TP 4. Arquitectura Básica

Facultad de Ingeniería. UNJu
TP
4
LABORATORIO DE COMPUTADORAS
Tema: Arquitectura
Apellido y Nombre:
LU:
Carrera:
Fecha:
2013
CONCEPTOS
A. Considerando la arquitectura de la computadora sencilla, indique la longitud de sus registros, número
de instrucciones, cantidad de palabras de memoria y las microoperaciones que es capaz de realizar.
B. Describa el funcionamiento interno de la arquitectura básica o mejorada, e indique todas las
microoperaciones que se pueden realizar. Ejemplifique el uso de las microoperaciones ROR y ROL.
C. Describa la secuencia de microinstrucciones correspondientes al ciclo de búsqueda de la arquitectura
mejorada. ¿Pueden dos instrucciones diferentes tener ciclos de búsqueda distintos? Justifique.
D. Consigne y explique el ciclo de instrucción de CSR dirección (llamado subrutina).
EJERCICIOS
1. Considerando la arquitectura de la computadora sencilla presentada a continuación:
TERMINALES DE LA ARQUITECTURA
Registro PC
IPC: Incrementar PC.
Registro MAR
TPC: Transferir PC a MAR
TIR: Transferir IR(AD) a MAR
Registro IR
TB: Transferir bus a IR
Memoria
E: Habilitar operación sobre memoria
R/W!: Leer/Escribir memoria
Registro CI
W: Escribir CI
R: Leer CI
C: Complementar CI
I: Incrementar CI
Registro ACC
WA: Escribir ACC
RA: Leer ACC
Escriba el ciclo de búsqueda y ejecución para Acc0; MM-1, MAcc-3M y AccM-2Acc, indicando
en cada caso los terminales de la arquitectura que se activan al ejecutar estas operaciones.
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2. Considerando la arquitectura de una computadora sencilla, suponga que las siguientes tablas
representan el contenido de una porción de memoria y los códigos de instrucción definidos para dicha
máquina. Establezca el contenido y significado de cada dirección de memoria y determine qué es lo que
se quiere realizar. Suponga que el Acc, inicialmente, vale -4310. Determine el contenido de la posición
de memoria 1010112.
Dirección de
Memoria
Contenido de
Memoria
000000
01101000
000001
01101010
000010
10101001
000011
11101011
000100
00XXXXXX
Código
:
Instrucción (descripción)
00
Alto
01
Suma al Acc
10
Resta del Acc
11
Transfiere el contenido del Acc a memoria
:
101000
01000111
101001
01000100
101010
01100011
101011
XXXXXXXX
3. Suponiendo una arquitectura que posee el siguiente set de instrucciones:
Código
Instrucción
Descripción
000
HLT
Detiene el sistema
001
CRA
Borra el contenido del acumulador
010
CA
Complementa (base -1) el contenido del acumulador
011
INCA
Incrementa en 1 el contenido del acumulador
100
ADDM
Suma el contenido de un registro de memoria al acumulador
101
STAM
Transfiere el contenido del acumulador a un registro de memoria
110
DECA
Decrementa en 1 el contenido del acumulador
111
INCM
Incrementa en 1 el contenido de un registro de memoria
a) Escriba la secuencia de instrucciones apropiada para calcular ACCM1+ACC
b) Escriba la secuencia de instrucciones apropiada para calcular ACCM1-M2
c) Escriba la secuencia de instrucciones que ejecute M1M1+ACC-2
d) Escriba la secuencia de instrucciones que ejecute M2 ACC+2*M1
Considere que los registros de memoria M1 ($10) y M2 ($F4) contienen los valores $07 y $C2
respectivamente, y que el acumulador almacena el valor $06. Indique los resultados de cada operación.
4. Considerando el esquema de la arquitectura básica mejorada, complete el siguiente cuadro con las
longitudes apropiadas de los registros, de acuerdo a las características arquitectónicas indicadas:
Palabras de
Memoria
Nº de
Instrucc.
