tema 2: ejercicios propuestos - Departamento de Arquitectura y

Asignatura: Fundamentos de Informática
Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores (ATC)
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TEMA 2: EJERCICIOS PROPUESTOS
1.
¿Qué tipo de instrucciones realiza la unidad aritmético lógica o ALU (Arithmetic Logic Unit)?
2.
Indique cuál o cuáles de las siguientes opciones comprenden exclusivamente componentes de una
CPU:
a.
b.
c.
d.
e.
3.
Un resultado obtenido por el circuito operacional de la unidad aritmético lógica o ALU se deposita
en:
a.
b.
c.
d.
4.
Buscar el dato que necesita la instrucción.
Volcar en el registro IR el contenido en memoria apuntado por el registro PC.
Volcar en el registro PC el contenido en memoria apuntado por el registro IR.
Escribir en la dirección de memoria contenida en el registro IR el contenido de PC.
Incrementar el PC y almacenar en la memoria la instrucción en curso.
Se busca en memoria lo apuntado por el IR.
Ninguna de las anteriores.
El código de operación (opcode) de una instrucción expresa:
a.
b.
c.
6.
La memoria principal.
El registro de estado.
Un registro del procesador.
El registro de dirección de memoria.
El procesamiento de una instrucción en la CPU se puede dividir en 3 fases distintas: IF (búsqueda),
ID (decodificación) y EX (ejecución). De las siguientes opciones, seleccione las que describen las
operaciones que se realizan internamente en la CPU durante la fase de búsqueda (IF). Sea IR el
registro de instrucción y PC el contador de programa.
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
5.
Registro PC (contador de programa), memoria DRAM, controlador de teclado, ALU.
Unidad de Control (UC), registro de instrucción, registros generales, memoria FLASH EEPROM
para la BIOS.
ALU, controlador de puerto serie, buses de conexión, registros generales.
Buses de conexión, registro PC, registros generales, Unidad de Control.
DMA (acceso directo a memoria), buses de conexión, ALU, decodificador principal.
La operación que se debe realizar y/o el número de operandos que intervienen.
El sistema de codificación utilizado.
El tipo de direccionamiento a utilizar.
Sea una CPU con los siguientes registros: R0 y R1 (registros generales), IR (registro de instrucción) y
PC (contador de programa). Si en la memoria se encuentran los datos de la tabla (fíjese que la unidad
direccionable es el byte), y el valor de los registros es: R0=0x100; R1=0x102; PC=0x0104 (de
tamaño 16 bits); IR=0x1080 (de tamaño 16 bits).
a.
DIRECCIÓN DE MEMORIA
CONTENIDO
0x100
0xFF00
0x102
0x1234
0x104
0x214E
0x106
0x216F
0x108
0x1235
¿Cuál es el contenido de los registros R0, R1 y PC, tras ejecutar la siguiente instrucción escrita
en lenguaje ensamblador?:
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MOV R1, [R0] (La instrucción mueve el contenido de memoria apuntado por la dirección que
contiene R0 al registro R1)
b.
7.
¿Cuál es el tamaño en bytes del programa ejecutable mayor que se puede escribir para esta CPU?
(Puede expresarlo con la notación que quiera)
Se supone que el microprocesador anterior tiene 16 tipos de instrucciones diferentes. Cada
instrucción tiene una longitud 16 bits. A continuación se describen 4 de esas instrucciones mediante
su código de operación y la descripción de la operación que realizan:
Código de
operación
Descripción
0011
Carga el registro AC (registro “acumulador”) del procesador desde el
dispositivo de E/S indicado por los 12 bits restantes.
0111
Almacena el contenido del registro AC en el dispositivo de E/S
indicado por los 12 bits restantes.
1001
Suma al registro AC el número entero en complemento a 2 indicado
por los 12 bits restantes.
1010
Suma al registro AC el valor de la posición de memoria indicada por
los 12 bits restantes.
Escriba un programa en binario que realice las siguientes operaciones:
Cargar AC desde el dispositivo 5.
Sumar al registro AC el contenido de la ubicación de memoria 940(10 más el número -1.
Almacenar el AC en el dispositivo 6.
8.
¿Cuáles de las siguientes instrucciones no son válidas en el microprocesador del ejercicio anterior y
por qué?
a.
b.
c.
9.
Cargar AC desde el dispositivo 4096.
Sumar al registro AC el número -2049.
Sumar al dato que está en la dirección 2048, el número 0x100.
Dado un procesador con dos registros generales de 16 bits llamados R1 y R2, calcule el contenido de
dichos registros tras ejecutar las siguientes instrucciones:
INSTRUCCIONES
DESCRIPCIÓN
SUMAR R1, R1, 0x100
Suma el contenido de R1 a 0x100 y guarda el
resultado en R1.
LEER R2, (R1+2)
Carga o lee de memoria el contenido apuntado por la
dirección R1+2 y lo guarda en R2.
LEER R1, (R2+1)
Carga o lee de memoria el contenido apuntado por la
dirección R2+1 y lo guarda en R1.
