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Problemas tema3, Ejercicios de Informática

Asignatura: Estructura y tecnologia de Computadores, Profesor: Miriam Cifredo Chacón, Carrera: I. T. Infor. Sistemas, Universidad: UCA

Tipo: Ejercicios

Antes del 2010

Subido el 30/08/2008

josellle
josellle 🇪🇸

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bg1
Estructura y Tecnología de los Computadores
TEMA 3: Instrucciones
PROBLEMAS
1. Un computador tiene una memoria principal de 64 posiciones de 16 bits cada una. El formato de la
instrucción de este computador tiene las siguientes características:
Se indica la dirección de memoria del operando 1
Se indica la dirección de memoria del operando 2 que además es la de destino
El primer campo indica el código de operación
Cada instrucción ocupa solo una posición de memoria
Determinar:
a) ¿Cuántos campos tiene cada instrucción?
b) ¿Qué longitud tiene cada instrucción?
c) ¿Cuál es la longitud de cada campo?
d) ¿Cuál es el máximo de operación que podrían realizarse?
2. En el computador anterior la memoria tiene grabados los siguientes valores en las posiciones que se
indican:
(00h) = 22FF
(03h) = 111B
(04h) = 0001
(3Eh) = FFFF
(3Fh) = 0000
Dibujar la memoria y rellenar con los valores dado pero en formato binario.
Sabiendo que el código de operación en código máquina de las operaciones AND y OR son
respectivamente 0000 y 0001, realizar las siguientes instrucciones e indicar en el gráfico de la
memoria los nuevos valores de las posiciones que cambien su contenido.
0000 000000 111111
0001 111111 111110
3. Un determinado computador tiene el siguiente formato de instrucción y utiliza el modo de
direccionamiento directo.
a) ¿De cuántas pociones debe tener su memoria principal?
b) Si el ancho de palabra de la memoria principal es e 8 bits ¿Cuántas posiciones ocupará una
instrucción?
c) ¿Y si el ancho de palabra fuera de 16 bits?
d) ¿Cuántas operaciones pueden codificarse?
4. Un computador dispone en su Camino de Datos de un Banco de Registros con ocho diferentes
(RO, R1, ..., R7). En el formato de las instrucciones se especifican los operandos fuente y destino,
que se supone están depositados en alguno de los registros. Los registros se seleccionan mediante 3
bits (000: RO, 001: R1, ..., 111: R7).
Sabiendo que el código de operación asignado a la instrucción de SUMAR es el 01:
a) ¿De cuántos bits se compone el formato de la instrucción: SUMAR EL CONTENIDO DE
R2 Y R3 DEPOSITANDO EL RESULTADO EN R2?
b) Dibujar el formato de la instrucción anterior.
5. Un determinado computador dispone de una memoria de 16x8 y de instrucciones cuyo formato
consta de tres campos, con las siguientes especificaciones:
a) El Código de Operación es de 4 bits.
b) El operando fuente es un valor inmediato de 8 bits.
c) El operando destino consta de 4 bits que forman la dirección de la Memoria Principal
donde se encuentra el segundo operando y donde se deposita el resultado.
Si se tiene que ejecutar la instrucción cuyo formato se muestra en la figura, indicar las modificaciones que
ocasionará en las posiciones de la Memoria. Se sabe que el Código de Operación 0011 corresponde a la
operación de SUMAR y que en la dirección de Memoria 0101 existe el dato 0000 0000 antes de ejecutar
la instrucción.
C.OP
OPE1
OPE2
RES
8 bits
pf3
pf4
pf5

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PROBLEMAS

  1. Un computador tiene una memoria principal de 64 posiciones de 16 bits cada una. El formato de la instrucción de este computador tiene las siguientes características: - Se indica la dirección de memoria del operando 1 - Se indica la dirección de memoria del operando 2 que además es la de destino - El primer campo indica el código de operación - Cada instrucción ocupa solo una posición de memoria Determinar: a) ¿Cuántos campos tiene cada instrucción? b) ¿Qué longitud tiene cada instrucción? c) ¿Cuál es la longitud de cada campo? d) ¿Cuál es el máximo de operación que podrían realizarse?
  2. En el computador anterior la memoria tiene grabados los siguientes valores en las posiciones que se indican: - (00h) = 22FF - (03h) = 111B - (04h) = 0001 - (3Eh) = FFFF - (3Fh) = 0000

Dibujar la memoria y rellenar con los valores dado pero en formato binario. Sabiendo que el código de operación en código máquina de las operaciones AND y OR son respectivamente 0000 y 0001, realizar las siguientes instrucciones e indicar en el gráfico de la memoria los nuevos valores de las posiciones que cambien su contenido.