256
8
512
16
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Bits por
Palabra
PC
MAR
ACC
OPR
GPR
GPR(OP)
GPR(AD)
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Palabras de
Memoria
Nº de
Instrucc.
1024
20
65.536
32
524.288
64
1.048.576
80
Bits por
Palabra
PC
MAR
ACC
OPR
GPR
GPR(OP)
GPR(AD)
5. Considerando la arquitectura básica, analice la ejecución de las siguientes instrucciones y determine el
código de operación de las instrucciones, las posiciones de memoria implicadas en la operación, el
tamaño de la memoria direccionable, la longitud de las palabras de memoria y la cantidad de
instrucciones de la arquitectura. Además indique el resultado final de cada operación ejecutada.
PC
Operación
Instrucción
$020
MM+Acc
$100
OPCODE
Acumulador
F
Memoria (M)
$122
$011
$1
$020
AccM-Acc
$3B0
$25B
$0
$010
$A10
AccAcc+F
$B77
$833
$1
-
$470
MM-1
$781
$019
$0
$F06
$E7F
MM-3F
$F14
$00A
$1
$E03
$220
MAcc-M+4F
$250
$10D
$1
$642
6. Indique la secuencia de microinstrucciones del ciclo de ejecución de las instrucciones de la arquitectura
básica presentadas a continuación. Considere que Q y P son posiciones de memoria:
Nº
Mnemotécnico
Modo de direccionamiento
Operación
1
CLRA
Implicado
Acc’0
2
CLR P
Indirecto
M’0
3
ADMF Q
Directo
Acc’Acc+M+F
4
SUBA P
Indirecto
Acc’Acc-M-1
5
INCA
Implicado
Acc’Acc+1
6
INC Q
Directo
M’M+1
7
SUBA
Indirecto
Acc’Acc-M
8
COMA
Implicado
Acc’ Acc
9
NEGA
Implicado
Acc’0-Acc
10
NEG P
Indirecto
M’0-M
11
DECA
Implicado
Acc’Acc-1
12
DEC Q
Directo
M’M-1
13
LDAA P
Indirecto
Acc’M
14
STAA Q
Directo
M’Acc
15
SUBFA P
Directo
Acc’M-(Acc+F)
16
M5A
Indirecto
M’5Acc
17
OP1
Implicado
Acc’F
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Nº
Mnemotécnico
Modo de direccionamiento
Operación
18
OP2
Implicado
F1
19
OP3
Implicado
Acc’$F
20
OP4 Q
Directo
M’3M+1
21
OP5 P
Indirecto
M’Acc-𝐹
22
OP6 Q
Directo
M’3Acc/4-F
23
OP7 P
Indirecto
M’M/4+2F
24
OP8 Q
Directo
M’5Acc-M/2-F
25
ROR Q
Indirecto
26
LSR P
Directo
27
ASL Q
Indirecto
28
ROL Q
Directo
29
ASR P
Indirecto
30
ASL Q
Directo
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ARQUITECTURA BÁSICA
PC + 1
PC
GPR(AD)
PC
Contador de
Programa
(PC)
8 bits
8
R (Leer)
M
GPR
8
M
Memoria
12 bits
8
PC
GPR(AD)
MAR
MAR
Registro de
Dirección de
Memoria
(MAR)
8 bits
W (EScribir)
GPR
M
8
12
M
8
GPR(OP)
OPR
Registro de
Operación
(OPR)
4 bits
12 bits
Registro
de Propósito
General
(GPR)
4
GRP
ACC
GPR
PC
GPR (AD)
GPR + 1
4
12
GPR
12
Z
Sumador
12 bits
Controlador
F
...
GPR + ACC
Salidas a los
terminales de
control de todos
los registros,
memoria y ALU
0
F
0
F
F
F
Registro
Acumulador
12 bits
ACC
ACC
ROR F ACC
ROL F ACC
ACC
ACC + 1
ACC
ACC

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