a) Calcule o valor médio de CPI apresentado na execução deste programa P, utilizando-se C1 sem e com otimização.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Sistemas de Computação Profa.: Simone Martins Lista 1 1. Um programa P foi compilado com um compilador C1 e executado em um processador M1, e verificouse que foram executadas 200 instruções com a seguinte distribuição: 15% das instruções executadas foram de armazenamento na memória, 20% para leitura de dados da memória, 25% para desvio, 30% para soma e subtração com inteiros, 5% para deslocamento de inteiros e 5% para multiplicação de inteiros. As instruções de leitura de dados da memória requerem 2 ciclos de relógio para sua execução, as de desvio, 4 ciclos, as de soma e subtração, deslocamento e armazenamento na memória 1 ciclo e a de multiplicação de inteiros 10 ciclos. O relógio desta máquina possui frequência de 1GHz. O mesmo programa foi recompilado com uma opção de otimização para converter multiplicações em sequencias de deslocamento e soma com semântica equivalente. Verificou-se que, utilizando esta opção de otimização na nova execução do programa P, 50% das instruções de multiplicação executadas anteriormente foram executadas como uma sequencia de 3 instruções deslocamento/soma. As outras 50% continuaram a ser executadas como instruções de multiplicações de inteiros. a) Calcule o valor médio de CPI apresentado na execução deste programa P, utilizando-se C1 sem e com otimização. b) Considerando-se a métrica tempo de execução, indique se o compilador com otimização possui um melhor desempenho quando executando o programa P do que o compilador sem otimização. c) Considerando-se a métrica MIPS (Milhões de Instruções Por Segundo) indique se o compilador com otimização possui um melhor desempenho quando executando o programa P do que o compilador sem otimização. 2. Considere um processador com relógio de 1 GHz no qual uma operação de adição de um inteiro de 64 bits e uma operação de desvio condicional demandam um ciclo de relógio cada uma. Calcule o tempo aproximado que o loop escrito em C abaixo será executado: unsigned long int i; /* inteiro de 64 bits */ long int x = -1; /* inteiro de 64 bits */ for (i=0;i<(unsigned)(x);i++) { 3. Dado o conjunto de bits abaixo indique o que ele representa, assumindo-se que ele é: a) um inteiro em complemento a 2 (decimal) b) um inteiro sem sinal (decimal) c) um número ponto flutuante em precisão simples padrão IEEE 754 (decimal) d) uma instrução MIPS 4. Considere o formato abaixo utilizado para representar números em ponto flutuante, utilizando-se as mesmas premissas do padrão IEEE 754. S Exp. em excesso de 15 Mantissa

2 a) Mostre como será a representação de -11,75. b) Calcule o valor em decimal dos seguintes números: b.1) Maior número normalizado positivo b.2) Menor número normalizado positivo b.3) Maior número denormalizado positivo b.4) Menor número denormalizado positivo 5. As instruções na tabela abaixo não existem para o processador MIPS. Elas são chamadas pseudo instruções e podem ser utilizadas pelo programador porque são traduzidas pelo montador para uma seqüência de instruções MIPS existentes. Produza para cada uma delas uma seqüência de instruções MIPS reais que executem o que está indicado na definição da instrução. Você pode utilizar o registrador $at como auxiliar, se precisar. O identificador big indica um número específico que precisa de 32 bits para ser representado. Pseudo instrução Definição move $t5, $t3 $t5 = $t3 clear $t5 $t5 = 0 lw $t5, big ($t3) $t5=memória[$t3+big] addi $t5, $t3, big $t5 = $t3+big beq $t5, big, L if ($t5 = big) go to L ble $t5, $t3, L if ($t5 <= $t3) go to L 6. Em C, o tipo float é utilizado para representação em ponto flutuante padrão IEEE 754 precisão simples e o tipo double para precisão dupla. a) Analise o programa mostrado abaixo: #include <stdio.h> int main () { float x=0.01; if ((x*100.0)!= 1.0) printf ("Não iguais \n"); else printf ("Iguais \n") return(0); O que você espera que seja impresso? Execute o programa e verifique o que acontece. Era o que você esperava? b) Compile e execute o programa abaixo: #include <stdio.h> int main () { float x=0.01; x=x*100.0; if (x!= 1.0) printf ("Não iguais \n"); else printf ("Iguais \n") return(0);

