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TECNOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES (10/04/2015) Examen de los temas 1 y 2 (2,5 puntos en total)
Apellidos y nombre: Grupo:
EJERCICIOS (2,5 puntos). ( PUNTUACIÓN:1 : 0,5pto. ; 2 : 0,75 pto. ; 3 : 0,75 pto. ; 4 : 0,5 pto.).
1. Suponiendo un computador que trabaja con datos enteros y con longitud de palabra n = 8 bits , se introducen en él los números con el valor decimal que se indica en la tabla. Calcular su representación interna de tipo Signo-Magnitud, Complemento a 1, Complemento a 2, Representación Sesgada (el sesgo es S = 2n-1^ = 2^7 = 128 ) y entero sin signo. Indique el valor de los 8 bits en la representación interna de cada número.
Valor decimal Tipo de Representación Representación Interna
- 3 (Complemento 2)
- 120 (Sesgada) 132 (Sin signo, positivo) (^) (Entero sin signo) 2. Obtenga la representación del número decimal ( - 44 ) en formato normalizado IEEE 754 para coma flotante, simple precisión, de 32 bits , con un bit para el signo, 8 bits para el campo del exponente (con sesgo S=127 ) y 23 bits para el campo de la mantisa. 3. Un procesador dispone (entre otros) con los registros: PC (Contador de Programa), AR (Registro de Dirección de 32 bits ), DR (Registro de Datos de 16 bits ), IR (Registro de Instrucciones) y registros auxiliares r5 y rD. El procesador está conectado con la memoria principal. Suponiendo que el procesador está iniciando la captación de una instrucción con el contador de programa PC = 0000 0000 (en hexadecimal), y que el contenido inicial de la memoria principal es el de la tabla adjunta, donde tanto direcciones cómo datos están representados en hexadecimal, responda a las siguientes cuestiones:
a) Indique el contenido de los registros PC e IR al finalizar la fase de captación de la instrucción.
b) Sabiendo que el código de operación que está en IR corresponde a una instrucción ST r5 y que ésta instrucción consiste en almacenar el contenido del registro r5 en la posición de memoria dada por el contenido del registro rD , (M(rD) r5) , donde en r5 se tiene el dato A000 y en rD el valor 0000 0FFE , indique los datos que cambian en la memoria y sus correspondientes direcciones, al finalizar la fase de ejecución de la instrucción.
c) Indique el número de hilos de los buses de datos y de direcciones.
d) Indique el tamaño máximo en Gigabytes (GB) de la memoria principal.
s e m
Dirección (hexadecimal)
Contenido (hexadecimal)
0000 0 000 A 0000 0 001 2BD 0000 0 002 3C · ·
· · 0000 0FFB 2437 0000 0FFC ACC 0000 0FFD 4326 0000 0FFE A 0000 0FFF 3456
TECNOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES (10/04/2015) Examen de los temas 1 y 2 (2,5 puntos en total)
4. Un computador con una frecuencia de reloj de 450 MHz , se diseña de tal forma que todas sus instrucciones consumen 2 ciclos de reloj en la fase captación. En la fase ejecución todas las instrucciones consumen 2 ciclos de reloj, salvo las que son de almacenamiento en memoria que consumen 4 ciclos. Si se ejecuta un programa que tiene 200 instrucciones (de las que 50 de ellas son instrucciones de almacenamiento en memoria), indique:
a) Número de ciclos totales de reloj que consume la ejecución de ese programa.
b) Tiempo que tarda en ejecutar este programa.
c) Velocidad de procesamiento en MIPS (Millones de Instrucciones Por Segundo) que se mide de acuerdo a la ejecución de este programa.
