Conceitos Essenciais de Arquitetura e Desempenho de Computadores

O que significa a sigla EBCDIC?

EBCDIC significa Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (Código de Intercâmbio Decimal Codificado em Binário Estendido).

Como um número em ponto flutuante é geralmente representado?

Um número em ponto flutuante é geralmente representado na forma: N = mantissa × base^expoente.

O que é e onde utilizar a notação de complemento de dois?

A notação de complemento de dois é utilizada em máquinas com palavras de tamanho pequeno, por exemplo, 8 bits. Ela permite representar números inteiros com sinal, incorporando o bit de sinal ao próprio número.

O que significa o termo SPEC?

SPEC significa Standard Performance Evaluation Corporation.

Como funciona um detector de código de erro?

Um detector de código de erro é formado pela adição de bits extras (bits de redundância) que são necessários para que a informação seja enviada ou recebida corretamente. Existem métodos como o bit de paridade, que adiciona um 1 ou 0 de acordo com a convenção de paridade (ímpar ou par) da informação. Outro método é o Código de Hamming, que permite não apenas detectar, mas também corrigir erros, evitando a necessidade de retransmitir a mensagem.

Como expressar um número em ponto flutuante?

Um número em ponto flutuante é expresso geralmente na forma: Mantissa × Base^Expoente.

Qual é a diferença entre o complemento de 1 e o complemento de 2?

O complemento de 1 de um número binário é calculado invertendo cada bit (0 vira 1 e 1 vira 0). Já o complemento de 2 é obtido calculando o complemento de 1 e, em seguida, adicionando 1 ao resultado.

O que são bits de guarda (guard bits)?

São bits adicionais utilizados em operações aritméticas (especialmente em ponto flutuante) para preservar a precisão do resultado, lidando com os "restos" que podem exceder o tamanho padrão dos operandos.

O que é SPEC?

SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation) é uma entidade privada dedicada ao estabelecimento de padrões de referência (benchmarks) para avaliação de desempenho de sistemas computacionais, associada a empresas conceituadas.

Qual é a principal utilização de códigos de baixo consumo de energia?

A principal utilização de códigos de baixo consumo de energia é na transmissão de dados, visando otimizar a eficiência energética.

Por que números de ponto flutuante são particularmente utilizados em computadores?

Números de ponto flutuante são utilizados em computadores porque permitem representar uma vasta gama de valores (desde números muito pequenos até muito grandes) utilizando uma quantidade limitada de espaço na memória, o que seria inviável com a representação de ponto fixo.

Como é calculado o complemento de um número em uma base?

O complemento de um número N em uma base b (complemento à base b) é geralmente calculado como bⁿ - N, onde n é o número de dígitos. Para o complemento de b-1, a fórmula é (bⁿ - 1) - N.

O que é o módulo de controle operacional de base sete?

O módulo de controle operacional de base sete é aplicado a números binários, geralmente em grupos de quatro bits, para determinar o RMS (Resíduo Módulo Sete) de cada grupo. As regras para sua aplicação são semelhantes às utilizadas para o RMN (Resíduo Módulo Nove) em números decimais, sendo um método de verificação de integridade.

Para que são usados os números na notação científica?

Números na notação científica são utilizados em cálculos científicos para representar valores muito grandes, como distâncias astronômicas, ou muito pequenos, como os espaços interatômicos, de forma compacta e legível.

Como é calculado o complemento de nove de um número?

O complemento de nove de um número decimal é calculado subtraindo cada dígito do número de 9. Por exemplo, o complemento de nove de 123 é 999 - 123 = 876.

Como o sinal é representado em números binários?

O sinal de números binários é geralmente representado por um bit de sinal, que é o bit mais significativo (MSB). Por convenção, 0 indica um número positivo e 1 indica um número negativo.

Como a multiplicação é realizada em notação de complemento de dois?

A multiplicação em notação de complemento de dois é frequentemente realizada pelo método de Booth. Este método envolve a manipulação dos bits do multiplicador para gerar produtos parciais, que são então somados. Os registros de produtos parciais geralmente têm o dobro do comprimento dos operandos.

O que é um kernel (em benchmarks)?

Em benchmarks, um kernel refere-se a pequenas partes de programas reais, destinadas a concentrar a avaliação em aspectos específicos do desempenho total de uma máquina.

Quais são os quatro tipos de programas utilizados para análise de desempenho?

• Benchmarks Sintéticos: Programas que tentam simular a frequência média de operações e operandos de muitos programas, mas que não realizam nenhum trabalho real.
• Benchmarks Simples (ou Microbenchmarks): Programas simples, geralmente com não mais de 100 linhas de código, com um resultado bem conhecido, usados para avaliar aspectos específicos e simples do desempenho.
• Kernels: Pequenos pedaços de programas reais, destinados a concentrar a avaliação em aspectos específicos do desempenho total de uma máquina.
• Programas Reais (ou Aplicações Reais): Aplicações reais, com entradas e saídas reais, que permitem medir a capacidade operacional da máquina em cenários práticos. Exemplos incluem os benchmarks SPEC e GMC.

O que o padrão IEEE 754 diz sobre a representação de ponto flutuante?

O padrão IEEE 754 define a representação de ponto flutuante, incluindo o conceito de expoente tendencioso (biased exponent). Isso significa que um valor zero no campo do expoente corresponde a um valor médio, pois o expoente não possui sinal explícito.

• Na representação de precisão simples (32 bits), o expoente (8 bits) varia de 0 a 255, com um bias de 127, resultando em valores reais de -126 a +127.
• Na representação de precisão dupla (64 bits), o expoente (11 bits) varia de 0 a 2047, com um bias de 1023, resultando em valores reais de -1022 a +1023.

Quais são as duas formas de expressar um número de ponto flutuante normalizado pelo IEEE 754?

O padrão IEEE 754 define duas formas principais para expressar números de ponto flutuante normalizados:

• Formato de Precisão Simples (Single-Precision - 32 bits):
  • 1 bit para o sinal
  • 8 bits para o expoente
  • 23 bits para a mantissa
• Formato de Precisão Dupla (Double-Precision - 64 bits):
  • 1 bit para o sinal
  • 11 bits para o expoente
  • 52 bits para a mantissa

Como é medido o desempenho de uma máquina usando MIPS (MIPS Normalizado)?

O desempenho de uma máquina usando MIPS Normalizado é medido pela seguinte fórmula:

MIPS Normalizado = (Tempo de Execução do Programa de Referência / Tempo de Execução do Programa na Máquina Testada) × MIPS de Referência

O que é MIPS Nativo e como é calculado?

MIPS Nativo (Millions of Instructions Per Second) é uma medida de desempenho que indica quantos milhões de instruções uma máquina pode executar por segundo. É calculado de duas formas principais:

• MIPS = (Número de Instruções Executadas) / (Tempo de Execução em Segundos × 10⁶)
• MIPS = (Frequência do Clock em Hz) / (CPI × 10⁶)

Onde CPI (Cycles Per Instruction) é o número médio de ciclos de clock necessários para executar uma instrução.