  • 0000 000000 111111
  • 0001 111111 111110
  1. Un determinado computador tiene el siguiente formato de instrucción y utiliza el modo de direccionamiento directo.

a) ¿De cuántas pociones debe tener su memoria principal? b) Si el ancho de palabra de la memoria principal es e 8 bits ¿Cuántas posiciones ocupará una instrucción? c) ¿Y si el ancho de palabra fuera de 16 bits? d) ¿Cuántas operaciones pueden codificarse?

  1. Un computador dispone en su Camino de Datos de un Banco de Registros con ocho diferentes (RO, R1, ..., R7). En el formato de las instrucciones se especifican los operandos fuente y destino, que se supone están depositados en alguno de los registros. Los registros se seleccionan mediante 3 bits (000: RO, 001: R1, ..., 111: R7). Sabiendo que el código de operación asignado a la instrucción de SUMAR es el 01: a) ¿De cuántos bits se compone el formato de la instrucción: SUMAR EL CONTENIDO DE R2 Y R3 DEPOSITANDO EL RESULTADO EN R2? b) Dibujar el formato de la instrucción anterior.
  2. Un determinado computador dispone de una memoria de 16x8 y de instrucciones cuyo formato consta de tres campos, con las siguientes especificaciones: a) El Código de Operación es de 4 bits. b) El operando fuente es un valor inmediato de 8 bits. c) El operando destino consta de 4 bits que forman la dirección de la Memoria Principal donde se encuentra el segundo operando y donde se deposita el resultado. Si se tiene que ejecutar la instrucción cuyo formato se muestra en la figura, indicar las modificaciones que ocasionará en las posiciones de la Memoria. Se sabe que el Código de Operación 0011 corresponde a la operación de SUMAR y que en la dirección de Memoria 0101 existe el dato 0000 0000 antes de ejecutar la instrucción.

C.OP OPE1 OPE2 RES

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits

  1. Si el Código de Operación de la instrucción XOR en un computador es 0101 1010 y los dos operandos (fuente y destino) se localizan en posiciones de la Memoria, cuyas direcciones constan de 8 bits, a) Interpretar el significado del formato de la instrucción de 3 bytes que se indica: 0101 1010 0000 1000 0000 0010 b) Codificar dicha instrucción en lenguaje hexadecimal.
  2. El formato de las instrucciones de un computador tiene tres campos: Código de Operación, Operando Fuente y Operando Destino. El computador dispone de un Banco de Registros de ocho elementos: RO, R1, ..., R7, de 8 bits de longitud cada uno. Si inicialmente todos los registros están cargados con el valor 0000 0010, calcular el contenido de los mismos después de ejecutar el siguiente programa, en el cual el código de operación se expresa con nemónicos y los operandos por el nombre de los registros, pues sólo se dispone del modo de direccionamiento por registro. ADD R2, R ADD RO, R SUB R4, R NOT R XOR R5, R
  3. Confeccionar un programa para que el computador del ejemplo anterior, partiendo del mismo estado inicial de sus ocho registros, es decir, que contengan el valor 0000 0010, pasen a contener el valor 0000 0000, después de ejecutar el programa pedido.
  4. El formato de las instrucciones de un computador consta de tres campos: Código de Operación, Operando Fuente y Operando Destino. El campo del Código de Operación consta de 8 bits y los otros dos, de 3 bits, con los que se especifica el registro que contiene el operando. El Banco de Registros es de ocho elementos llamados RO, R1, ..., R7.

Sabiendo que el Código de Operación de la instrucción para sumar, cuyo nemónico es ADD, es 0000 0011, y el de restar (SUB) es 1111 1100, Si se proporciona el siguiente programa en lenguaje máquina: 0000 0011 111 110 0000 0011 000 001 1111 1100 110 001 a) Convertirlo en un programa en lenguaje Ensamblador. b) Si, inicialmente, todos los registros contienen el valor 0000 1110, calcular el valor de R0, R y R6 después de ejecutar el programa.

  1. Diseñar el formato de las instrucciones de un computador que tiene las siguientes características: a) El repertorio de instrucciones consta de 20 instrucciones. b) Sólo admite el modo de direccionamiento por registro y el banco de registros consta de ocho diferentes. c) En el formato de la instrucción se especifican tres campos: el primero, para el código de operación; el segundo, para el registro que contiene el operando fuente y el último, el correspondiente al operando destino.
  2. Si en el computador del ejercicio 10 se encuentra una instrucción cuyo formato es: 00110 001 101 y sabiendo que el código de operación para la instrucción de SUMA es 00110 y que todos los registros contienen el valor 02 H inicialmente, a) Interpretar la instrucción. b) ¿Qué registros cambian su contenido después de ejecutar dicha instrucción? c) Si se repite dos veces la misma instrucción, ¿cuál es su resultado?

