UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO
Disciplina: Arquitetura de Computadores
Professor: Renato E. N. de Moraes
Aluno:
Turma: 3CC
Data: 13/12/12
Semestre: 2012-2 Valor: 0,0 pt
Lista de Exercícios 01
Nota:
1. Um projeto de arquitetura hipotético possui 32 (trinta e duas) linhas (bits) no barramento de endereços. Qual a sua capacidade total de endereçamento de memória? Se quiséssemos usar
apenas metade desta capacidade, quantos bits seriam necessários?
2. Suponha um projeto de memória de 4 palavras de 3 bits conforme mostra a Figura 1. Sejam
E0, E1 as linhas de endereçamento (REM = 2 bits), D0-D2 as linhas de entrada de dados na
memória (RDMin = 3 bits), S0-S2 as linhas de saída de dados (RDMout = 3 bits). R e W indicam,
respectivamente, leitura (Read) e escrita (Write) na memória.
(a) Quais os valores que as linhas E0, E1, D0, D1, D2, R, W devem possuir para a realização de
uma escrita do valor 2 na palavra 1 da memória?
(b) Quais os valores que as linhas E0, E1, D0, D1, D2, R, W devem possuir para a realização de
uma leitura do valor contido na palavra 3 da memória?
(c) Quais seriam as modificações necessárias para aumentar a largura da memória para 4 bits?
(d) Quais seriam as modificações necessárias para aumentar a capacidade de endereçamento
desta memória para 16 endereços?
Figura 1: Sistema de memória 4 × 3.
3. Sabe-se que a arquitetura proposta por John von Neumann para sua máquina IAS é ainda hoje,
utilizada quase que na sua totalidade pelos computadores atuais. Sendo assim, isto é considerando a importância dessa proposta, pede-se esquematizar e descrever cada uma das partes
propostas para a máquina IAS.
4. Interprete os momentos a, b, c, d, e, f e g da Figura 2
5. Escreva uma programa em linguagem de montagem que calcula o valor de X na seguinte expressão X = (A + B) ∗ (A − C)/(B + C), considerando:
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Figura 2: Flip Flop.
(a) instruções com 3 operandos: ADD, SUB, MPY e DIV
Ex: ADD X,A,B
(X) <- (A) + (B)
(b) instruções com 2 operandos: ADD, SUB, MPY, DIV e MOV
Ex: ADD A,B
MOV A,B
(A) <- (A) + (B)
(A) <- (B)
(c) instruções com 1 operandos: ADD, SUB, MPY, DIV, LDA e STA
Ex: ADD A
(ACC) <- (ACC) + (A)
STA A
(ACC) <- (A)
LDA A
(A) <- (ACC)
6. Identifique qual o modo de endereçamento representado em cada uma das figuras a seguir:
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7. Interprete os dois modos de endereçamento EA = (A) + (R) e EA = (A + (R)) onde: EA =
endereço efetivo que contém o operando; A = conteúdo de campo do endereço da instrução; R =
conteúdo de campo de endereço que referencia um registrador; (X) = conteúdo do endereço X.
8. Analise cada afirmativa abaixo. Em seguida, assinale com V aquelas que julgar verdadeiras e com
F as falsas (Justifique cada uma das assinaladas como falsas. Utilize esquemas e/ou diagramas
se julgar necessário):
( ) O registrador RDM é utilizado para escrita de um valor no barramento de endereço.
( ) Um registrador pode ser implementado a partir de flip-flops (FFs). Neste caso, cada FF é
responsável por armazenar um bit de informação.
( ) O registrador REM é utilizado para leitura/escrita de um valor no barramento de dados.
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( ) Hardware e software são logicamente equivalentes. Com isso podemos implementar um
algoritmo em hardware ou software, ou ainda, em um software embutido no hardware – o
Firmware.
( ) Um computador digital tem sua arquitetura organizada como uma série de níveis, sendo que
os níveis superiores são construídos com base na arquitetura dos níveis inferiores.
( ) A respeito da arquitetura proposta por von Neumann podemos afirmar que a memória é um
elemento dispensável. Com isso, podemos construir uma máquina que não possua memória e que apresente as mesmas características e funcionalidades da arquitetura de Von
Neumann.
( ) A arquitetura da máquina de von Neumann possui cinco elementos principais: Unidade
de controle, unidade lógica aritmética (com o registrador acumulador), memória, entrada
e saída.