CLR
CLK
X
Q 0
Q 1
Z
CLR
CLK
X
Q 0
Q 1
Z
4. (0,75pto.) Complete el siguiente diagrama de tiempos para el circuito de la figura. Los biestables son de tipo T disparados por flanco de subida. 5. (1,00pto.) Empleando biestables de tipo D y las puertas lógicas que se necesiten, diseñe un generador de secuencia síncrono con 2 salidas binarias (Z 1 y Z 0 ), que genere cíclicamente la siguiente secuencia de valores de salida Z= (Z 1 Z 0 )={ 1, 3, 2, 0, 1, 3 ; 1, 3, 2, 0, 1, 3…..}. 6. (0,75pto.) Realice el diagrama de estados y la tabla de estados de un sistema secuencial síncrono con una entrada X y una salida Z, que sea capaz de detectar continuamente la secuencia 11001 que le va llegando por su única línea de entrada X, generando la salida Z = 1 durante la recepción del último bit de esa secuencia de entrada y Z = 0 en otro caso.
Ejemplo:
X 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0
Z 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
7. (1,00 pto.) Para la unidad de procesamiento de la figura:
a) Complete la siguiente tabla indicando la operación RT que se realiza tras el flanco de subida de la señal de reloj, con las señales de control indicadas. Para cada fila de la tabla, de forma independiente, suponga los valores iniciales de R0 = A4 y R1 = 3C, para calcular los valores finales que quedarían en los registros R0 y R1 tras la ejecución de la operación RT de la fila correspondiente, e indíquelos en la última columna de la tabla. (0,50 pto.)
b) Indique los valores que debería tener la palabra de control, para que se realicen las siguientes operaciones al llegar el flanco activo de CLK. (0,50 pto.)
Operación LD 1 LD 0 M 1 M 0 S 1 S 0 R 0 2 R 0
R 0 R 0 más 1
LD 0
CLR
LD 1
Clk
D Q
Clr
LD
REG Clk
D Q
Clr
LD
REG
CLR
Clk
D Q
Clr
LD
REG Clk
D Q
Clr
LD
REG
M 0
R
R
X Y
S 1 S 1
CLK
CLK
R
M 1
0 1
0 1
0 1
0 1 8
Operac. ALU: S 0 S 0
S 1 S 0 Z
0 0 X más Y
0 1 X más 1
1 0 X más
1 1 Y
LD 0
CLR
LD 1
Clk
D Q
Clr
LD
REG Clk
D Q
Clr
LD
REG
CLR
Clk
D Q
Clr
LD
REG Clk
D Q
Clr
LD
REG
M 0
R
R
X Y
S 1 S 1
CLKCLK
CLKCLK
R
M 1
0 1
0 1
0 1
0 1 8
Operac. ALU: S 0 S 0
S 1 S 0 Z
0 0 X más Y
0 1 X más 1
1 0 X más
1 1 Y
LD 0 LD 1 M 0 M 1 S 1 S 0 Operación RT Valores finales de R0 y R 0 1 0 0 1 1 R0 No cambia, R1R0 R0=A4, R1=A 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0
DIRECCIONES DE MEMORIA
00 – 07 08 – 0F 10 – 17 18 – 1F 20 – 27 28 – 2F 30 – 37 38 – 3F
3. (0,50 pto.) En la tabla de la figura siguiente se indica el repertorio de las 4 instrucciones del computador simple CS1, indicando sus nombres en ensamblador, el resultado de su ejecución descrita a nivel de transferencia a registros (RT) y su formato en binario.
Tabla P2a
Dada laTabla P2b correspondiente al contenido
inicial de la memoria principal RAM del CS1, donde se almacenan las instrucciones de un programa y datos, ambos en formato hexadecimal, junto con una columna que indica el rango de direcciones de memoria en hexadecimal, correspondiente a cada fila. Realice lo siguiente: a) Copiar la notación en hexadecimal de las instrucciones del programa almacenado en memoria (de la dirección 0 a la 6, es decir la primera fila de la memoria, Tabla P2b) en la
última columna de laTabla P2c. A partir de esta
información completar el resto de laTabla P2c,
indicando para cada instrucción: 1) su notación en ensamblador, 2) su descripción RT, 3) su notación en binario.