C.OP Operando Operando Fuente Destino (inmediato) (destino)

  1. Se propone potenciar la MS; para ello, se añaden seis instrucciones nuevas al repertorio y se amplia la memoria a 512 posiciones. ¿Cómo afectan estos cambios al formato de la instrucción?
  2. Un computador que trabaja a 100 MHz está ejecutando un programa de 1.000 instrucciones, que requiere leer/escribir 100 datos. a) Si sólo se dispone de la Memoria Principal para contener los datos se obtiene un CPI = 10. Teniendo en cuenta que el tiempo de acceso a la Memoria es de 100 ns (ya incluido en el CPI), averiguar el tiempo total que se tarda en ejecutar dicho programa. b) ¿Cuánto tiempo se tarda en ejecutar dicho programa si se dota al procesador de un banco de registros para contener los datos más frecuentes y se reduce el CPI a 6? El tiempo de acceso a los registros es de 10 ns (ya incluido en el CPI).
  3. Un computador que funciona a 20 MHz está realizando un programa de 100 instrucciones. a) Si el computador sólo dispone del modo de direccionamiento directo absoluto y todas las instrucciones hacen referencia a dos operandos, que hay que ir a buscar en la Memoria(ya incluido en el CPI), el CPI = 10. Calcular el tiempo de ejecución del programa. b) Si se añade el modo de direccionamiento inmediato, con el cual se proporciona directamente el valor de un operando sin tener que ir a la Memoria, se reduce el número de ciclos que se tarda en ejecutar cada instrucción un 40%, obteniéndose un CPI = 6. Calcular el tiempo que se tarda en ejecutar el programa.
  4. En los siguientes apartados indicar para cada instrucción el código máquina de la instrucción completa en hexadecimal, ubicarla en la posición 00h de memoria y ejecutarla indicando a continuación el estado final de los registros, memorias y señalizadotes. Como valores en los registros y posiciones de memoria usar cualquiera. Usar la tabla 2.1 del libro de texto. (Existe una plantilla para la realización de estos ejercicios) a) MOV B, C b) MOV D, D c) MOV D, A d) SUB B e) CMP D f) AND C g) OR B

h) XOR C i) INC E j) ADD E k) MOV A, C l) ADD A m) CMP A n) INC A

o) AND 3F p) MVI 00,E q) LDA 0062 r) BEQ 0063 s) SFA t) LDAX

  1. Dado el siguiente programa desarrollado para la M+: MVI FFh, A MOV A,B MOV B,C MOV C,D MOV D,E JMP 5000h a) ¿Cuál es la misión de la última instrucción del programa, si se supone que éste comienza en la dirección 5000 H de la memoria? b) Dibujar la organización de la zona de la Memoria donde se ubica el programa. c) Si cada instrucción del programa se ejecuta en 5 ciclos y el procesador funciona a una frecuencia de 2 MHz, ¿cuánto tiempo se tarda en ejecutar una vez el programa?
  2. Se proporciona el siguiente programa: MVI 55 h,A STA 0000 h a) Explicar qué repercusión tiene el programa en la memoria, sabiendo que la instrucción STA dir carga el contenido del Acumulador en la dirección que contiene la instrucción. b) ¿Cuál es el modo de direccionamiento de cada instrucción del programa?
  3. Empleando el direccionamiento por pareja de registos indirecto, cargar en la posición de memoria cuya dirección es la 1020h el valor 5Bh.
  4. Dado el siguiente programa de la M+: MVI 44h, A MOV A, B ADD B a) Consultando la de códigos de operación de la M+, codificarlo en binario. b) Si el programa se sitúa en la Memoria a partir de la dirección 0010 H, indicar cómo se distribuye en ella. c) Interpretar el programa y el resultado que produzca.
  1. En la memoria de la M+ se guarda el siguiente programa: Dirección Contenido 0100 61 h 0101 00 h 0102 11 h 0103 1D h 0104 72 h 0105 01 h 0106 00 h

a) Codificar el programa en Ensamblador. b) Interpretar la función de dicho programa.

  1. Si se supone que el CPI de la M+ para un determinado programa es 4 y funciona a 10 MHz, calcular los MIPS nativos.