Suponga que, inicialmente, los registros R1 y R2 contienen el valor 0 y que el contenido de la
memoria RAM es el siguiente:
DIRECCIÓN DE MEMORIA CONTENIDO
0xFE
0x0F
0x100
0xF0
0x102
0xFF
10. Se tiene un microcontrolador con el siguiente formato de instrucciones:
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8 bits
24 bits
Código instrucción
Operando1 (dirección de memoria)
Responda a las siguientes preguntas:
a. ¿Cual es el número de posiciones de memoria que puede direccionar una instrucción de forma
directa?
b. ¿Cuantos bits ocupa el registro de instrucciones (IR)?
c. ¿Cual es el número máximo de instrucciones que podría tener el procesador?
11. Se supone un procesador con los siguientes formatos posibles de instrucción en código máquina:
12 bits
5 bits
5 bits
10 bits
Cinst
Op1
Op2
---
12 bits
5 bits
15 bits
Cinst
Op1
IMM
12 bits
20 bits
Cinst
DirMem
Cinst: código de instrucción.
Op: registro utilizado como operando.
IMM: valor numérico inmediato.
DirMem: dirección de memoria.
Rellene los datos de la siguiente tabla:
Número máximo de instrucciones del procesador
Número máximo de registros usados como operando que podría
tener el procesador
Rango numérico del valor inmediato (IMM) en complemento a 2
Rango de direcciones de memoria del procesador (en hexadecimal)
12. Según la arquitectura de Von-Neumann, en la memoria se guardan: (indique la respuesta adecuada)
a.
b.
c.
d.
Solamente instrucciones de programa.
Datos de entrada y datos de salida.
Instrucciones de programa, datos de entrada y datos de salida.
Ninguna de las anteriores es cierta.
13. Indique dónde busca un procesador las instrucciones durante la fase de búsqueda de instrucción (IF).
a.
b.
c.
d.
En memoria RAM o ROM.
Sólo en memoria ROM.
En memoria o en entrada/salida.
Sólo en memoria RAM.
14. ¿Por qué la memoria principal de un PC es de tipo RAM y no de tipo ROM? ¿Es necesaria siempre
una memoria ROM en el proceso de arranque?
15. Complete los espacios en blanco de la siguiente afirmación: “En la entrada/salida programada
(“pooling” o encuesta) la __________________ debe interrogar constantemente al registro de
__________________________ del dispositivo de entrada/salida para comprobar que un nuevo dato
ha sido dejado por el periférico”.
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16. ¿Qué se entiende por la transmisión de información en serie? ¿y en paralelo? Explique brevemente
cómo se transmite un byte en serie y como se transmite en paralelo.
17. ¿Cuál es la misión de una señal de reloj en un bus síncrono?
18. ¿Cuántos MBps (Megabytes / segundo) se pueden transmitir como máximo en los siguientes buses?
Recuérdese que un MHz es 106 ciclos por segundo, un KHz son 103 ciclos por segundo y que, en los
buses síncronos, en cada ciclo de reloj, se transmite un bit en cada línea del bus.
a.
b.
c.
Bus asíncrono de 150 Kbps (kilobits / segundo).
Bus síncrono de 32 bits de datos, 40 bits de direcciones y 100 MHz de reloj.
Bus paralelo síncrono de 8 bits a 100 KHz.
19. Indique la respuesta correcta (o deje en blanco la respuesta en caso de que ninguna sea válida): Si un
procesador tiene 20 líneas en su bus de direcciones, ¿cual es el número máximo de unidades
direccionables del procesador?
a.
b.
c.
d.
Depende de la capacidad de la memoria que se le conecta.
Siempre es el mismo: 1 Mega.
Depende de si el procesador tiene su bus de direcciones síncrono o asíncrono.
Siempre es el mismo: 20 Megas.
20. Ordene (en la columna de la derecha) de forma decreciente los siguientes dispositivos según su
tiempo de acceso. Como notación use letras tipo A, B, C, D, etc (letra A: dispositivo que requiere
mayor tiempo de acceso).
DISPOSITIVO
ORDEN SEGÚN
TIEMPO DE ACCESO
Registros CPU
Discos duros
Memorias RAM
Memorias Caché
Unidades Backup de Cinta
21. Al sistema de E/S de un ordenador personal pertenecen los siguientes dispositivos: (elija las opciones
que crea correctas, o deje en blanco la respuesta si ninguna es válida)
a.
b.
c.
d.
e.
Disco duro, memoria RAM, tarjeta de red, MODEM.
Memoria RAM, CD-ROM, tarjeta gráfica, disquetera.
Disquetera, modem, tarjeta de sonido, CD-ROM.
Disco duro, DVD, tarjeta de sonido, CPU.
Placa base, memoria caché, buses PCI e ISA, Disco duro.
22. Considere que acaba de adquirir uno de los últimos ordenadores personales que han salido al
mercado. Los técnicos le instalaron todos los componentes de su máquina (disco duro, disquetera,
ratón, monitor, procesador, placa base), y una copia de un sistema operativo en su disco duro, listo
para funcionar. Cuando el ordenador llegó a su casa, los técnicos se dieron cuenta que se habían
dejado los chips de DRAM y el CD del ordenador en la tienda. ¿Funcionará su ordenador? Razone la
respuesta.