Examen 2015 Fichier

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UNIVERSITE DE VALENCIENNES
ISTV-M a st er 1 I nfo r ma tiq ue I S ECO M , 2 0 1 5 /2 0 1 6
E X A ME N : S y st èm e s E mb a rq u é s Mu l t ip ro ce ss eu rs
D ocu me n ts Au to r is és , Du ré e 2 h e u r e s , 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
maximale du temps
maximale de la
minimale de la
Speedup=1/[(1-r) + r/n], donne la
d’exécution
réduction du temps
réduction du temps
d’exécution
d’exécution
Jamais
Selon la vitesse du
valeur
Le CPI dépend de la fréquence d’horloge
Toujours
f
processeur
Temps d’exécution d’un programme est
Vrai si le
(i*CPI)/(f*n)
programme est
jamais
Vrai si la fréquence f
> 100Mhz
réparti
équitablement sur
les n cores et si r=1
Le speedup lorsque le nombre de cores
4
1.5
2.5
(n) passe de 1 à 4 avec CPI=2, i=106, f=
109 et r=80%
Avec les données de la question
Est nul (pas de gain)
4 (on consomme 4
¼ (on consomme 4
précédente et une même valeur de V et
fois moins avec 4
plus avec 4 cores)
de f, le gain en puissance électrique
cores qu’avec 1
consommée avec 4 cores :
core)
Avec les données des 2 questions
Augmente de 4 fois
Diminue de 4 fois
Augmente de 60%
précédentes, la consommation
plus
mois
Pour obtenir un speed up de 2 sans
0 : Pas de
Devient 8 plus
Augmente par un
augmenter le nombre de cores, une
changemente.
grande
facteur 2
Par un facteur 8
0 : pas changement
Par un facteur 4.
d’énergie avec 4 cores :
solution est de multiplier par 2 la valeur
de f. Dans ce cas, la consommation de
puissance augmentera de :
Avec les données de la question
précédente, l’énergie augmentera
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Exercice 2 : (7 points)
Quel est l’intérêt des processeurs
Réduit le temps
Réduit la
pipelinés ?
d’exécution d’un
consommation
instruction
d’énergie
pipeliné
VLIW
superscalaire
Dans les architectures
Il y a une symétrie :
Les processeurs sont
Les processeurs
multiprocesseurs symétriques
Le nombre de
identiques et
sont multithreadés,
processeurs est égal
accèdent à la
avec le même
au nombre de
mémoire par un bus
nombre de threads
modules mémoire
partagé
par processeur
Lorsque la donnée demandée par le
Supprimer la donnée
Lire la donnée du
Ecrire la donnée en
processeur est absente, le cache doit
du cache
cache
mémoire
Le protocole ESI dans une
Assure la cohérence
Réduit le nombre de
Nécessite
architecture SMP
des données dans les
défaut dans les caches
l’utilisation d’un
Le processeur ARM cortex A8 est un
Réduit le CPI
processeur:
caches
espion du bus
Le mécanisme de Direct Memory
Accélérer les
Permettre au
Accéder
Access (DMA) a pour rôle de :
transferts de données
processeur d’accéder
directement à la
entre les organes de
directement aux
donnée qui
communication et la
données en mémoire
intéresse le
mémoire
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.