Implementação do MIPS

1. Considere que as 5 etapas do fluxo de dados (data-path) têm as seguintes latências:
   • IF: 250ps
   • ID: 200ps
   • EX: 250ps
   • MEM: 300ps
   • WB: 200ps
   1. Qual o tempo mínimo do ciclo do relógio numa implementação da arquitetura utilizando ciclo único, multi-ciclo e pipelining?
   2. Qual o tempo de execução de cada uma das seguintes instruções nessas 3 implementações (assuma um CPI ideal)?
   • add $s0, $s1, $s2
   • lw $s0, 100($s1)
   • sw $s0, 100($s1)
   • beq $s0, $s1, _label
   • j _label
   3. Considere que um dado programa tem a seguinte distribuição de instruções:
      • instruções do tipo R-format: 45%
      • instruções do tipo load: 20%
      • instruções do tipo store: 15%
      • instruções de salto: 20%
      Compare o tempo de execução do programa na implementação de ciclo único, multi-ciclo e pipelining (assuma um CPI ideal e ignore os custos associados à inicialização da pipeline e com pipeline hazards).
2. Considere as seguintes instruções:
   • add $s0, $s1, $s2
   • lw $s0, 100($s1)
   • sw $s0, 100($s1)
   • beq $s0, $s1, _label
   1. Tendo por base o CPU da implementação de ciclo único, determine o valor dos 8 sinais de controlo durante a execução dessas instruções. Determine ainda o valor fornecido às entradas 'Read register 1', 'Read register 2' e 'Write register' da unidade de registos e o valor fornecido à entrada 'Address' da memória de dados durante a execução dessas instruções.
   2. Tendo por base o CPU da implementação multi-ciclo e a correspondente máquina de estados, siga o trajecto do fluxo da informação correspondente à execução dessas instruções.