Examen 17 de febrero de 2003

Transcripción

1 Instrucciones Examen 17 de febrero de 2003 Indique su nombre completo y número de cédula en cada hoja. Numere todas las hojas e indique la cantidad total de hojas que entrega en la primera. Escriba las hojas de un solo lado. Empiece cada ejercicio en una hoja nueva. Sólo se contestarán dudas de letra. No se aceptarán dudas los últimos 30 minutos del examen. Duración: 3 horas. EL EXAMEN ES SIN MATERIAL. Problema 1 Se desea implementar el sistema de control de una máquina tragamonedas (slot). Se considera una tragamoneda "clasica", con tres ruedas iguales, con figuras, que comienzan a girar al comenzar el juego y se van deteniendo de a una, en secuencia. Se acierta el juego cuando las tres ruedas se detienen en la misma figura, en cuyo caso la máquina paga el premio. La máquina dispone de los siguientes elementos: un detector de monedas que genera un pedido de interrupción al procesador cada vez que ingresa una moneda a la máquina. Dicha interrupción invoca a la rutina MONEDA. una puerta de expulsión de monedas, que devuelve una moneda al escribir en el byte de E/S solo escritura EXP_MONEDAS. un sensor en palanca de la máquina que permite determinar cuando se tira de ella. El sensor es accesible a través del bit menos significativo del byte de E/S solo lectura PALANCA (el bit en 1 significa que el usuario accionó la palanca; y al leerlo se pone en 0). tres ruedas giratorias con figuras, que comienzan a girar todas a la vez al escribir en el byte de E/S solo escritura GIRAR_RUEDAS. Las ruedas se detienen independiente, escribiendo un "1" en el bit adecuado de los tres menos significativos del byte de E/S solo escritura DETENER_RUEDA (el menos significativo corresponde a la rueda de mas a la derecha). un sensor que genera una interrupción cada vez que las ruedas cambian de figura (se supone las ruedas sincronizadas, es decir que,mientras estén en movimiento, cambian de figura al mismo tiempo). Dicha interrupción invoca a la rutina RUEDAS. Se pretende que la maquina acepte una sola moneda por juego (las restantes serán devueltas). El juego comienza al tirar de la palanca (si antes fue ingresada una moneda). Al iniciarse el juego las ruedas comienzan a girar y luego deben detenerse en secuencia (de izquierda a derecha) luego que haya pasado un cierto numero (aleatorio) de figuras. El número correspondiente a la segunda rueda debe contarse a partir del momento en que se detiene la primera. Idem para la tercera respecto a la segunda. Se dispone de dos rutinas: function random(): integer; que devuelve un numero aleatorio. procedure pagar(); que verifica la posicion final de las ruedas y abona el premio en caso de acierto. Se pide: Escribir en un lenguaje de alto nivel todas las rutinas necesarias para implementar el sistema. Departamento de Arquitectura Página 1 de 7

2 Problema 2 Se desea implementar un circuito secuencial que actúe como supervisor de un par de señales A y B que se supondrán sincronizadas con respecto al flanco de subida del reloj. A B La señal A es un pulso (nivel alto) de duración 1 (un) período de reloj seguido de un nivel bajo con una duración de, al menos, 2 (dos) periodos de reloj. En funcionamiento normal, la señal B está retrasada 2 (dos) periodos de reloj con respecto a la señal A. El circuito a implementar deberá tener dos salidas, pad y pat, que indicarán cuando la señal B está adelantada ó atrasada respecto a lo indicado, ó ha ocurrido un error. El adelanto de B puede ser sólo de un período de reloj (es decir que esté atrasada un solo periodo de reloj respecto a A), mientras que su atraso puede ser de varios períodos, pero se debe tener en cuenta que no puede ocurrir un pulso de A antes que ocurra el pulso retrasado en B. En el caso en que el pulso de B se adelante 1 (un) período la salida pad debe pasar a alto durante 1 (un) período de reloj. En el caso de que el pulso de B se atrase uno o varios períodos la salida pat debe pasar a alto cuando ocurra el pulso en B. En caso que las señales A y B no se comporten según lo esperado (por ej: en la figura se muestra que ocurre un pulso en B antes del pulso A) ambas salidas pad y pat deberán pasar a alto durante un período de reloj y el circuito deberá volver a esperar un pulso en A. Se pide: Diseñar completamente el circuito, utilizando flip-flops tipo D y compuertas lógicas. Se debe incluir diagrama de estados, tabla de transiciones, ecuaciones de entrada de flip-flops y dibujo del circuito completo. Problema 3 Se desea transformar cualquier número en punto flotante de 16 bits ( media precisión ) a punto flotante de 32 bits ( simple precisión ). Se pide: (a) Determinar organización y tamaño, especificando el significado de sus entradas y salidas, de la ROM necesaria para realizar la transformación descrita. (b) Indicar el contenido de la ROM anterior en las direcciones 08C3h y 803Bh. (c) Suponiendo que se cuenta con compuertas lógicas y sumadores de n bits, implementar un circuito combinatorio que transforme números en punto flotante de 16 bits normalizados al correspondiente en punto flotante de 32 bits. Nota: Se recuerdan los siguientes datos del formato de punto flotante (tomado del estándar IEEE 754): Los números se almacenan de la siguiente forma: Signo Exponente Mantisa Signo (bits) Exponente (bits) Mantisa (bits) 16 bits bits Exponente Mantisa Normalizados 0<Exp<Max Cualquier combinación Desnormalizados 0 0 Cero 0 0 Infinito Not a Number pad pat Departamento de Arquitectura Página 2 de 7