( ) Cada microprocessador possui sua microarquitetura e seu microcódigo específico e, como
conseqüência disto, possui sua própria linguagem de máquina. Com isso é possível afirmar
que não existem microprocessadores que possuem microarquiteturas diferentes e linguagens de máquinas iguais.
9. Dado o programa da Figura 3 apresenta o ciclo de “busca–decodificação–execução“ de instruções
realizado por uma CPU, pede-se:
(a) Identificar e descrever detalhadamente cada uma das etapas do ciclo do algoritmo;
(b) Comentar as linhas de código do programa, identificando cada uma das oito etapas.
(Considere: pc - registrador contador de programa, ir - registrador de instrução, ac - registrador
acumulador.)
10. De acordo com o esquema apresentado na Figura 4 para as principais seções de uma CPU,
pede-se:
(a) Descrever o funcionamento de cada uma das seções da CPU;
(b) Descrever os passos executados para que seja efetuada a operação de adição entre os
operandos A e B (ADD A,B) que se encontram na memória principal
11. Suponha que o endereço armazenado no contador de programa seja designado pelo símbolo
X1 . A instrução armazenada em X1 tem um campo de endereço (referência a operando) X2 . O
operando necessário para executar a instrução é armazenado na palavra de memória de endereço
X3 . Um registrador índice contém o valor X4 . Qual é a relação entre essas várias quantidades se
o modo de endereçamento da instrução é: (a) direto, (b) indireto, (c) relativo ao PC e (d) indexado?
12. Quantas vezes a CPU acessa a memória quando busca e executa uma instrução com modo de
endereçamento indireto, se a instrução é (a) uma computação que requer um único operando e
(b) um desvio?
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Figura 3: Codigo do ciclo de “busca–decodificação–execução“ de instruções realizado por uma CPU.
13. Suponha que um conjunto de instruções use um tamanho fixo de instrução de 16 bits. As referências a operandos têm tamanho de 6 bits. Existem K instruções com dois operanados e L
instruções com zero operandos. Qual é o número máximo de instruções com um operando que
pode ser fornecido?
14. Explique o funcionamento de uma pastilha multiplexadora. Esboçe, através de desenho, uma
pastilha com 8 (oito) linhas de entradas.
15. Explique o funcionamento de uma pastilha decodificadora. Quantas linhas de entrada são necessárias para uma pastilha com 32 (trinta e duas) saídas?
16. Qual a diferença entre os somadores simples e os somadores completos? Mostre a diferença
usando tabela-verdade.
17. A Figura 5 exibe um circuito que utiliza um multiplexador para implementar a sua funcionalidade.
Explique o funcionamento do circuito em termos de suas entradas C0 e C1. (para todos os
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Figura 4: Arquitetura de uma CPU.
possíveis valores destas entradas explique a função booleana que o circuito implementa
Figura 5: Circuito com multiplexador.
18. Dado o circuito da Figura 6, obtenha a sua tabela verdade.
19. Qual a diferença entre Latch e Flip-Flop?
20. Utilizando um decodificador, projete um sistema de memória que explore a capacidade máxima
de endereçamento de um processador que possui 12 bits no barramento de endereços e 8 bits
no barramento de dados. Para a realização deste projeto, você dispõe de CI’s de memória com
capacidade de 1024 palavras de 8 bits (8 Kbits).
(a) Desenhe o diagrama do circuito.
(b) Mostre no diagrama em qual componente será armazenado um dado que será escrito no
endereço BBC16 de memória.
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Figura 6: Circuito.
21. Suponha que estejam disponíveis CI’s de memória com capacidade de 128 palavras de 4 bits
(128x4). Com eles construa:
(a) uma memória de 128x16
(b) uma memória de 512x4
(c) uma memória de 512x8
22. Dado o diagrama da ALU na Figura 7, pede-se:
(a) Qual a função do decodificador no diagrama da ALU?
(b) Utilizando a ALU de um bit (abaixo), esquematizar a implementação uma ALU capaz de
operar 4 bits.
23. Utilizando um bloco de decodificador 2-para-4 e portas lógicas à sua escolha, contruir um decodificador 3-para-8.
24. A Figura 8 mostra o circuito de um Flip-Flop, determine a sua tabela de transições nomenado as
linhas A,B,C e D.
25. Usando Flip-Flops do tipo D, implemente um circuito Conversor Serial/Paralelo.
26. Implemente um circuito contador que realiza a contagem de zero a nove.
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Figura 7: Diagrama da ALU
Figura 8: Circuito Flip Flop.
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