Tabla P2b
b) Sabiendo que antes de ejecutar el programa, el contenido de la memoria principal es el de laTabla
P2b y que al acumulador contiene el dato FF. Indicar los datos en hexadecimal que se verían en las
direcciones $20, $21,$22,$23 y $3F de la memoria principal al finalizar la ejecución del programa. c) A la vista de los resultados, ¿sabría decir resumidamente la serie de números qué calcula el programa?
Tabla P2c
Ensamblador ($DirDato en hexadecimal)
Descripción RT
Formato de la Instrucción en binario CO Dirección del Dato en binario
STOP Fin ejecución 00 X X X X X X ADD $DirDato AC AC + M($DirDato) 01 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 SUB $DirDato AC AC - M($DirDato) 10 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 STA $DirDato M($DirDato) AC 11 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0
Programa en ensamblador ($DirDato en hexadecimal)
Descripción RT del programa
Instrucción en binario (^) Instrucción en hexadecimal
CO 2 bits
Dirección del dato en binario con 6 bits
STA $3F M($3F) AC 11 11 1111 FF
TECNOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE
COMPUTADORES
1º Grado en Ingeniería Informática.
GRANADA, 11 de Septiembre de 2015 EXAMEN DE TEORÍA Y PROBLEMAS
EJERCICIOS:
1. (0,75 pto.) Suponga que un computador trabaja con datos enteros y con longitud de palabra n = 8 bits. Dados los datos de la columna de la izquierda en representación interna, indique su valor en decimal en la columna de la derecha. Para representación sesgada (el sesgo es S=2^7 =128).
Representación Representación interna Valor decimal que representa (Signo Magnitud) 1000 0101 (Complemento 1) 0000 0111 (Complemento 2) 1111 1110 (Sesgada) 1000 0100 (Entero sin signo) 1111 1110
2. (0,25 pto.) Suponiendo que tenemos el número N = 1011 1110 de 8 bits en representación complemento a 2. Indique qué representación en complemento a 2 tendría ese mismo número en una representación utilizando 16 bits. 3. (0,50 pto.) Un procesador dispone, entre otros, de los siguientes elementos: Registro de Dirección (AR) de 32 bits, Registro de Datos (DR) de 16 bits y Contador de Programa (PC). Indicar:
a) Número de bits del bus de datos (DB) y del bus de direcciones (AB). b) Número de bits del registro de instrucciones (IR) y del registro Contador de Programa (PC). c) Tamaño máximo posible de la memoria principal (en GB).
4. (1,00 pto.) Un computador dispone de un procesador que funciona con un reloj de frecuencia 100 MHz. Dicho procesador cuenta con un repertorio de instrucciones en el que cada una de ellas utiliza dos ciclos en su fase de captación y 3 ciclos en su fase de ejecución, salvo las operaciones aritméticas, que utilizan 4 ciclos en su fase de ejecución. Si en el procesador se ejecuta un programa que consta de 250 instrucciones, de las que 50 de ellas son aritméticas indique:
a) Número de ciclos totales de reloj y tiempo que consume la ejecución de ese programa. b) Velocidad de procesamiento en MIPS (Millones de Instrucciones Por Segundo) que se mide de acuerdo a la ejecución de este programa.
5. (1,00 pto.) Analice el circuito de la figura y obtenga razonadamente la tabla de verdad de la función de conmutación f(A,B,C). No ponga solo la tabla resultante, es importante que además de ésta explique cómo ha obtenido dicha tabla.
Apellidos :
Nombre : Grupo :
D.N.I. :
a) Complete la siguiente tabla indicando la operación RT que se realiza tras el flanco de subida de la señal de reloj. (0,50 pto.)
b) Indique los valores que debería tener la palabra de control, para que se realicen las siguientes operaciones al llegar el flanco de subida de la señal de reloj. (0,50 pto.)