3 Solución Problema 1 #define CANT_RUEDAS 3 boolean haymoneda = false; int cuenta, maskrueda; Soluciones void principal() { out(detener_rueda,7); // detengo todas las ruedas InstalarInterrupciones; HabilitarInterrupciones; while (true) { while (!haymoneda); // espero a que inserten una moneda while ((in(palanca)&1)=0) do; // espero a que tiren de la palanca out(girar_ruedas,0); // hago que comiencen a girar las ruedas maskrueda:=2**(cant_ruedas-1); for(int iterrueda=1;iterrueda<=cant_ruedas;iterrueda++) { // cuantas figuras debo esperar para la rueda iterrueda cuenta:=random(); while (cuenta>0); // espero hasta que deba detener la rueda out(detener_rueda,maskrueda)); // detengo la rueda maskrueda:=/2; } // for para cada moneda pagar(); haymoneda=false; } // loop infinito } // rutina principal void MONEDA() { if (haymoneda) out(exp_monedas,0); // como habia moneda devuelvo una else in(palanca); // leo el puerto para borrar el bit del sensor haymoneda:=true; } void RUEDAS() { cuenta--; } Departamento de Arquitectura Página 3 de 7

4 Solución Problema 2 Máquina de estados 1X/11 11/01 10/00 00/00 00/00 00/00 Q 0 01/10 Q 1 Q 2 Q 3 00/00 X1/11 1X/11 01/00 01/01 10/11 Diagrama de transiciones Próximo estado Salidas (pad/pat) AB = 00 AB = 01 AB = 10 AB = 11 AB = 00 AB = 01 AB = 10 AB = 11 Q 0 Q 0 Q 0 Q 1 Q Q 1 Q 2 Q 0 Q 0 Q Q 2 Q 3 Q 0 Q 0 Q Q 3 Q 3 Q 0 Q 0 Q Codificación de estados Próximo estado Salidas (pad/pat) AB = 00 AB = 01 AB = 10 AB = 11 AB = 00 AB = 01 AB = 10 AB = Departamento de Arquitectura Página 4 de 7

5 Diagramas de Karnaugh y ecuaciones de flip-flop y salidas D 1 = Q 1 A B + Q 0 A B D 0 = Q 1 A B + ABQ 1 Q 0 +AB Q 1 Q pad = Q 1 B + Q 0 AB + Q 1 Q 0 A pat = Q 1 Q 0 B + Q 1 Q 0 B + Q 0 A + Q 1 A Departamento de Arquitectura Página 5 de 7

6 Esquema del circuito A B D FF1 Q D FF0 Q pad pat Departamento de Arquitectura Página 6 de 7

7 Solución Problema 3 a) Precisamos una ROM de 2 16 x32 = 64k x 32, por tanto tiene un tamaño de 256 Kbytes = 2 Mbits. Entradas E 15 = signo, E = exponente, E 9-0 = mantisa Salidas S 31 = signo, S = exponente, S 22-0 = mantisa b.1) 08C3h = b signo 0 exponente (que representa un exponente 13, ya que el desplazamiento es 2 4-1) mantisa el número representado en simple precisión queda: signo 0 exponente ( ) = 114 = b ya que el exponente estaba en desplazamiento de 5 bits le resto (2 4-1) y para llevarlo a despazamiento en 8 bits le debo sumar (2 7-1) mantisa Por tanto el contenido de la direccion 08C3h es b = h b.2) 803Bh = b signo 1 exponente (por estar desnormalizado representa un ( ) = 14) mantisa signo 1 exponente = 108 = b donde el 5 aparece por normalizar la mantisa quitando el 1 implícito y (2 7-1) es el desplazamiento de 8 bits. mantisa Quedando entonces el contenido de la dirección 803Bh b = B66C0000 h c) Como solo se utilizará para convertir numeros normalizados el circuito deberá conservar el signo, corregir el exponente: = b, mantener los bits mas significativos de la mantisa, rellenando con 0 a la derecha. E 15 S 31 E E Sumador A 7-0 de 8 bits (A+B) 7-0 S B 7-0 E 9-0 S S 12-0 Departamento de Arquitectura Página 7 de 7