Teoria

Question 1

Quais das tecnologias de RAID usaria no caso de querer baixar o tempo de acesso ao disco, RAID 0 ou RAID 2?

Answer 1

Para reduzir os tempos de acesso aos discos deve ser usado RAID 0 face a RAID 2, pois, apesar de RAID 0 não ter replicação da informação e ser redundante, RAID 2 é bastante complexo na prática e também lento face aos restantes, isto porque utiliza Error Correcting Code (ECC).

Question 2

Na coerência de Cache um Shared Memory Multiprocessor (SMP) com Uniform Memory Access (UMA) pode ser conseguido com protocolos Snooping. Quais as duas variantes para estes protocolos?

Answer 2

• Update Protocol - Invalidate Protocol

Question 3

O que é o Update Protocol?

Answer 3

Copia a informação, não a invalidando, é um optimo e forte protocolo mas gasta muita largura de banda.

Question 4

O que é o Invalidate Protocol?

Answer 4

Não tem bloqueios e pode ser implementado usando o bit de validade. Se algum processo quiser ler/escrever, invalida todas as copias remotas da Cache quando um bloco é actualizado.

Question 5

Quais os três tipos de multithreading que existem?

Answer 5

• Course-grain Multithreading - Fine-grain Multithreading - Simultaneous Multithreading (SMT)

Question 6

Quais são as vantagens do Simultaneous Multithreading (SMT)?

Answer 6

1) Melhora a eficiencia global de CPUs Superscalar com Hardware Multithreading; 2) Permite várias threads independentes serem executadas para uma melhor utilização dos recursos em processadores com arquitecturas mais modernas;

Question 7

Qual a desvantagem do Simultaneous Multithreading (SMT)?

Answer 7

Redução da performance no caso de algum recurso partilhado ficar entupido.

Question 8

Qual a vantagem do Course-grain Multithreading?

Answer 8

Troca rápidamente entre threads bloqueadas e aquela que estiver à espera de correr.

Question 9

Qual a desvantagem do Course-grain Multithreading?

Answer 9

Sobre carga de inicialização entre esvaziar a lista de threads e o começo de uma nova.

Question 10

Qual a vantagem do Fine-grain Multithreading?

Answer 10

Permite que todos os stalls sejam tratados durante aquele processo singular.

Question 11

Qual a desvantagem do Fine-grain Multithreading?

Answer 11

Sacrifica significamente a performance das threads singulares dado que uma thread apenas tem que esperar após a execução da próxima instrução e todos os stalls encontrados até aqui serão tolerados e assim é necessário esperar que a instrução acabe.

Question 12

O que faz o 1-bit Dynamic Branch?

Answer 12

Após descodificar e constatar que é uma instrução de desvio, usam-se os bits menos significativos para decidir se o desvio será tomado ou não. Neste caso pode resultar num aumento do Speedup mas em contra partida podem ocorrer erros e devios. Caso o esquema não seja preciso a performance do CPU pode ser pior.

Question 13

Qual a técnica de optimização de uma cache que nos permite melhorar o Hit Time?

Answer 13

Diminuir o numero de vias de associatividade (comparadores e tempo de acesso), onde a solução passa por ter blocos e cache mais pequenos.

Question 14

Qual a técnica de optimização de uma cache que nos permite melhorar o Hit Rate?

Answer 14

Aumentar o numero de vias de associatividade (diminui colisões) o que irá aumentar posteriormente o numero de sucessos.

Question 15

De que forma é que uma Direct Memory Access (DMA) irá aumentar a performance do CPU?

Answer 15

Com DMA o CPU em primeiro lugar inicializa as transferencias e após isto, faz outras operações em paralelo, por fim recebe um sinal de interrupção da DMA quando essas operações estiverem concluidas. Já sem DMA quando um CPU utiliza um programa I/O tipicamente é ocupado na sua totalidade pela duração de operações R/W sendo assim impossivel de fazer outras operações em paralelo.

Question 16

Para notificações de completude ou de erro numa transferencia DMA, que método deveria ser considerado neste caso, polling ou interruption?