Operación Load R_sel M 1 M 0 S 1 S 0
R 0 R 1
R 0 R 0 más 1
Load R_sel M1 M0 S1 S0 Operación RT 1 1 1 0 1 1 R 0 no cambia , R 1 R 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
CLR
Clk
D Q
Clr
LD
REG Clk
D Q
Clr
LD
REG
CLR
Clk
D Q
Clr
LD
REG Clk
D Q
Clr
LD
REG
M 0
R
R
X Y
S 1 S 1
CLKCLK
CLKCLK
R
M 1
0 1
0 1
0 1
0 1
Operac.
ALU:
S 0 S 0
Load
R_sel
CS
R_sel
CS
Programa en ensamblador ($DirDato en hexadecimal)
Descripción RT del programa.
Instrucción en binario Instrucción en hexadecimal
CO 2 bits
Dirección del dato en binario con 6 bits ADD $20 AC AC + M($20 ) 01 10 0000 60
3. (1,00 pto.) En la tabla de la figura siguiente se indica el repertorio de las 4 instrucciones del computador simple CS1, indicando sus nombres en ensamblador, el resultado de su ejecución descrita a nivel de transferencia a registros (RT) y su formato en binario.
Ensamblador ($DirDato en hexadecimal)
Descripción RT
Formato de la Instrucción en binario CO Dirección del Dato en binario
STOP Fin ejecución 00 X X X X X X ADD $DirDato AC AC + M($DirDato) 01 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 SUB $DirDato AC AC - M($DirDato) 10 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 STA $DirDato M($DirDato) AC 11 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0
Tabla T
Dada la Tabla T2 correspondiente al
contenido inicial de la memoria principal RAM del CS1, donde se almacenan las instrucciones de un programa y datos, ambos en formato hexadecimal, junto con una columna que indica el rango de direcciones de memoria en hexadecimal, correspondiente a cada fila. Realice lo siguiente: a) Copiar la notación en hexadecimal de las instrucciones del programa almacenado en memoria (desde la dirección 00 a la 09, de la
Tabla T2) en la última columna de la Tabla
T3. A partir de esta información completar el
resto de la Tabla T3, indicando para cada
instrucción: 1) su notación en ensamblador, 2) su descripción RT, 3) su notación en binario.
Tabla T
b) Sabiendo que antes de ejecutar el programa, el contenido de la memoria principal es el de laTabla
T2 yque el acum ulador (AC) contiene el dato 00, indicar los datos en hexadecimal que se verían en
las direcciones $20, $21, $28, $29, $30 y $31 de la memoria principal al finalizar la ejecución del programa. c) A la vista de los resultados, ¿sabría comentar resumidamente el cálculo que realiza el programa, con los datos de entrada almacenados en $20 y $28, para obtener los datos resultantes que se almacenan en las direcciones $30 y $31?
Tabla T
DIRECCIONES DE MEMORIA
00 – 07 08 – 0F 10 – 17 18 – 1F 20 – 27 28 – 2F 30 – 37 38 – 3F
TECNOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES (14/04/2016) Examen de los temas 1 y 2 (2,5 puntos en total)
Apellidos y nombre: Grupo:
EJERCICIOS (2,50 puntos). ( 1 : 0,50 pto. ; 2 : 0,25 pto. ; 3 : 0,75 pto. ; 4 : 0,50 pto. ; 5 : 0,50 pto.).
1. Suponga un computador que trabaja con datos enteros y con longitud de palabra n = 8 bits. En dicho computador se almacenan los siguientes números en representación interna de tipo Signo-Magnitud, Complemento a 1, Complemento a 2, Representación Sesgada (el sesgo es S = 2n-1^ = 2^7 = 128 ) y entero sin signo. Indique el valor del número decimal que se está representando.
