Examen: Parcial 1:2024_10_14:GISAM - myTeachingURJC/Arq-computadores-01 GitHub Wiki

Examen Parcial 1: 2024-10-14. GISAM

  • Tiempo: 50 minutos
  • Tipo de examen: Presencial. Realizado a través de Aula Virtual. Acceso a la wiki (Internet)
  • Temario: S1-S4

Contenido

Enunciado

El examen se ha realizado a través de Aula virtual. Tiene dos partes: Test y un problema

Test (5 ptos)

  • Realizado a través de Aula virtual
  • 10 preguntas tipo test
  • Las respuesats incorrectas restan un 25% del valor de la pregunta
  • Solución disponible en Aula virtual

Problema (5 ptos): Rendimiento

Tenemos un computador con un procesador de frecuencia 2Ghz. Para evaluar su rendimiento se utiliza un programa de prueba que tiene 2 Millones de instrucciones. El CPI del procesador es de 2.0, con este programa de pruebas

a) Calcula el tiempo que tarda el procesador en ejecutar el programa de prueba

Nos gustaría mejorar el rendimiento. Tenemos dos opciones. Opción A: Hacerlo por hardware. Opción B: Hacerlo por software

Evaluamos primero la Opcion A. El Ingeniero hardware nos reporta que puede mejorar el CPI
del procesador en un 20%, pero entonces la frecuencia disminuye en un 20%

b) Calcula el tiempo que tarda el procesador en ejecutar el programa de prueba con las modificaciones indicadas por el ingeniero Hardware (Opción A).

Por otro lado tenemos la Opción B: Una empresa externa nos ofrece un compilador, que según ellos, aumentará el rendimiento. Nos proporcionan los siguientes datos:

  • Al compilar el programa de prueba se obtienen un 10% más de instrucciones que con el compilador original
  • El procesador tiene 3 tipos de instrucciones (tipos 1, 2 y 3), cada con los siguientes CPIs
Tipo CPI
1 3
2 2
3 1
  • Al compilar el programa de prueba con este compilar, se obtiene la siguiente distribución de instrucciones: 20% de tipo 1, 20% de tipo 2 y 60% de tipo 3

c) Calcula los ciclos que tarda en ejecutarse el programa con este compilador (Opción B)

d) Calcula el tiepo que tarda el programa, con este compilador (Opción B)

e) Calcula el rendimiento relativo del procesador frente a las opciones A y B. ¿Qué opción elegirías? Justifícalo

Solución al problema

a) El tiempo que nos piden es el tiempo de CPU, que se calcula aplicando directamente la fórmula del rendimiento clásico:

  • $T_{cpu} = \frac{I.CPI}{F}=\frac{2.10^6.2}{2 Ghz}=\frac{2.10^6.2}{2.10^{9}Hz}=\frac{2.10^{-3}}{Hz} = 2 ms$

b)

  • El CPI mejora en un 20%: $CPI_A = CPI - 0.2CPI = 0.8CPI = 1.6$
  • El CPI aumenta en un 20%: $CPI_A = CPI + 0.2CPI = 1.2CPI = 2.4$ (opción también válida)
  • La frecuencia cae un 20%: $F_A = F - 0.2F = 0.8F = 1.6 Ghz$

[!Note] Había una errata en el enunciado que se hizo en el examen. La corrección inicial se hizo suponiendo un aumento del CPI del 20%. Por tanto se dan por válidas ambos cálculos: Uno con un CPI que se incrementa en un 20% y otro con el CPI que se decrementa un 20%

Con estos datos recalculamos el tiempo de cpu de la opción A

  • $T_{cpu_A} = \frac{I.CPI_A}{F_A} = \frac{2.10^6 * 1.2CPI}{0.8F} = 3 ms$
  • $T_{cpu_A} = \frac{I.CPI_A}{F_A} = \frac{2.10^6 * 0.8CPI}{0.8F} = 2 ms$ (Opción también válida)

c)

  • Hay un 10% más de instrucciones: $I_B = 1.1I$
  • $ciclos_B = I_B.CPI_B = 1.1I (0.2 * 3 + 0.2 * 2 + 0.6 * 1) = 3.52$ Millones de ciclos

d)

  • $T_{cpu_B} = \frac{ciclos_B}{F} = \frac{3.52 * 10^6}{2 GHz} = 1.76 ms$

e) Comparamos el procesador original con las dos opciones de mejora (Opción A y Opción B)

  • Opcion A:

$n_A = \frac{R_o}{R_A} = \frac{T_{cpu_A}}{T_{cpu}} = \frac{3}{2} = 1.5$
El original es 1.5 veces mejor!!!! (No hay mejora por usar la opción A)

$n_A = \frac{R_o}{R_A} = \frac{T_{cpu_A}}{T_{cpu}} = \frac{2}{2} = 1$ (Opción también válida)
El original es exactamente igual que con la opción A

  • Opcion B:

$n_B = \frac{R_o}{R_B} = \frac{T{cpu_B}}{T_{cpu}} = 0.88$

Como obtenemos un valor menor a 1, lo ponemos en forma normalizada (el rendimiento es siempre mayor o igual a 1 por defeinición). Le damos la vuelta:

$n_B = \frac{R_B}{R_o} = \frac{1}{0.88} = 1.14$

La opción B tiene 1.14 veces mejor rendimiento!!

Elegiría la opción B (Software), que mejora el rendimiento en 1.14!

Autores

Licencia

Enlaces