Examen 2015 Fichier

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UNIVERSITE DE VALENCIENNES
ISTV-Master 1 Informatique ISECOM, 2015/2016
EXAMEN: Systèmes Embarqués Multiprocesseurs
Docu ments Autorisés, Durée 2 heures , Proposé par : Smail NIAR
UTILISEZ L’ENNONCE POUR METTRE VOS REPONSES
Exercice 1 : Mesure des performances des architectures multiprocesseurs (8 points)
Dans cet exercice, on notera : i le nombre d’instructions, C le temps de cycles, f la fréquence d’horloge en hertz,
V la tension d’alimentation, r la fraction parallèle de P et n le nombre de cores. Comme indiqué en cours, on
supposera que la puissance = C.V2.f , C est une constante qui correspond à la complexité du circuit et que V=a.f.
Pour chacune des questions suivantes 3 réponses sont proposées. Entourer la ou les réponse(s) qui vous
semble correctes. Une réponse correcte vaut 1 point, une réponse fausse faut -1 point.
Question
Réponse 1
Réponse 2
Réponse 3
L’équation
Speedup=1/[(1-r) + r/n], donne la
valeur
maximale du temps
d’exécution
maximale de la
réduction du temps
d’exécution
minimale de la
réduction du temps
d’exécution
Le CPI dépend de la fréquence d’horloge
f
Toujours
Jamais
Selon la vitesse du
processeur
Temps d’exécution d’un programme est
(i*CPI)/(f*n)
Vrai si le
programme est
réparti
équitablement sur
les n cores et si r=1
jamais
Vrai si la fréquence f
> 100Mhz
Le speedup lorsque le nombre de cores
(n) passe de 1 à 4 avec CPI=2, i=106, f=
109 et r=80%
4
1.5
2.5
Avec les données de la question
précédente et une même valeur de V et
de f, le gain en puissance électrique
consommée avec 4 cores :
Est nul (pas de gain)
4 (on consomme 4
fois moins avec 4
cores qu’avec 1
core)
¼ (on consomme 4
plus avec 4 cores)
Avec les données des 2 questions
précédentes, la consommation
d’énergie avec 4 cores :
Augmente de 4 fois
plus
Diminue de 4 fois
mois
Augmente de 60%
Pour obtenir un speed up de 2 sans
augmenter le nombre de cores, une
solution est de multiplier par 2 la valeur
de f. Dans ce cas, la consommation de
puissance augmentera de :
0 : Pas de
changemente.
Devient 8 plus
grande
Augmente par un
facteur 2
Avec les données de la question
précédente, l’énergie augmentera
Par un facteur 8
0 : pas changement
Par un facteur 4.

Nom: Prénom: Parcours:
Exercice 2 : (7 points)
Quel est l’intérêt des processeurs
pipelinés ?
Réduit le temps
d’exécution d’un
instruction
Réduit la
consommation
d’énergie
Réduit le CPI
Le processeur ARM cortex A8 est un
processeur:
pipeliné
VLIW
superscalaire
Dans les architectures
multiprocesseurs symétriques
Il y a une symétrie :
Le nombre de
processeurs est égal
au nombre de
modules mémoire
Les processeurs sont
identiques et
accèdent à la
mémoire par un bus
partagé
Les processeurs
sont multithreadés,
avec le même
nombre de threads
par processeur
Lorsque la donnée demandée par le
processeur est absente, le cache doit
Supprimer la donnée
du cache
Lire la donnée du
cache
Ecrire la donnée en
mémoire
Le protocole ESI dans une
architecture SMP
Assure la cohérence
des données dans les
caches
Réduit le nombre de
défaut dans les caches
Nécessite
l’utilisation d’un
espion du bus
Le mécanisme de Direct Memory
Access (DMA) a pour rôle de :
Accélérer les
transferts de données
entre les organes de
communication et la
mémoire
Permettre au
processeur d’accéder
directement aux
données en mémoire
Accéder
directement à la
donnée qui
intéresse le
processeur
Exercice 3 : Loi d’Amdahl (5 points)
Selon la loi d’Amdahl, lorsque qu’on passe d’un core à N cores, l’accélération idéale (ou maximale) est égale à
N. Cependant cette accélération est limitée par 2 facteurs :
 Le pourcentage de l’application qui peut réellement être parallélisée sur les N cores, et
 Le cout des communications entre les processeurs, ou entre les processeurs et les mémoires où
sont stockées les données.
La loi d’Amdahl prend en compte le premier facteur mais pas le deuxième.
1. Si on ignore le cout des communications, quelle est l’accélération obtenue sur une architecture
comportant N cores, si 80% de l’application s’exécute sur les N cores de façon parallèle (Utilisez la loi
d’Amdahl).
2. En supposant toujours que 80% de l’application est parallélisée, quelle est l’accélération avec 8 cores,
si on suppose qu’à chaque fois que le nombre de cores est multiplié par 2, le surcout en
communication sur le temps d’exécution initiale augmente de 1% ?
3. Dans cette question, on supposera que la puissance = C.V2.f et que l’énergie E= t.P. t étant le temps
d’exécution. Une architecture avec n cores est n plus complexe qu’une architecture avec un seul core.
Calculer dans les conditions de la question précédente, le gain/perte sur la consommation d’énergie
lorsque 8 cores sont utilisés.
4. Ecrire l’équation qui permet de trouver le nombre de cores nopt qui donne la plus grande valeur de
l’accélération pour une application comportant une fraction parallélisée de P%. Là aussi on supposera
qu’un overhead de 1% en communication est ajouté à chaque fois que le nombre de cores est
multiplié par 2.