Arquitetura e Organização de Computadores

Autarquia Educacional do Vale do São Francisco – AEVSF
Faculdade de Ciências Aplicadas e Sociais de Petrolina – FACAPE
Ciência da Computação
Arquitetura e Organização de Computadores
Prof. Sérgio F. Ribeiro
Lista de Exercícios 2
Obs.: Para as questões a seguir, considere, como referência, a Microarquitetura IJVM Mic-1.
1o) Descreva, resumidamente, de quais fatores depende o projeto do Nível da Microarquitetura.
2o) Qual a composição básica e quais as funcionalidades dos elementos que formam o Mic-1 (Figura 2)?
3o) Um registrador pode ser lido e escrito no mesmo ciclo de clock sem produzir lixo? Por que?
4o) Descreva o que ocorre durante cada subciclo em um ciclo do caminho de dados.
5o) Cite todos os pares de registradores do MIC-1 para tratar dados, endereços e microinstruções.
Diferencie-os.
6o) Qual o objetivo de uma microinstrução? Descreva a função dos sinais que compõem uma palavra de
controle (microinstrução)?
7o) O fato de o MAR trabalhar com palavras enquanto a memória física trabalha com bytes é suportado
por um artifício muito interessante. Explique.
8o) Como a arquitetura IJVM divide a memória? Caracterize cada uma das partes.
F0 F1 ENA ENB INVA INC FUNÇÃO
0 1
1
0
0
0 A
0 1
0
1
0
0 B
0 1
1
0
1
0 A
1 0
1
1
0
0 B
1 1
1
1
0
0 A+B
1 1
1
1
0
1 A+B+1
1 1
1
0
0
1 A+1
1 1
0
1
0
1 B+1
1 1
1
1
1
1 B–A
1 1
0
1
1
0 B–1
1 1
1
0
1
1 –A
0 0
1
1
0
0 A AND B
0 1
1
1
0
0 A OR B
0 1
0
0
0
0 0
0 1
0
0
0
1 1
0 1
0
0
1
0 –1
Tabela 1: Funções úteis da ULA
Figura 1: ULA de 1 bit
Figura 2: Diagrama de blocos do MIC-1
9o) A Tabela 1 mostra uma maneira de fazer com que A apareça na saída da ULA. Sabendo que cada uma
das 32 ULA de 1 bit é implementado conforme a Figura 1, determine outra combinação binária que
desempenhe a mesma função.
10o) Com base no diagrama da Figura 1, demonstre qual função a ULA deve desempenhar quando:
F0 F1 ENA ENB INVA INC
1 1
0
1
1
1
11o) Após implementar o MIC-1 em laboratório (Figura 2), você mede os tempos de propagação do
circuito e averígua que o mesmo gasta 1ns para carregar o MIR, 1ns para habilitar um registrador
para que este coloque seu conteúdo no barramento B, 3ns aguardando a operação da ULA e do
deslocador, e 1ns para que os resultados se propaguem de volta aos registradores. Se o intervalo
alto do clock não pode ser inferior a 2ns para que o sequenciador funcione corretamente, determine
a máxima frequência de clock com que seu microprocessador será capaz de operar (despreze os
tempos de transição de borda). Justifique sua resposta através de um diagrama de tempo indicando
cada intervalo da temporização.
12o) Na Figura 2 o campo da microinstrução que controla o acesso ao barramento B está codificado em
4 bits. Mas o campo do barramento C é controlado por um mapa de bits (cada sinal de controle é
representado por um bit da microinstrução). Explique por quê.
13o) Quando o campo JMPC de uma microinstrução é habilitado, o conteúdo do MBR passa pela função
OR (caixa com um círculo) junto com o campo NEXT_ADDRESS para formar o endereço da próxima
microinstrução. Existe alguma circunstância na qual faz sentido o campo NEXT_ADDRESS ser igual a
0x1FF e usar JMPC?
14o) Determine o código em linguagem de montagem resultante da compilação do código Java abaixo.
Assuma que o compilador utilizado otimiza o código gerado.
i = j + k;
if (i==3)
i = 0;
k = 0;
else
j = j – 1;
15o) Considere o seguinte comando Java: i = j + k + 4; Encontre duas traduções diferentes
desse comando para a linguagem de montagem do IJVM.
16o) Encontre o comando Java que produziu o seguinte código IJVM:
ILOAD j
ILOAD k
ISUB
BIPUSH 6
ISUB
DUP
IADD
ISTORE i
17o) Ao traduzir o comando MAL
if(Z) goto L1; else goto L2
para binário, L2 deve estar nas 256 palavras mais baixas da memória de controle. Seria igualmente
possível L1 estar, digamos, em 0x40 e L2 em 0x140? Justifique sua resposta.
18o) Quanto tempo demora para que uma implementação do MIC-1 rodando a 200 MHz execute o
comando Java abaixo? (a resposta deve ser dada em nanossegundos).
i = j + k;
19o) Considere que a palavra de memória seja de 32 bits e que SP = 0x215 e PC = 0x100 (endereço da 1ª
instrução bipush). Apresente as microinstruções necessárias para a execução do programa IJVM
abaixo. Uma vez executado o programa, mostre o conteúdo dos registradores envolvidos e as
alterações na pilha a cada passo. Considere que a ordenação dos bytes na memória seja do tipo
Little Endian.
BIPUSH 0x42
BIPUSH 0x25
SWAP
IAND
IFEQ 0x0123
Obs: consulte o microprograma para o MIC-1 no livro-texto (Tanenbaum – fig. 4.17)