Examens corriges

Examen final d'architecture des ordinateurs INF2500 automne 2001

Introduction à l'examen final d'architecture des ordinateurs

Ce document rassemble l'examen final du cours d'architecture des ordinateurs identifié par le sigle INF2500, proposé lors de la session d'automne 2001. Il s'adresse principalement aux étudiants en informatique ou en génie informatique qui souhaitent s'entraîner sur des sujets d'examen complets, comprenant à la fois des questions à choix multiples, des problèmes pratiques et des questions à développement portant sur le matériel et la structure des systèmes informatiques.

Présentation générale du document

Le sujet couvre l'ensemble des notions fondamentales abordées dans un cursus d'architecture matérielle. Les consignes initiales précisent que toute documentation ainsi que la calculatrice sont permises, ce qui indique la présence de calculs et de problèmes d'évaluation de performances nécessitant une application rigoureuse des formules du cours. Chaque exercice est clairement noté, permettant de cibler les domaines clés de la discipline.

Thèmes et notions abordés

Le contenu est structuré autour de plusieurs grandes thématiques liées à la conception des ordinateurs et des réseaux :

  • Architectures parallèles : Identification des modèles de traitement adaptés à la reconnaissance de formes ou au traitement d'images pixel par pixel, notamment l'utilisation des architectures de type SIMD.
  • Médias de communication et réseaux : Choix des supports de transmission en fonction de la distance, du débit, de l'immunité aux interférences électriques, ainsi que l'analyse du trafic à l'aide de files d'attente et de modèles de performance comme les réseaux M/M/1.
  • Hiérarchie mémoire : Organisation de la mémoire principale, utilisation des technologies DRAM (modes nibble, page, colonnes statiques, bancs entrelacés), gestion des caches (associativité, taille des blocs, taux d'échecs obligatoires et de capacité) et implantation de la mémoire virtuelle.
  • Pipelining et performances du processeur : Analyse des dépendances de données de type lecture-après-écriture ou écriture-après-lecture, gestion des aléas de contrôle et calcul du CPI global en fonction du nombre d'instructions.
  • Entrées-sorties et stockage secondaire : Calculs de performance sur les disques magnétiques, temps de recherche, délais de rotation, transferts et utilisation des contrôleurs d'E/S.

Méthode de travail et utilisation recommandée

Pour tirer pleinement profit de ce document lors de vos révisions, il est conseillé de traiter chaque question par écrit avant de consulter les solutions fournies. Les exercices de calcul, qu'il s'agisse de l'évaluation de la taille minimale d'un secteur sur un disque dur, de l'analyse des files d'attente d'une passerelle réseau ou de la détermination du nombre d'instructions à partir du CPI, nécessitent une démarche méthodique. Les explications accompagnant les réponses permettent de comprendre les erreurs courantes et de consolider les acquis théoriques et pratiques.

Questions fréquentes

À quelle session et pour quel cours cet examen a-t-il été rédigé ?

Ce document correspond à l'examen final du cours INF2500 intitulé Architecture des ordinateurs, dispensé à la session d'automne 2001.

Quels types de questions trouve-t-on dans ce sujet ?

Le sujet propose un ensemble varié de questions, incluant des questions à choix multiples sur les concepts fondamentaux, des analyses de code ou de pipelines pour identifier les dépendances, ainsi que des problèmes numériques portant sur les performances des disques et des réseaux.

Les solutions sont-elles incluses dans le document ?

Oui, le document intègre les réponses aux différentes questions, fournissant parfois des explications détaillées ou des références bibliographiques pour justifier les résultats.

Testez vos connaissances

Question 1

Quelle architecture parallèle convient le mieux pour effectuer des opérations à très grande vitesse sur chaque pixel d'une image vidéo dans un système de reconnaissance de formes ?

  1. SISD
  2. SIMD
  3. MISD
  4. MIMD

Réponse correcte : SIMD

Explication : L'approche SIMD (Single Instruction, Multiple Data) permet d'appliquer la même opération simultanément sur un grand ensemble de données, ce qui correspond exactement au traitement parallèle de pixels d'une image.

Question 2

Quel type de cache est le plus recommandé pour minimiser les échecs de type obligatoire lorsque la mémoire cache est entièrement vidée (flushed) à chaque changement de tâche dans un système multitâche à haute fréquence ?

  1. Un cache avec une petite taille de bloc
  2. Un cache à correspondance directe
  3. Un cache avec une grande taille de bloc
  4. Un cache totalement associatif de petite taille

Réponse correcte : Un cache avec une grande taille de bloc

Explication : Lorsque le cache est vidé à chaque changement de tâche, les premiers accès provoquent des échecs obligatoires. Augmenter la dimension du bloc permet de ramener davantage de données adjacentes dès le premier accès et de réduire l'impact de ces échecs.

Question 3

Dans l'analyse des performances d'un programme exécutant un total de 1000 instructions avec un CPI global de 1,9, sachant que le CPI des instructions entières est de 1 et celui des instructions flottantes est de 4, quel est le nombre d'instructions entières ?

  1. 300
  2. 500
  3. 700
  4. 900

Réponse correcte : 700

Explication : En posant l'équation du CPI global : (1 × $NI_{entier}$ + 4 × (1000 - $NI_{entier}$)) / 1000 = 1,9, on résout pour trouver $NI_{entier} = 700$.





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