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1 29) A seguinte tabela verdade corresponde a um circuito combinatório de três entradas e quatro saídas. Obtenha a tabela de programação para o circuito em um PAL e faça um diagrama semelhante ao apresentado em aula, indicando quais os elementos devem ser fundidos para implementar a função desejada. Entradas Saídas X Y Z A B C D

2 25) A palavra de instrução de um computador tem 32 bits divididos nos seguintes campos: código de operação (8 bits), dois campos de registradores (5 bits cada) e um campo para registrador/operando imediato (14 bits). (a) Até quantas operações podem ser especificadas? (b) Quantos registradores podem ser endereçados? (c) Qual o espectro de operandos imediatos, sem sinal, que pode ser fornecido? (d) Qual o espectro de operandos imediatos, com sinal, que pode ser fornecido, considerando o 14 º bit como o bit de sinal? 26) Considere o computador estudado em aula, cuja estrutura é representada resumidamente na figura abaixo. Considere que cada registrador contém inicialmente o valor correspondente ao seu índice, como na questão 31. Considere a seguinte seqüência de instruções: ADD R0, R1, R2 ADD R3, R3, R4 ADD R5, R5, R6 ADD R0, R0, R3 ADD R0, R0, R5 ADD R0, R0, R7 STR R7, R0 ADI R0, R0, 0 ADI R3, R3, 3 ADI R5, R5, 5 PC Memória de Instruções Decodificador de Instruções zero Banco de Registradores Unidade Funcional MUX-B Memória de Dados MUX-D Determine o valor binário da instrução na linha atual dos resultados e o conteúdo de qualquer registrador alterado pela instrução, ou a posição e o conteúdo de qualquer posição de memória alterada pela instrução na linha seguinte dos resultados. Os resultados estão colocados desta forma uma vez que os novos valores não aparecem em um registrador ou na memória, porque uma instrução só é executada depois de ocorrer uma transição de subida no pulso do relógio. 27) Quantos chips de 32Kbits x 8bytes são necessários para fazer uma memória com capacidade de 256KBytes? Quantas linhas de endereço devem ser usadas para acessar os 256KB e quantas destas linhas deverão estar conectadas a todos os chips? Quantas linhas devem ser decodificadas para a seleção dos chips e qual o tamanho do decodificador? 28) Obtenha a tabela de programação para as funções abaixo em uma PLA. Minimize o número de termos de produtos utilizados, compartilhando-os entre as funções sempre que possível. A(X,Y,Z) = m(3,6,7) B(X,Y,Z) = m(0,1,4,5,6) C(X,Y,Z) = m(2,3,4) D(X,Y,Z) = m(2,3,4,7)

3 DA, AA, BA MB FS MD RW Função Código Função Código Função Código Função Código Função Código R0 000 Registr. 0 A Função 0 Não Esc. 0 R1 001 Const. 1 A Dado 1 Escreve 1 R2 010 A+B R3 011 A+B R4 100 A+ B R5 101 A+ B R6 110 A R7 111 A A B A B A B A A A ) Especifique a palavra de controle que deve ser aplicada ao processador projetado em aula para implementar cada uma das seguintes micro - operações: (a) R1 R2 R3 (b) R4 R3 (c) R2 Entrada de Dados (d) R7 R5 + Constante (e) R6 0 (f) R3 R2 R7 (g) R1 R0 + 1 (h) R2 R3 23) Dadas as palavras de controle a seguir, determine a micro operação a ser executada em cada caso e modifique o conteúdo dos registradores segundo as operações determinadas. Admita que os registradores são de oito bits e que no início cada registrador contenha o código correspondente ao seu próprio número. Por exemplo, R0 contém zero, R1 contém 1 e assim por diante. (a) (b) (c) (d) (e) (f) ) Defina os seguintes termos com suas próprias palavras: (a) caminho de dados (b) unidade de controle (c) controle por hardware (d) controle micro programado (e) memória de controle (f) palavra de controle (g) micro instrução (h) micro programa (i) micro operação

