COLECCIÓN DE PROBLEMAS SOBRE BUSES

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Eva San Martín Sandoval
hace 7 años
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1 ESCOLA POLITÈCNICA SUPERIOR UNIVERSITAT DE LES ILLES BALEARS Engnyera Tècnca Industral (esp. Electrònca Industral) B.O.E. 6-Març-200 Asgnatura: Impartcón: Curso: Profesor: 4683-Informátca Industral (9 crédtos) 2º Curso-Anual COLECCIÓN DE PROBLEMAS SOBRE BUSES SEGUNDO TEMA DE LA ASIGNATURA La coleccón de problemas ha sdo confecconada a partr de los ejerccos propuestos en las sguentes fuentes bblográfcas: Organzacón y Arqutectura de Computadores, Wllam Stallngs, Prentce- Hall, Cuarta Edcón Organzacón y Arqutectura de Computadores, Wllam Stallngs, Prentce- Hall, Qunta Edcón Organzacón de Computadoras Un Enfoque Estructurado, Andrew S. Tanenbaum, Prentce-Hall, Tercera Edcón Algunos de los ejerccos han sdo levemente modfcados con un doble objetvo; por un lado, facltar al alumno la comprensón de los msmos y, por otro, profundzar en aquellos aspectos que, en base a m crtero personal, he encontrado más nteresantes. En las fuentes bblográfcas ctadas podrés encontrar otros problemas sobre el tema que nos ocupa. A pesar de tratarse de una coleccón de problemas opconal se recomenda encarecdamente su realzacón, ndvdual o en pequeños grupos, en vsta al examen parcal de Febrero. Los problemas no venen acompañados de sus respectvas solucones para no condconar sus respuestas. La resolucón de algunos de ellos requere la realzacón de suposcones, que deberán ser sempre lo más coherentes posbles dentro del contexto de cada problema. En clase podrá plantearse cualquer duda sobre los msmos.

2 Problema.- A la hpotétca máquna de la fgura se le han añaddo dos nstruccones de E/S con los sguentes códgos de operacón:. 00 b = Cargar AC desde E/S 2. 0 b = Almacenar AC en E/S En estos casos, la dreccón de 2 bts dentfca un dspostvo concreto de E/S. Descrba paso a paso la ejecucón del sguente programa: I. Cargar AC desde el dspostvo 5. I2. Sumar a AC el contendo de la poscón de memora 940 hex. I3. Almacenar AC en el dspostvo 6. Asuma que el valor obtendo desde el dspostvo 5 es 3, y que la poscón de memora 940 hex almacena un 2. Tras cada paso de la ejecucón del programa, muestre el contendo de la memora, de los regstros de la CPU y de los puertos de E/S utlzando notacón hexadecmal (a) Formato de nstruccón 0 5 S CodOp Magntud Dreccón (b) Formato de enteros Contador de Programa (PC) = Dreccón de nstruccón Regstro de Instruccón (IR) = Instruccón en ejecucón Acumulador (AC) = Almacenamento temporal (c) Regstros nternos de la CPU 000 b = Cargar AC desde memora 000 b = Almacenar AC en memora 00 b = Sumar a AC un dato de memora (d) Lsta parcal de códgos de operacón Fgura. Prncpales característcas de una supuesta máquna Problema 2.- Consdere un hpotétco mcroprocesador capaz de generar dreccones y datos de 6 bts. a) Cuál es el máxmo espaco de dreccones de memora al que el procesador puede acceder drectamente s se encuentra conectado a una memora de 6 bts?. b) Cuál es el máxmo espaco de dreccones de memora al que el procesador puede acceder drectamente s se encuentra conectado a una memora de 8 bts?. 2

3 c) Qué característcas de la arqutectura permtrán a este procesador acceder a un espaco de E/S separado?. d) S una nstruccón de entrada o de salda puede especfcar un número de puerto de E/S de 8 bts, cuántos puertos de E/S de 8 bts puede soportar el mcroprocesador? y s los puertos de E/S son de 6 bts?. Razone la respuesta. Problema 3.- Consdere un hpotétco mcroprocesador de 32 bts cuyas nstruccones, tambén de 32 bts, están compuestas por dos campos: el prmer byte contene el códgo de operacón y los restantes un operando nmedato o una dreccón de operando. a) Cuál es la capacdad de memora (en bytes) drecconable drectamente?. b) Dscuta el mpacto que se producría en la velocdad del sstema s el mcroprocesador tene: a. Un bus de dreccón local de 32 bts y un bus de datos local de 6 bts, o b. Un bus de dreccón local de 6 bts y un bus de datos local de 6 bts. c) Cuántos bts necestan el contador de programa y el regstro de nstruccón?. Problema 4.- Consdere un computador en el que un módulo de E/S controla un teletpo con teclado e mpresora. El módulo de E/S en cuestón tene asocados los sguentes regstros: - INPR: Regstro de Entrada o de Teclado de 8 bts. - OUTPR: Regstro de Salda o de Impresora de 8 bts. - FGI: Indcador de Entrada o de Teclado de bt. - FGO: Indcador de Salda o de Impresora de bt. - IEN: Habltacón de Interrupcón de bt. La entrada desde teclado y la salda a mpresora están controladas por el módulo de E/S. Por su parte, el teletpo es capaz de codfcar un símbolo alfanumérco medante una palabra de 8 bts y decodfcar una palabra de 8 bts en un símbolo alfanumérco. Se pde: a) Descrbr con detalle el procedmento necesaro para llevar a cabo tanto una operacón de lectura de teclado como una operacón de escrtura sobre mpresora. Suponed que no se hace uso del regstro IEN. b) Repetr el apartado a) asumendo el uso de nterrupcones. Problema 5.- Un sstema de memora consta de varos módulos, todos ellos conectados a un bus de memora común. Cuando se solcta una escrtura, el bus está ocupado durante 00 ns por el dato, la dreccón y las señales de control. Durante los msmos 00 ns, y 3

