Architectures  et  modèles  de  calcul  TD5  

Exercice  1  :      V   F   Le processor a besoin de stocker temporairement les instructions et les données lors de l’

exécution d’une instruction V   F   La technique du pipelining est une technique efficace pour améliorer les performances mais

nécessite beaucoup d’attention pour atteindre des résultats optimums pour une complexité raisonnable.

V   F   Le temps de cycle d’une instruction pipelinée correspond au temps nécessaire pour faire avancer un ensemble d’instructions d’un étage à travers le pipeline.

V   F   Un aléa de contrôle apparaît lorsque 2 ou plus instructions déjà présentes dans le pipeline ont besoin de la même ressource.

Exercice  2  :    1) Quel  est  le  rôle  des  registres  visibles  de  l’utilisateur  et  des  registres  de  contrôle  et  d’état  ?  2) A  quoi  servent  les  bits  de  conditions  présents  dans  les  registres  d’état  ?  3) Rappelez  brièvement  les  différentes  façons  de  gérer  les  instructions  de  branchement  conditionnel  au  

niveau  du  pipeline.  4) Rappelez  comment  les  bits  d’historique  sont  utilisés  dans  la  prédiction  de  branchement.  

 

Exercice  3  :  Si  la  dernière  opération  réalisée  sur  un  mot  machine  de  8-­‐bit  était  une  addition  entre  les  valeurs  2  et  3,  quel  est  la  valeur  des  drapeaux  suivant  :  

Carry,  zero,  Overflow,  Sign,  Parité  paire  Même  question  pour  l’addition  entre  (-­‐1)  représenté  en  complément  à  2  et  +1  ?    

Exercice  4  :  Une  des   limitations  de   l’approche  multi-­‐stream  utilisée  pour  gérer   les  branchements  dans  un  pipeline   est  que  des  branchements  additionnels  pourront  être  rencontrés  avant  que  le  premier  branchement  soit  résolu.  Suggérez  deux  autres  limites.  

Exercice  5  :  Rappelez   le   fonctionnement  du  prédicteur  de  branchement   à  2-­‐bit   vu   en   cours   et   donnez   son  diagramme  d’état.  Considérez  les  2  diagrammes  d’états  suivants.  

a. Décrivez  pour  chacun  d’eux  leurs  comportements  b. Comparez   ces   comportements   avec   le   prédicteur   de   branchement   à   2-­‐bit   vu   en   cours   et   décrivez  

pour  chacune  des  3  approches  les  situations  favorables.    

   

Exercice  6  :  Soit  le  programme  assembleur  suivant  :    

  ld     r1,  0       #  r1=0     ld     r2,  0       #  r2=0     ld   r3,  N     #  r3=N    foo:   sub   r4,  r3,  r2   #  r4=r3-­‐r2     beqz   r4,  end     #  GO  to  end  if  r4=0     addi   r1,  r1,  r2   #  r1+=r2     muli   r1,  r1,  r3   #  r1*=r3     br   foo;     #  GO  to  foo  end:   ...      

 a. Donner  le  code  C  ayant  pu  générer  ce  code  assembleur.  b. Considérez  un  pipeline  à  6  étages  composé  de  (FI,  DI,  CO,  FO,  EI,  WO).  Décrivez  l’exécution  de  ce  

programme  sous  la  forme  d’un  diagramme  semblable  à  celui-­‐ci  pour  2  itérations.  

 c. La  technique  du  court-­‐circuit  (également  appelé  bypass  ou  forwarding)  consiste  à  envoyer  le  résultat  

d’une  instruction  immédiatement  après  l’étage  d’exécution  aux  instructions  suivantes  qui  attendent  le  résultat  en  question  en  court-­‐circuitant  l’étage  de  WO  (d’où  son  nom).  Montrez  sur  l’exemple  précédent  les  gains  apportés  par  la  technique  de  court-­‐circuit.  

d. Proposez  des  techniques  permettant  de  réduire  le  coût  des  branchements.