Representación Interna Valor decimal que representa 1000 0010 (Signo-Magnitud) 0000 1010 (Complemento 1) 1111 1100 (Complemento 2) 1000 0010 (Sesgada) 1000 0010 (Sin signo, positivo)
2. Suponiendo que se tiene el número N = 1011 1110 de 8 bits en representación complemento a 2. Indique qué representación en complemento a 2 tendría con 16 bits en vez de con 8 bits. 3. Se tienen los siguientes datos numéricos en representación en formato normalizado IEEE 754 para coma flotante, simple precisión, de 32 bits , con un bit para el signo (s), 8 bits para el campo del exponente (e, con sesgo S = 127 ) y 23 bits para el campo de la mantisa (m).
a) Indique el valor en decimal del DATO 1 (0,50 puntos). b) Ordene de menor a mayor los números (0,25 puntos).
s e m DATO 1 0 0001 0101 111 0000 0000 0000 0000 0000
DATO 2 1 1111 0101 010 1111 0000 0000 0000 0000
DATO 3 0 0001 1111 000 1111 0000 0000 0000 0000
DATO 4 0 0001 1111 000 1111 0001 0001 0001 0001
TECNOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES 1º Grado en Ingeniería Informática.
GRANADA, 27 de Junio de 2016 EXAMEN DE TEORÍA Y PROBLEMAS
EJERCICIOS: (5 puntos)
1. (1 pto.) Para el circuito de la figura 1: (a) Obtenga razonadamente la tabla de verdad de la función de conmutación F(X,Y,Z) resultante. (b) Diseñe un circuito equivalente con estructura AND/OR?
Figura 1
2. (1 pto.) Dadas las siguientes funciones de conmutación, en las que “x 0 ” representa la variable menos significativa: - f 0 (x 2 , x 1 , x 0 ) = ∑ m ( 0, 3, 5 ) - f 1 (x 2 , x 1 , x 0 ) = ∑ m ( 0,1,3, 6 ) - f 2 (x 2 , x 1 , x 0 ) = ∑ m ( 2, 3, 4, 5, 6 ) a) Implemente dichas funciones mediante una ROM de tamaño mínimo. Dibuje explícitamente la estructura interna de la ROM con las conexiones adecuadas del plano OR e indique el tamaño de la ROM. b) Implemente dichas funciones con tres multiplexores de 4 a 1 (2 entradas de control). En las entradas de control se aplican las variables X 2 ,X 1. Teniendo en cuenta que se dispone del complemento de X 0 , dibuje los multiplexores indicando en sus entradas los valores posibles de: {0, 1, X 0 ó complemento de X 0 }. Dentro del símbolo del multiplexor se deben especificar las entradas en decimal de las combinaciones de (X 2 ,X 1 ) para las que se selecciona cada entrada. 3. (1,5 pto.) Para el circuito secuencial de la figura 2 :
a) Complete el diagrama de tiempos de Q0, Q1 y Z, teniendo en cuenta que al principio la señal de Clear (CLR) está activada, tal y como se indica en el cronograma, por lo que todos los biestables comienzan con un valor Q=0. b) Obtenga la tabla de estados del circuito de la figura 2 y realice un circuito equivalente a éste (es decir con el mismo comportamiento en el cronograma y que tenga la misma tabla de estados), pero con biestables de tipo T, (ver figura_3 que indica el comportamiento de un biestable tipo T).
Apellidos :
Nombre : Grupo :
D.N.I. :
Figura 2
Figura 3. Tabla del comportamiento de un biestable tipo T
4. (1 pto.) Diseñe un generador de secuencia síncrono que genere cíclicamente la siguiente secuencia ( 1,3,3,7, 1,3,3,7…), utilizando biestables de tipo D. Para ello: (a) Obtener la tabla de estados o tabla de transición, (b) expresiones lógicas simplificadas de las funciones de excitación de los biestables y de las funciones de salida, (c) esquema del circuito. 5. (0,5 pto) Para la unidad de procesamiento de la figura, complete la tabla adjunta con los valores de las señales de control. La primera fila viene rellena como ejemplo.
