Hz

T circa 3,76 x 10^-10

T = 1

f


2) Tempo di esecuzione programma

A 37%

B 16%

C 47%

Tot istruzioni = 7x10^7

4 cicli di clock

3 cicli di clock

5 cicli di clock



A 7x10^7 * 37% = 25900000 4 cicli di clock

3 cicli di clock

5 cicli di clock

B 7x10^7 * 16% = 11200000C 7x10^7 * 47% = 32900000

tcpu = cicli_clock_cpu

f clock



A 7x10^7 * 37% = 25900000 4 cicli di clock

3 cicli di clock

5 cicli di clock

B 7x10^7 * 16% = 11200000C 7x10^7 * 47% = 32900000

cicli_clock_cpu = N istruz_programma x N avg cicli clock pi



tA =25900000 * 4 4 cicli di clock

3 cicli di clock

5 cicli di clock

2,6 x 10^9

tB =11200000 * 3

2,6 x 10^9

tC =32900000 * 5

2,6 x 10^9



tEXEC = tA+tB+tC = circa 0,078336



A 37%

B 16%

C 47%

Tot istruzioni = 7x10^7

4 cicli di clock

4 cicli di clock

4 cicli di clock



A 7x10^7 * 37% = 25900000 4 cicli di clock

4 cicli di clock

4 cicli di clock

B 7x10^7 * 16% = 11200000C 7x10^7 * 47% = 32900000



tA =25900000 * 4 4 cicli di clock

4 cicli di clock

4 cicli di clock

2,6 x 10^9

tB =11200000 * 4

2,6 x 10^9

tC =32900000 * 4

2,6 x 10^9



tEXEC = tA+tB+tC = circa 0,10764


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.


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