3 Execute o programa e verifique o que acontece. Apresentou o mesmo comportamento do programa anterior? Explique o comportamento destes programas. DICA: No processador Pentium, quando uma operação aritmética é executada em ponto flutuante, os operandos são colocados em registradores de 80 bits, com 64 bits para a mantissa, 15 bits para o expoente e 1 bit para sinal. Lembre-se que para armazenar uma variável do tipo float, utilizam-se 32 bits, 23 bits para mantissa, 8 bits para expoente e 1 bit para sinal. 7. Suponha que para implementar um controle de estoque de uma pequena farmácia, você utilize um vetor de registros. Cada registro é uma estrutura implementada em C que contém o código do remédio, a quantidade total do remédio em estoque, o valor unitário do remédio e o código do fornecedor do remédio. Suponha que a seguinte estrutura de dados seja definida para este problema: typedef struct registroremedio{ short codigo; int quantidade; float preco; char fornecedor[20]; remedio; remedio estoque[1000]; a) As variáveis do tipo char ocupam 1 byte, do tipo short ocupam 2 bytes, do tipo float e do tipo int ocupam 4 bytes, e do tipo ponteiro ocupam 4 bytes e os endereços das variáveis devem ser alinhados de acordo com o espaço que elas ocupam. Indique como cada elemento do vetor será armazenado na memória respeitando-se as restrições de alinhamento. b) Suponha que você deseje implementar uma função em MIPS equivalente à função C mostrada abaixo. Esta função recebe como parâmetros de entrada o endereço inicial do estoque, o código do remédio e a quantidade do remédio que foi adquirida. A função atualiza a quantidade do remédio em estoque. Caso o código não tenha sido encontrado, o valor -1 deve ser retornado, caso contrário deve ser retornado o valor 0. int atualizaquant ( remedio estoque[1000], short codigo, int quant); { int achou; int i; /* aponta para início do vetor */ i=0; /* inicializa variável de controle da busca */ achou=0; while ((i< 1000) && (achou==0)) { if (estoque[i].codigo == codigo) { /* achou remedio com código, então atualiza quantidade no estoque */ estoque[i].quantidade=estoque[i].quantidade+quant; achou=1; else { /* aponta para próximo elemento */ i=i+1; /* caso código do remédio não tenha sido encontrado, retorna valor -1 */ if (achou!= 1) return(-1) else return (0);

4 Assuma que o endereço inicial do vetor é passado no registrador $a0, o código do remédio em $a1 e a quantidade em $a2. O valor de retorno deve ser colocado em $v0. Você pode utilizar a pilha para salvar valores que achar necessários. 8. Considere os três procedimentos com algumas instruções especificadas como a seguir: Procedimento A: Segmento de texto Endereço (hexadecimal) Instrução 0 lw $al, Y 4 jal C 24 sw $s0,w FC jr $ra Segmento de dados 0 (Y) 4 (último dado) 1C (W) Procedimento B: Segmento de texto Endereço (hexadecimal) Instrução 0 lw $a1, X 4 jal C 8 beq $v0, 0, L1 L1 20 lw $t1,z 2FC jr $ra Segmento de dados 0 (X) 4 (Z) (último dado) 2C (K) Procedimento C: Segmento de texto Endereço Instrução 0 sw $al, M 3C jr $ra Segmento de dados 0 (M) (último dado) C (T) Para cada um dos três procedimentos, complete a tabela abaixo referente ao código gerado pelo montador para as instruções e dados mostrados acima. O montador assume que o segmento de texto e o segmento de dados de cada procedimento iniciam no endereço 0. O registrador $gp é utilizado para endereçar as variáveis localizadas no segmento de dados.

5 Cabeçalho Nome Tamanho de texto Tamanho de dados Segmento de texto Endereço Instrução. Segmento de dados Endereço Informação de relocação Endereço Tipo de instrução Dependência Tabela de símbolos Label Endereço Após o procedimento de montagem os três procedimentos são ligados na ordem A, B e C. O segmento de texto deve ser localizado a partir do endereço , o segmento de dados a partir do endereço (todos expressos em hexa) e o registrador $gp é carregado com o valor Complete a tabela abaixo com as informações geradas pelo ligador. Cabeçalho Nome Tamanho de texto Tamanho de dados Segmento de texto Endereço Instrução

6 Segmento de dados Endereço