Processadores (Introdução à Organização de Computadores)

FATEC – SP

PAULO HENRIQUE MALTA QUINTINO DE ARAUJO

QUESTIONÁRIO REFERENTE AO CAPITULO 6: “PROCESSADORES”

SÃO PAULO

2015

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1. Descreva as funções básicas de uma UCP, indicando os seus componentes principais.

R:        As funções básicas são processamento e controle. A primeira é associada à execução de operações lógicas, matemáticas e outras. A segunda é associada às atividades de interpretação, busca, controle dos componentes e da execução de instruções.

1. Quais são as funções da unidade aritmética e lógica - UAL?

R:        Executar operações matemáticas com os dados. As operações podem ser:

Aritméticas – Soma, subtração, multiplicação, divisão;

Lógicas – AND, OR, XOR, NOT;

Outras – complementos, deslocamentos, etc…

1. O que é e para que serve o ACC?

R:        O ACC trabalha como um registrador de uso geral com uma função adicional existente em alguns sistema, que é fazer a ligação da UAL com os demais dispositivos da UCP, para armazenamento de dados que serão processados pela UAL.

1. Qual é o componente de um processador que determina o período de duração de cada uma de suas atividades e controla o sincronismo entre elas?

R:        O relógio (clock).

1. Quais são as funções da unidade de controle de um processador?

R:        Conter a lógica para realização das etapas de cada instrução de um programa.

1. Seria possível realizar o projeto de um processador em que o tamanho em bits do CI fosse diferente do tamanho do REM? Nesse caso, qual dos dois registradores deveria ter maior tamanho? Por quê?

R:        No modelo de von Neumann não seria possível, já que as instruções e dados ocupam a mesma memória. Ambos os registradores armazenam endereços e devem ser do mesmo tamanho.

1. Considere um computador cuja MP é organizada com N células de 1 byte cada uma. As instruções interpretadas pela UCP possuem três tamanhos diferentes: as do tipo A possuem 16 bits; as do tipo B têm 32 bits e as do tipo C possuem 48 bits. Considerando que o código de operação de cada uma tem um tamanho fixo e igual a 8 bits e que os programas executados nesse processador são constituídos de uma mistura dos três tipos de instruções, imagine um processo prático para incremento automático do CI após a execução de cada instrução de um programa.

R:        C.OP = 8 bits = 2^8 = 256

C.OP entre 0 e 84: instruções de 16bits de tamanho(CI <- CI + 2) após a busca da instrução.

C.OP entre 85 e 170: instruções de 32bits de tamanho(CI <- CI + 4) após a busca da instrução.

C.OP entre 171 e 255: instruções de 48bits de tamanho(CI <- CI + 6) após a busca da instrução

1. Considere um processador cujo ciclo de instrução não possua a etapa de incremento automático do valor do CI. Imagine um método alternativo que permita a execução do programa.

R:        Utilizando a inspeção do campo “Código de Operação”. Caso ele não seja um desvio, fazer a busca no endereço seguinte (ou em N endereços seguintes, dependendo do valor do campo). Caso contrário, utilizar o campo “Operando” como endereço da próxima instrução.

1. Qual é e onde se localiza o registrador cujo conteúdo controla a sequência de processamento das instruções de um programa?

R:        Contador de instruções (CI, que seria melhor chamado de apontador de instruções). Fica na UCP.

1. Considerando as instruções a seguir, indique a quantidade de ciclos de memória despendidos para realizar seu ciclo de instrução completo (explicite a quantidade de ciclos de leitura e de escrita, quando for o caso):

ADD Op	Ro ← Ro + (Op.)
SUB Op	(Op.) ← Ro - (Op.)
ADD Op.1, Op.2	(Op.l) ← (Op.1) + (Op.2)
INCR	Ro ← Ro + 1
LDA Op.	Ro ← (Op.)

ADD Op	ACC <= ACC + (Op.)	1L + 1L = 2 ciclos
SUB Op	ACC <= ACC - (Op.)	1L + 1L = 2 ciclos
ADD Op.1, Op.2	(Op.1) <= (Op.1) + (Op.2)	1L + 2L + 1E = 4 ciclos
INCR	ACC <= ACC + 1	1L = 1 ciclo
LDA Op.	ACC = (Op.)	1L + 1L = 2 ciclos
		Total: 2 + 2 + 4 +1 + 2 = 11 ciclos

1. Qual é o registrador cujo conteúdo determina a capacidade de memória de um computador? Justifique.

R:        REM – registrador de endereços de memória. Está ligado diretamente à barra de endereços que, por sua vez, está ligada à memória principal.

12. Considere um computador com 64K células de memória, instruções de um operando, tendo possibilidade de ter um conjunto de 256 instruções de máquina. Considerando que cada instrução tem o tamanho de uma célula, que é o mesmo tamanho da palavra do sistema, qual o tamanho, em bits, do Reg, CI e RDM? Qual é o total de bits dessa memória?

R:        ACC = 24 bits; CI = 16 bits; RDM = 24 bits. Total de bits = 1,5M bit.

13.         Um computador tem um REM de 16 bits e um barramento de dados de 20 bits. Possui instruções de um operando, todas do tamanho de uma célula de memória e do mesmo tamanho da palavra. Ele foi adquirido com apenas uma placa de 4K de memória.