4 19) Uma unidade de processamento semelhante à vista em aula tem um banco de registradores com 64 unidades. Quantas linhas de seleção deverão ter os multiplexadores que controlam o acesso aos barramentos que levam às entradas da ULA? 20) Seja uma ULA de 8 bits cujas saídas são S 7 a S 0 e cujos sinais de vai-um de interesse são V 8 e V 7. Projete um circuito lógico capaz de gerar os sinais para os quatro bits de estado vistos durante a aula, quais sejam: bit de sinal (N), controle de zero (Z), transborde (V) e bit de vai-um (C). 21) Projete um circuito aritmético de quatro bits com duas variáveis de seleção, S1 e S0, para gerar as seguintes operações aritméticas. Desenhe o diagrama lógico correspondente a um estágio (um bit). (notas de aula) S 1 S 0 vai-um = 0 vai-um = A + B (soma) A + B A (transferência) A + 1 (incremento) 1 0 B (complemento) B + 1 (negação) 1 1 A + B A + B + 1 (subtração) Para responder às questões 22 e 23 você deverá usar as duas tabelas que antecedem as questões. FS Seletor MF Seletor G Seletor H Micro operação (F) A A A + B A + B A + B A + B A A A B A B A B A A A

5 12) Faça um esboço da organização interna da unidade central de processamento (UCP). Inclua as duas unidades internas que compõem esta unidade e todas as informações (sinais de controle e dados) trocadas entre estas unidades. 13) Qual a diferença entre as instruções encontradas em programas de alto nível e as microinstruções utilizadas no sistema de controle de UCP. 14) O que é uma máquina de estados? 15) Desenvolva uma máquina de estados para o seguinte circuito: B J A B K A A Saída Entrada A A J K B B Relógio 16) Explique o funcionamento básico das arquiteturas pipeline. 17) Uma unidade de processamento tem cinco componentes organizados segundo um laço, como na figura a seguir. Os atrasos máximos destes componentes são: A=3ns, B=3ns, C=4ns, D=6ns e E=5ns. Qual a maior freqüência de relógio que pode ser usada para esta unidade de processamento? Como pode-se combinar os componentes desta máquina para formar um pipeline de três estágios? Qual a maior freqüência de relógio possível com esta máquina pipeline? Como seria possível combinar os mesmos componentes para formar uma máquina pipeline de quatro estágios e, sendo isto possível, qual seria sua freqüência máxima? A B C D E 18) Projete uma ULA para executar somente as seguintes operações: A+B, A-B, A+1, A, A, A B, A B e A B. Na representação gráfica destas operações A significa a negação de A e A representa o deslocamento de A para a esquerda. As demais são as operações aritméticas e lógicas usuais. O resultado do seu projeto será um estágio da ULA e deverá ter um único sinal de vai-um entre os estágios.

6 QUESTIONÁRIO SOBRE ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES Tópicos incluídos: - organização básica de um computador - lógica e operações de transferência entre registradores - UCP = unidade de controle + unidade de processamento - máquinas de estado algoritmicas 1) O que é um sistema digital? ==========X=========== 2) O que estuda a matéria organização de computadores? 3) O que é uma micro - operação? 4) Descreva os componentes da representação simbólica de uma transferência entre registradores. 5) Como se dá a transferência entre registradores utilizando barramentos? 6) Quais as alternativas para o tipo de transferência mencionado anteriormente e porque eles são menos convenientes? 7) Faça um diagrama em blocos do hardware necessário para implementar a seguinte transferência entre registradores: c T : R0 R1, R1 R0. 8) As saídas de quatro registradores R0, R1, R2 e R3 estão conectadas a um quinto registrador, R5, por meio de um multiplexador. Cada registrador tem 32 bits e deseja-se transferir o conteúdo de cada um dos quatro primeiros para o quinto segundo a ocorrência de quatro variáveis temporais mutuamente exclusivas T0, T1, T2 e T3. Faça um diagrama em blocos do hardware capaz de implementar estas transferências, explicitando as conexões necessárias de cada uma das variáveis temporais às entradas do multiplexador e dos registradores. 9) Mostre quais transferências entre registradores, com as respectivas variáveis de controle, são necessárias para executar a seguinte instrução: If (A=1) then (Var1:=Var2) else if (B=1) then (Var1:=Var3). Considere A e B duas variáveis de controle, Var1 e Var2 duas variáveis contendo dados armazenados nos registradores R0 e R1, respectivamente, e que o valor da variável Var3 esteja armazenado na posição de memória V3. Considere, ainda, que nesta máquina as atribuições devem ser feitas exclusivamente através da movimentação de dados entre registradores. 10) Qual a maneira mais simples de organizar um computador com palavra de 32 bits, capaz de executar 512 instruções e endereçar uma memória com bytes? 11) Explique detalhadamente as principais etapas de um ciclo de instrução.

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