Answer 16

O melhor método a ser utilizado é o método de interruption, pois recebendo um sinal de interrupção da DMA este é necessário quando as interrupções estiverem acabadas.

Question 17

O uso de uma DMA pode influenciar qualquer estado de uma Cache?

Answer 17

Uma DMA influencia o estado de uma Cache dado que manipula de forma dinamica a informação em Memória podendo causar incoerência na Cache.

Question 18

Em que situação é que uma Shared-Memory System (UMA), com caches de nível 1 privadas por processador, tendo uma cache singular C junto à memória principal, e partilhada por todos os processadores, pode ser uma vantagem?

Answer 18

Pode ser uma melhor escolha se o objectivo for ter mais informação em Cache e assim, a ocupação do BUS não é bottleneck.

Question 19

Em que situação é que uma Shared-Memory System (UMA), com caches de nível 1 privadas por processador, que usa p caches de tamanho C/p, privadas a cada processador, colocada depois da cache de nível 1, pode ser uma vantagem?

Answer 19

É melhor se quisermos diminuir a ocupação do BUS.

Question 20

Se uma tabela de páginas tiver um “referenced bit”, de que forma é que este bit pode ser usado para implementar uma aproximação à LRU?

Answer 20

Quando uma página é referenciada o nosso “referenced bit” é colocado para essa página, colocando-o como bit referenciado. Pode ser usado para uma aproximação à LRU dado que mantém o “referenced bit” que é determinado sempre que uma página é usada. Ao final de um dado periodo os “referenced bits” são resetados.

Question 21

Considerando um sistema de baixa potencia usado na implementação de um relógio de alarme. Que solução seria mais aconselhada para a detecção de um evento de alarme, polling ou interruption?

Answer 21

Usar a técnica de interruption, boa para eventos asincronos, urgentes e pouco frequentes.

Question 22

Num sistema baseado em interrupções, de que forma é que as tarefas/interrupções são tratadas de forma a garantia que as de maior urgencia são tratadas primeiro?

Answer 22

Através de semáforos que colocam as menos frequentes em background.

Question 23

Fará sentido para o CPU usar polling quando queremos detectar completude de sucesso ou falhas de uma transferencia DMA?

Answer 23

Não fará sentido visto que uma DMA trabalha em background sem necessidade de interrupção do CPU, enquanto que polling requer o CPU para activamente monitorizar os processos.

Question 24

Qual a desvantagem de uma arquitectura Nonuniform Memory Access (NUMA)?

Answer 24

Programar arquitecturas NUMA é bastante mais complexo.

Question 25

Qual a vantagem de uma arquitectura Nonuniform Memory Access (NUMA)?

Answer 25

Pode escalar para tamanhos maiores e ter menor latencia face a memória local.

Question 26

Qual a razão principal para que haja North e South Bridges nos computadores modernos?

Answer 26

North Bridge: faz comunicação da Motherboard com o CPU. South Bridge: faz a comunicação da Motherboard e os I/O.

Question 27

Os processadores MIPS não tem instruções dedicadas de acesso aos dispositivos I/O. De que forma pode o programador aceder aos I/O?

Answer 27

MIPS utiliza Memory-mapped I/O.

Question 28

Quais as razões para as quais as transferencias DRAMs não sejam sustentáveis?

Answer 28

1) Tem gastos de energia muito elevados; 2) Os dados podem não ser transferidos na ordem que foram enviados (inconsistencia) quando o BUS se encontrar cheio;

Question 29

Num sistema UMA, qual é a politica de escrita usualmente utilizada para a Cache privada de cada processador?

Answer 29

Como o sistema UMA tem apenas memória unificada a melhor politica de acesso à memória é write-back, com o objectivo de reduzir o número de acessos a esta.

Question 30

Em uma arquitectura NUMA esta pode ser operada via dois tipos de sistema. Quais são?

Answer 30

1) Distributed Shared Memory (DSM). 2) Message-Passing Multiprocessor (MPP).