4 después durante 500 ns más, el módulo de memora drecconado ejecuta un cclo aceptando y almacenando el dato. La operacón de los módulos de memora puede solaparse, pero sólo una de las solctudes puede estar en el bus en un momento dado. Responda a las sguentes cuestones: a) Asuma que hay ocho módulos conectados al bus. Cuál es la máxma velocdad posble (en palabras segundo ) para el almacenamento de datos en memora?. Realce un cronograma de apoyo. b) Y s reducmos el número de módulos a cuatro?. Problema 6.- Para ahorrar puertas lógcas, a menudo los buses se multplexan en el 7 tempo. Consdere una máquna con palabras de 48 bts, un dsco de 0 bps, y un tempo de cclo de memora prncpal de 600 ns. Asuma que cada transmsón a través del bus requere 750 ns. Cuántos bts tendrían que envarse en cada perodo de 750 ns para ajustarse a la velocdad de transferenca del dsco, y qué formato de bus elegría?. Qué fraccón del ancho de banda de memora prncpal consume una operacón de E/S en dsco?. Problema 7.- Suponga que tenemos k dspostvos ( ) d Kd k conectados a una cadena de arbtraje Dasy Chan. Cada dspostvo, d, utlza una fraccón α de la capacdad del bus, tenendo ésta últma un valor normalzado de.0. Se cumplen las sguentes relacones: 0 < α < k = Ecuacón α < Cómo podrían los dspostvos conectados a la cadena obtener la máxma capacdad remanente meda?. La capacdad remanente para un dspostvo se determna de la sguente forma: CR = α j= Ecuacón 2 en donde el subíndce ndca la poscón del dspostvo en la cadena y, por tanto, su prordad. Subíndces más bajos se corresponden con prordades más altas. Comente el sgnfcado de los resultados obtendos y dé algún ejemplo de cuándo no son aplcables. j Problema 8.- El bus VAX SBI utlza un esquema de arbtraje dstrbudo síncrono. Cada dspostvo SBI, de prordad únca, tene una línea de solctud de transferenca asocada (TR, Transfer Request). El SBI tene 6 de dchas líneas (TR0, TR,..., TR5), sendo TR0 la de prordad más elevada. Cuando un dspostvo quere utlzar el bus, realza una 4

5 reserva de un cclo de bus futuro, actvando su línea TR durante el cclo de bus en curso. Al fnal del cclo en curso, cada dspostvo con una reserva pendente examna las líneas TR; el dspostvo de mayor prordad será dueño del sguente cclo de bus. Como máxmo se pueden conectar al bus 7 dspostvos. Por qué?. Problema 9.- Con respecto al dagrama de tempos de la fgura 3-34, suponga que ha bajado la velocdad del reloj a un perodo de 400 ns, en lugar de los 250 ns que tenía ncalmente, permanecendo las restrccones de tempo nalteradas. Cuánto tempo tendría la memora para entregar un dato al bus después de la actvacón de la señal MREQ, en el peor de los casos?. Problema 0.- En la fgura referencada en el problema anteror, se especfca que T RPM es de al menos 60 ns. Es sempre esta restrccón necesara?, es decr, podríamos encontrar un sstema con bus síncrono en donde se permtera a la CPU actvar MREQ antes de que las dreccones se huberan establzado?. Justfca la respuesta. Problema.- Señale los tempos de transcón de las líneas de dreccones de la fgura 2 como T A y T A2, los tempos de transcón de MREQ como T MREQ y T MREQ2, y así sucesvamente con el resto de señales. Escrba todas las desgualdades que mplca el cclo completo de sncronzacón. ADDR Dreccón de memora por leer MREQ RD SINM DATA Datos SINE Fgura 2. Cronograma de una operacón de lectura sobre un bus asíncrono Problema 2.- La mayoría de los buses de 32 bts permten lecturas y escrturas de 6 bts. Exste alguna ambgüedad en cómo colocar los datos?. De ser así, explíquela y proponga una solucón no ambgua al problema. Referenca a la fgura 3-34 del lbro Organzacón de Computadoras Un Enfoque Estructurado. La podrés encontrar en la fotocopstería. 5

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