PDF de programación - ETC3 P93 PROBLEMAS RESUELTOS

MATERIAL DIDACT/CO DE ESTRUcnJRA

y TECNOLOG/A DE COMPUTADORES

///

PRÓLOGO

El material didáctico que contienen estos apuntes está compuesto, principalmente,
por exámenes y problemas resueltos del texto base de la asignatura, aunque
también se han incluido aclaraciones y comentarios a ejemplos y figuras del texto
que el equipo docente ha considerado como algo confusas para un adecuado
estudio.

Evidentemente, el estudio de la asignatura no conlleva la memorización de todos y
cada uno de los ejercicios que contiene el libro. El estudiante tiene que ser capaz
de distinguir los problemas que se consideran básicos para el conocimiento de la
asignatura de aquéllos que se han incluido principalmente a título informativo y
para las personas que sientan deseos de curiosear un poco más. ¿Que cómo se
distingue entre unos problemas y otros? Muy fácil: primero se estudia la materia
del
libro y luego se comprueba qué ejercicios tratan esos conceptos recién
estudiados.

Como en cursos anteriores, los integrantes del equipo docente agradeceríamos
todo tipo de sugerencias y correcciones con el fin de que estos apuntes vayan
mejorando. en años sucesivos. Así mismo, es importante que todo aquel que
encuentre una errata en el texto base que no esté contenida en la lista de erratas,
nos lo comunique con el objeto de disponer de una lista más completa y útil.

El Equipo Docente de la Asignatura

DEPARTAMENTO DE /NFORMAT/CA y AUTOMAT/CA-UNED

MATERIAL DIDAC17CO DE ESTRUcruRA

y TECNOLOGIA DE COMPUTADORES

111

DEPARTAMENTO DE INFORMATICA y AlnOMATlCA-UNED

MATERIAL DlDACJ'/CO DE ESTRUcruRA

YTECNOLOG/A

DE COMPUTADORES

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CONTENIDOS

Prólogo

índice

Aclaraciones y comentarios

Ejercicios capítulo 1

Ejercicios capítulo 2

Ejercicios capítulo 3

Ejercicios capítulo 4

Ejercicios capítulo 5

Ejercicios capítulo 6

Ejercicios capítulo 7

Ejercicios capítulo 8

Ejercicios capítulo 9

Exámenes resueltos

Erratas del texto base

DEPARTAMENTO

DE /NFORMAT/CA y AUTOMAT/CA-UNED

MATERlAL DIDACTlCO DE ESTRUCTURA

Y TECNOWGIA

DE COMPUTADORES

111

DEPARTAMENTO

DE INFORMATICA

y AUTOMATICA.UNED

MATERIAL DIDACTlCO DE ESTRUmJRA

y TECNOLOGIA DE COMPUTADORES

111

íNDICE

Aclaraciones y comentarios
Comentariosal ejemplode las páginas40-41
Comentarios al ejemplo de las páginas 41-42
Comentarios al ejemplo de la página 44
Comentarios al ejemplo de las páginas 250-251
Comentarios a la figura 6.23 de la página 298
Aclaración de la página 299
Aclaración de la página 538
Aclaración de la página 539

Ejercicios capítulo 1

Ejercicio 1.1

Ejercicio 1.2

Ejercicio 1.3
Ejercicio1.4
Ejercicio 1.5

Ejercicio 1.6

Ejercicio 1.7

;

Ejercicios capítulo 2
Ejercicio 2.1
Ejercicio 2.2
Ejercicio 2.3
Ejercicio 2.4
Ejercicio 2.5
Ejercicio 2.6
Ejercicio 2.7
Ejercicio 2.8
Ejercicio 2.9

Ejercicio 2.10
Ejercicio 2.11

Ejercicios capítulo 3
Ejercicio 3.1
Ejercicio 3.2
Ejercicio 3.3

1-1

1-3
1-5
1-7
1-8
1-10
1-11
1-12

..11-1

.11-3

..11-5

.11-6

.11-7

..11-8

.11-9

.111-1
.111-2
...111-4
.111-6
..111-7
.111-8
.111-1O
.111-12
..111-14

,....111-15
..111-19

.IV-1
IV-2
.IV-4

DEPARTAMENTO DE INFORMATlCA y AUTOMATlCA.UNED

II

MATERIAL DIDACT1CO DE ESTRUCTURA YTECNOWGIA DE COMPUTA'