Question 31

O que é um sistema Distributed Shared Memory (DSM)?

Answer 31

As várias memórias podem ser endereçadas como uma só, onde o termo memória partilhada não existe como sendo uma memória centralizada mas sim como sendo um espaço de memória partilado.

Question 32

O que é um sistema Message-Passing Multiprocessor (MPP)?

Answer 32

Cada processador tem o seu espaço privado de endereçamento, os processadores partilham a informação de forma explícita enviando e recebendo informação (message passing). A coordenação é constituida através de mensagens passadas por primitivas (envio e recepção).

Question 33

Quais as vantagens de uma cache de mapeamento directo face a uma cache completamente associativa?

Answer 33

1) Acesso mais rápido; 2) Mapeamento direto apenas lê e testa uma posição da cache enquanto a totalmente associativa lê e verifica as etiquetas de todas as posições da cache;

Question 34

Quais as desvantagens de uma cache de mapeamento directo face a uma cache completamente associativa?

Answer 34

1) Mais faltas de conflito pois diferentes endereços calham na mesma posição de uma cache de mapeamento directo provocando substituição do bloco; 2) Totalmente associativa só substitui os blocos quando estiver toda cheia;

Question 35

Que tipo de RAID permite diminuir a probabilidade de perda de dados num centro de dados com N computadores, onde cada computador tem dois discos rígidos?

Answer 35

Supondo um sistema de forma individual, não sendo distribuido, RAID 1 seria a melhor opção dado que permite diminuir a probabilidade de perda de dados.

Question 36

Considere um sistema embebido usado para controlar um sensor de alarme wireless. Seria indicado usar um processador Intel dual core i3?

Answer 36

Não seria indicado pois é demasiado caro não havendo necessidade.

Question 37

Qual a diferença entre Fine-grain Multithreading e Simultaneous Multithreading (SMT)?

Answer 37

Fine-grain Multithreading: apenas são executadas as instruções de uma thread por ciclo de relógio. Simultaneous Multithreading: permite execução de threads diferentes num ciclo de relógio.

Question 38

Porque é que não faz sentido falar em aplicar SMT a processadores VLIW (Very Large Instruction Word)?

Answer 38

Porque SMT funciona com agendamento dinâmico enquanto que VLIW o agendamento é estático (Compilador).

Question 39

Por que motivo as arquiteturas computacionais tem uma separação de barramentos, como por exemplo a existência de uma ponte norte e outra sul (north e south bridge) nas arquiteturas x86?

Answer 39

Para não comprometer a rapidez (North) com a necessidade de lidar um conjunto elevado de protocolos (South).

Question 40

Indique uma vantagem da tecnologia RAID 5 face à tecnologia RAID 1.

Answer 40

Maior rapidez de acesso; Menor overhead em termos de espaço.

Question 41

De que forma é que as matrizes de Hadamard permitem aumentar a fiabilidade dos sistemas?

Answer 41

Deteção e correção de erros através do envio de informação redundante.

Question 42

Indique a limitação principal de cada um destes sistemas: um servidor de memória partilhada e um cluster de PCs de memória distribuída.

Answer 42

Memória partilhada: escalabilidade; Memória distribuída: maior dificuldade na partilha de dados

Question 43

Considere que se arranjavam discos com um tempo de acesso a 8kB igual ao tempo de acesso a 4kB. Indique uma vantagem e uma desvantagem de se usarem páginas de 8kB em vez de 4kB.

Answer 43

Vantagens: - Potencialmente melhor exploração do princípio da localidade espacial; - Redução do tamanho da tabela de páginas; Desvantagem: - Maior desperdício por baixar a utilização média de cada página;

Question 44

Explique como é que a utilização de tabelas de páginas impede um programa de aceder a instruções e dados de outro programa (assuma que não há páginas explicitamente partilhadas).

Answer 44

Cada programa usa uma tabela de páginas própria, que mapeia todas as páginas que o programa usa. Logo o programa apenas consegue obter endereços físicos das suas páginas, não tendo portanto forma de aceder à memória com endereços que não sejam os seus