Questão de Arquitetura de Computadores — Arquiteturas — FGV 2024

Arquitetura Vetorial de Computadores

Gabarito: letra C. A arquitetura vetorial é baseada no princípio SIMD (Single Instruction, Multiple Data), onde uma única instrução opera sobre múltiplos elementos de um vetor simultaneamente, proporcionando alto paralelismo de dados. Essa é a característica central que a alternativa C descreve corretamente.

A banca testa o conhecimento fundamental sobre o funcionamento de processadores vetoriais, muito usados em computação de alto desempenho para tarefas como processamento gráfico e simulações científicas. A chave é entender que o paralelismo de dados é a marca registrada dessa arquitetura, ao contrário do que sugerem alguns distratores.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que cada instrução é executada em uma única unidade de processamento, limitando o paralelismo. Isso descreve uma arquitetura escalar, não vetorial. Na arquitetura vetorial, uma instrução aciona várias unidades de processamento (ou pipelines) em paralelo para processar diferentes elementos do vetor. O erro é de inversão: o que limita o paralelismo é o oposto do que a arquitetura vetorial faz.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Diz que arquiteturas vetoriais são exclusivas para operações aritméticas simples como adição e subtração. Na verdade, processadores vetoriais suportam operações complexas, incluindo multiplicação, divisão, operações de ponto flutuante e até mesmo operações lógicas e de deslocamento sobre vetores. Exemplos incluem as instruções SSE/AVX em processadores x86 modernos.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Descreve com precisão o coração da arquitetura vetorial: instruções que operam em múltiplos elementos de um vetor simultaneamente, permitindo alto paralelismo de dados. Esse é exatamente o conceito de SIMD (Single Instruction Multiple Data), onde uma única instrução controla a execução paralela em vários dados. É a base para ganhos de desempenho em aplicações como multiplicação de matrizes e processamento de sinais.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Afirma que o conjunto de instruções é limitado e sem suporte a operações complexas. Na realidade, arquiteturas vetoriais costumam ter conjuntos de instruções ricos e especializados para operações vetoriais, incluindo instruções para carga/armazenamento de vetores, operações aritméticas combinadas, permutações e reduções. O limitado seria o oposto: arquiteturas RISC têm conjunto reduzido, mas vetoriais não se encaixam nessa simplificação.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Sugere que os vetores são organizados dinamicamente e o processador ajusta automaticamente o tamanho. Na prática, o tamanho do vetor (número de elementos processados por instrução) é fixo no hardware, determinado pela largura dos registradores vetoriais (ex.: 128, 256, 512 bits). O programador ou compilador define os vetores, mas o processador não ajusta dinamicamente o tamanho com base nos dados — ele opera em blocos de tamanho fixo.