'lES 11I

Ejercicio 3.4

Ejercicio 3.5

Ejercicio 3.6
Ejercicio 3.7

Ejercicio 3.8

Ejercicios capítulo 4
Ejercicio4.1
Ejercicio4.2
Ejercicio4.3
Ejercicio4.4
Ejercicio4.5
Ejercicio4.6
Ejercicio4.7
Ejercicio4.8
Ejercicio4.9
Ejercicio4.1O
Ejercicio4.11

Ejercicios capítulo 5
Ejercicio5.1
Ejercicio5.2
Ejercicio5.3
Ejercicio5.4
Ejercicio5.5
Ejercicio5.6

Ejercicios capítulo 6
Ejercicio6.1
Ejercicio6.2
Ejercicio6.3
Ejercicio6.4
Ejercicio6.5

Ejercicios capítulo 7
Ejercicio7.1
Ejercicio7.2
Ejercicio7.3

.'

DEPARTAMENTO

DE INFORMATICA

y AUTOMATICA-UNED

,

IV-7

IV-9

IV-13
IV-15

IV-16

V-1
V-4
V-7
V-8
V-9
,.. V-10
V-11
V-12
V-13
V-14
V-16

VI-1
VI-3
VI-5
VI-6
VI-7
VI-9

VII-1
VII-6
VII-8
VII-9
VII-11

VIII-1
VIII-2
VIII-4

MATERIAL DIDACTICO DE ESTRUClVRA

YTECNOLOGIA

DE COMPUTADORES

111

111

Ejercicio 7.4

Ejercicio 7.5

Ejercicio 7.6

Ejercicios capítulo 8
Ejercicio 8.1
Ejercicio 8.2
Ejercicio 8.3

Ejercicios capítulo 9
Ejercicio 9.1
Ejercicio 9.2
Ejercicio 9.3

Exámenes resueltos
.1i!-Junio 95
2i!-Junio 95

Septiembre 95
1i! Junio96
2i! Junio 96

Septiembre 96
1i! Junio97
211Junio 97

Septiembre 97
Septiembre Reserva 97

Erratas del texto base

...

VIII-9

VIII-1O

VIII-12

.IX-1
.IX-4
..IX-6

.X-1
.X-3
.X-5

.XI-1
.XI-3

.XI-5
..XI-1O
XI-17

.XI-24
.XI-28
.XI-32

.XI-38
.XI-42

..XII-1

DEPARTAMENTO DE INFORMATICA

y AUTOMATlCA.UNED

IV

MATERIAL DIDAC17CODE FS/'RUClVRA YTECNOWGIA DE COMPUTADORES11I

DEPARTAMENTO

DE INFORMATICA

y AUTOMATICA-UNED

MATERIAL D/DAC/'ICO DE ESTRUClVRA

y TECNOLOGIA DE COMPUTADORES

111

1-1

COMENTARIOS AL EJEMPLO DE LAS PÁGINAS 40 v 41

l.gemplo I

Suponer que estamos considerando dos alternativas para una instrucción de salto
condicional:

CPU A:
un salto que examina el código de condición.

Instrucción de comparación que inicial iza un código de condición y es seguida por

CPU B:

Instrucción de salto que incluye comparación.

En ambas la instrucción de salto condicional->

2 ciclos,

resto ->1 ciclo

CPU A: 20"10son saltos condicionales
salto condicional
objeto de inicializar
Ciclo B =Ciclo A * 1,25 (debido a que A es un 25"10más rápida que B)

(otro 20"10 son comparaciones

debido a que cada
con el

requiere de la ejecución previa de una instrucción de comparación

los códigos de condición)

Es recomendable leer íntegramente la página de libro ya que este enunciado es un
resumen del ejemplo.

I Respuesta

I

CPI A =Salto condicional * 2 ciclos + resto * 1 ciclo =0,2 * 2 + 0,8 * 1 = 1,2 ciclos
Tiempo CPU A= CPI A * Recuento A * Ciclo A =1,2* Recuento A * Ciclo A

Como en la CPU B no hay instrucciones de comparación, el 20% de las instrucciones de
comparación desaparecen, por lo que hay que recalcular el porcentaje de instrucciones de
salto para calcular el CPI de B. Es decir, en relación con el nuevo porcentaje de
instrucciones (un 80% del anterior) qué porcentaje constituye ese 20% de instrucciones de
comparación del 100% del recuento anterior:

Instrucciones de salto: 20% * (100/80) =20% * 1,25 =25% (2 ciclos)

Resto de instrucciones: 100% -instrucciones de salto =100% - 25% =75% (1 ciclo)

CPI B =0,25 * 2 ciclos + 0,75 * 1 ciclo = 1,25 ciclos

Tiempo CPU B =(CPI B) * Recuento B * Ciclo B =

1,25* (80% del recuento A) * (1,25 * Ciclo A) =
1,25 * Recuento A * Ciclo A

Aunque la CPU B tiene menor número de instrucciones (un 80% del recuento de A), la
CPU A con un ciclo de reloj más corto es más rápida ya que tiene un tiempo de ejecución
menor.