LD 0 LD 1 M 1 M 0 S 1 S 0 Operación RT
1 0 0 1 1 0 R0 <- R1 mas R0 , R1 no cambia
R0 no cambia , R1 <- R0·R
R0 no cambia , R1 <- R1 mas 1
R0 <- R0·R1 , R1 no cambia
R0 <- R1 , R1 no cambia
3. (0,50 pto.) En laTabla P.1 de la figura siguiente se muestra el repertorio de las 4 instrucciones del
computador simple CS1 (de la práctica 8). Para cada instrucción, se indican su nemotécnico en ensamblador, el resultado de su ejecución descrita a nivel de transferencia a registros (RT) y su formato en binario.
Ensamblador ($DirDato en hexadecimal)
Descripción RT
Formato de la Instrucción en binario CO Dirección del Dato en binario
STOP Fin ejecución 00 X X X X X X ADD $DirDato AC AC + M($DirDato) 01 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 SUB $DirDato AC AC - M($DirDato) 10 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 STA $DirDato M($DirDato) AC 11 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0
Tabla P.
Utilizando las instrucciones del computador CS1, realice un programa que sume TRES veces el valor que hay en la dirección $3A y almacene el resultado en la dirección $3B.
a) Especifique dicho programa en ensamblador en la primera columna de laTabla P.2.
b) Completar las filas de la tabla, indicando la descripción RT del programa, las instrucciones en binario (con sus códigos de operación y de direcciones de los datos (operandos) en binario) y notación en hexadecimal del programa.
N ota: Antes de nada, especifique las primeras instrucciones necesarias para poner el acumulador AC al
valor cero. Ya que al ejecutar el programa supondremos que, en general, el AC tendrá un valor inicial distinto de cero. Como ejemplo, se incluye en la tabla una posible primera instrucción del programa (con toda la fila rellena).
Programa en ensamblador ($DirDato en hexadecimal)
Descripción RT del programa
Instrucción en binario Instrucción en hexadecimal
CO 2 bits
Dirección del dato en binario con 6 bits STA $3D M($3D) AC 11 11 1101 FD
Tabla P.
TECNOLOGÍA Y ORGANIZACIÓN DE
COMPUTADORES
1º Grado en Ingeniería Informática.
GRANADA, 19 de Septiembre de 2016 EXAMEN DE TEORÍA Y PROBLEMAS
EJERCICIOS:
Ejercicios de los Temas 1º y 2º.
1. (0,75 pto.) Suponga que se tienen los siguientes datos (de tipo entero) representados en un computador:
Representación Interna 0000 0010 DATO A 0000 1010 DATO B 1111 1100 DATO C 0000 0110 DATO D
a) Si la representación interna utilizada es Signo Magnitud indicar el valor decimal de DATO A y ordenar los datos de menor a mayor. b) Si la representación interna utilizada es Complemento a uno indicar el valor decimal del DATO A y ordenar los datos de menor a mayor. c) Si la representación interna utilizada es Representación sesgada (el sesgo es S = 2n-1^ = 2^7 = 128, siendo n el número de bits de la representación interna) indicar el valor decimal del DATO A y ordenar los datos de menor a mayor.
2. (0,75 pto.) Obtenga la representación del número -9 en formato normalizado IEEE 754 para coma flotante, simple precisión, de 32 bits , con un bit para el signo, 8 bits para el campo del exponente (con sesgo S=127 ) y 23 bits para el campo de la mantisa.
3. (1,00 pto.) Suponga que un procesador dispusiese de una instrucciónMemorizar, ST r1, que
almacena en la posición de memoria indicada por el registro rD el contenido del registro r1. La instrucción tiene de código (en hexadecimal) AB00. Esta instrucción se encuentra en la posición A777 de la memoria, que en rD se encuentra el valor 5ACD y que r1 contiene FFFF, complete la tabla siguiente indicando la secuencia de microoperaciones que deben generarse durante la FASE de CAPTACIÓN de la instrucción, así como los valores que tienen en cada momento los registros PC, AR, DR, IR, r1 y rD.
Apellidos :
Nombre : Grupo :
D.N.I. :
s e m