DEPARTAMENTO DE INFORMATICA

y AUTOMATICA-UNED

1.2

MATERIAL DIDACTICO DE ESTRUCTURA Y TECNOLOGIA DE COMPUTADORES 111

Ejemplo (continuación del anterior, págs. 40 y 41)

Considerando
ciclos de reloj a un 10% en lugar de a un 25%.

todo lo anterior salvo que reducimos la diferencia entre las duraciones de los

I Respuesta

I

Tiempo CPU A= CPI A * Recuento A * Ciclo A =1,2* .Recuento A * Ciclo A

Lo único que se ve afectado en relación a la respuesta anterior es la diferencia de la
duración entre ciclos:

Antes: Ciclo B = 1,25* Ciclo A
Ahora: Ciclo B =1,10* Ciclo A

Por lo tanto:

Tiempo CPU B =(CPI B) * Recuento B * Ciclo B =

1,25* (80% del recuento A) * (1,10 * Ciclo A) =
1,10 * Recuento A * Ciclo A

En este caso, la CPU B es más rápida que la CPU A

DEPARTAMENTO

DE INFORMATICA

y AUTOMATICA.UNED

MATERIALDIDAC1'ICO

DE ESTRUCTURA

YTECNOWGIA

DE COMPUTADORES

III

1-3

COMENTARIOS AL EJEMPLO DE LAS PÁGINAS 41-42

~emploI

Se propone añadir una instrucción a la ALU de registro-memoria que tenga un operando
fuente en memoria ahorrándonos la Instrucción de carga en cada operación de la ALU
(el otro operando ya se encontraba cargado en un registro de la CPU en el 25% de las
operaciones de la ALU).

Es recomendable leer íntegramente la página de libro ya que este enunciado es un
resumen del ejemplo.

I Respuesta I
El CPI de la CPU antigua se obtiene consultando la figura 2.2 en la que se aprecian las
frecuencias de insttucciones y los ciclos de reloj consumidos por cada categoría:
CPI antiguo =(0,43 * 1 ciclo+ 0,21 * 2 ciclos + 0,12 * 2 ciclos + 0,24 * 2 ciclos) =1,57

siendo el tiempo de la CPU antigua:

Tiempo CPU antigua = 1,57 * Recuento antigua * Duración ciclo antigua

El cálculo del nuevo recuento de insttucciones por categorías se realiza de la siguiente
forma:

ALU
Cargas
Almacenamiento
Saltos.......
Nuevas

0,43 -0,43 * 0,25= 0,3225 (32,25%)
0,21 -0,43* 0,25= 0,1025( 10,25% )
0,12
0,24
0,43* 0,25=0,1075

( 12%)
( 24% )
( 10,75% )
Total del recuento de instrucciones nuevas es 89,25%

.....

Es decir, el nuevo recuento de insttucciones es el 89,25% del recuento antiguo.

Observe cómo se han calculado los nuevos porcentajes de insttucciones de ALU, Cargas y
Nuevas.:
. En el caso de ALU se ha descontado del porcentaje original (43%) un 25% al sustituirse

un 25% del total de insttucciones ALU por una nueva insttucción.

. Sobre el porcentaje original de Cargas (25%) se ha efectuado lo mismo, ya que cada

operación de la ALU de ese 25% que se sustituye requiere de una insttucción de carga
previa del operando.

. A consecuencia de todo lo anterior, se añade en el recuento total ese 25% de
insttucciones ALU que se han suprimido (43% * 25%) Ycambiado por el empleo de la
insttucción de nueva creación.

Al igual que en el ejemplo anterior, se han de normalizar los porcentajes del recuento de
insttucciones para poder recalcular el CPI medio.

Ya que el nuevo recuento de instrucciones es un 89,25% del anterior, el factor de
corrección a aplicar a los porcentajes de insttucciones recalculados anteriormente por
categorías es 1/0,8925 = 1,1204
Tendremos así:

DEPARTAMENTO

DE INFORMATICA

y AUTOMAI1CA.UNED

1-4

MATERIAL DIDAC17CO DE ESTRUClVRA y TECNOLOGIA DE COMPUTADORES 1/1

CPI nuevo = (0,3225 * 1,1204) * 1 ciclo +
(0,1025 * 1,1204) * 2 ciclos +
(0,12 * 1,1204) * 2 ciclos +

(0,24 * 1,120