Examen 23 de Julio de 2012

Transcripción

1 Instrucciones Examen 23 de Julio de 2012 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. Requisito para Aprobación: responder al menos la mitad del problema teórico (2 de las 4 preguntas) y resolver un problema de práctico de forma correcta. Problema 1 La serie de Fibonacci es la sucesión infinita de números naturales definida por F 0 = 1 F 1 = 1 F n+2 = F n + F n+1 Los primeros 7 valores de dicha serie son {1, 1, 2, 3, 5, 8, 13. Se desea construir un circuito secuencial que vaya genere los primeros 7 valores de la serie de Fibonacci. El circuito deberá comenzar la serie cuando es reseteado y en el tiempo i-esimo deberá tener como salida el valor i-esimo de la serie de Fibonacci. Una vez que llegue al valor 13 deberá mantener este valor hasta que se reinicie el circuito. Se pide diseñar dicho circuito en base a flip flops tipo D y compuertas básicas, utilizando la metodología vista en el curso. Solución Problema 1 Primero diseñamos la máquina de estados que computa los primeros 7 valores de la serie. La máquina no tendrá entradas y producirá como salida el número actual en la serie (S3S2S1S0). /0001 E1bis /0001 E2 /0010 E3 /0011 E1 /0101 E5 /1101 E13 /1000 E8 Ahora realizamos la tabla de estados y transiciones Departamento de Arquitectura Página 1 de 7

2 Tenemos 7 estados por lo que precisaremos 3 flip flops: Estado Q 2 Q 1 Q 0 Estado Q 2 Q 1 Q 0 E E E1bis E E E E Ahora realizamos la tabla de salidas y transiciones: Estado Próximo Estado Salida Q 2 Q 1 Q 0 D 2 D 1 D 0 S 3 S 2 S 1 S X X X X X X X Departamento de Arquitectura Página 2 de 7

3 Y procedemos a realizar los diagramas de Karnaugh X D2=Q2 + Q1.Q X D1=!Q1.Q0 + Q1.Q X D0=!Q2.Q1 +!Q2.!Q0 + Q2.!Q1.Q X S3=Q2.!Q0 + Q2.Q X S2=Q2.!Q1 Departamento de Arquitectura Página 3 de 7

4 X S1=!Q2.Q X S0=!Q1 +!Q2.Q0 Ahora dibujamos el circuito: Departamento de Arquitectura Página 4 de 7

5 Problema 2 Se desea construir un circuito combinatorio que controle el comportamiento de un robot que obtiene energía de un panel solar. El robot además tiene un sensor de contacto y un sensor de distancia que permiten detectar obstáculos. Estos dispositivos devuelven medidas en el siguiente rango: a) Sensor de contacto: de 0 a 1 unidades b) Sensor de distancia: de 0 a 63 unidades c) Energía del panel: de 0 a 200 unidades El circuito deberá controlar dos motores en forma independiente, y cada uno de ellos se controla con 7 bits. Comportamiento del robot: Si detecta un obstáculo (sensor de contacto en 1 o sensor de distancia menor a 20) se debe enviar a los motores la orden de detenerse (enviando 0x0f a cada uno). En caso de que no se cumpla lo anterior, solamente cuando la energía obtenida del panel es mayor de 100 el robot debe ponerse en movimiento, enviando a cada motor los 7 bits más significativos de la lectura de la energía. Se pide: a) Diseñar el circuito que realiza esta tarea, justificando la cantidad de entradas y salidas. Se dispone de 1 ROM de 8Kx24, 2 ROMs de 16Kx4, 1 ROM de 4Kx32 y compuertas básicas. b) Implementar en un lenguaje de alto nivel el programa que realiza la carga de la ROM compuesta, de forma que se ejecute el comportamiento explicado. Solución Parte a) Departamento de Arquitectura Página 5 de 7

6 Parte b) b)asumimos la siguiente asignación de las entradas: botón: i0 distancia: i1..i6 energía panel:i7..i14 int ROM[32768]; void cargo_rom() { int i; for (i=0; i<32768; i++) { if ((i%2 (i>>1)%64 ((i>>7)%256)<101) > 0){ ROM[i] = 0x0f* x0f; else{ ROM[i] = i>>1&0xff80 + (i>>8)%128; Problema 3 Se desea implementar el sistema de control de una máquina tragamonedas. Se considera una tragamoneda "clásica", con tres ruedas iguales, con figuras que comienzan a girar al accionar una palanca y se van deteniendo de a una, en secuencia, de derecha a izquierda. Se acierta el juego cuando las tres ruedas se detienen en la misma figura, en cuyo caso la maquina paga el premio. La máquina dispone de los siguientes elementos: - un detector de monedas que genera un pedido de interrupción cada vez que ingresa una moneda a la maquina. La rutina que se invoca para atender la interrupción se llama moneda(). - una puerta de expulsión de monedas, que devuelve una moneda al escribir en el byte de E/S en la dirección EXPULSAR. - un sensor de la palanca de disparo de la maquina. El sensor es accesible a través del bit menos significativo del byte de E/S de solo lectura en la dirección PALANCA (el bit en 1 significa que se accionó la palanca, y al leerlo se vuelve a 0). - tres ruedas giratorias con figuras, que comienzan a girar todas a la vez al escribir en el byte de E/S, de solo escritura en la dirección RUEDAS. Las ruedas se detienen, en forma independiente, escribiendo un "1" en el bit correspondiente de los tres bits menos significativos del byte de E/S, de solo escritura, en la dirección FRENOS (el menos significativo corresponde a la rueda de más a la derecha). - un sensor que genera una interrupción cada vez que las ruedas cambian de figura (se supone las ruedas sincronizadas, es decir cambian de figura al mismo tiempo). La rutina invocada al atender la interrupción es figuras(). Departamento de Arquitectura Página 6 de 7

7 Se pretende que la maquina acepte una sola moneda por juego (si se ingresan más deberán ser devueltas). El juego comienza al accionar la palanca (siempre que antes haya sido ingresada una moneda). Al iniciarse el juego las ruedas deben comenzar a girar y luego deben detenerse en secuencia (de derecha a izquierda) luego que haya pasado un cierto número aleatorio de figuras. El número correspondiente a la segunda rueda debe contarse a partir del momento en que se detiene la primera. Igual para la tercera respecto a la segunda. Se dispone de dos rutinas preprogramadas: random() que devuelve un número aleatorio. pagar() que verifica la posición final de las ruedas y abona el premio en caso de acierto. Se pide: Escribir en un lenguaje de alto nivel (preferentemente C) todas las rutinas necesarias para implementar el sistema. Solución Problema 3 #define TRUE 1 #define FALSE 0 int haymoneda; void interrupt moneda() { if (haymoneda) out(expulsar, 0x00); else haymoneda = TRUE; // solo una moneda void interrupt figuras() { cuenta--; void main() { int cuenta; //instalo interrupciones enable(); while(true) { haymoneda = FALSE; while!(haymoneda); while ((in(palanca) && 0x01) == 0); out(ruedas, 0x00); cuenta = random(); while (cuenta > 0); out (FRENOS, 0x01); cuenta = random(); while (cuenta > 0); out (FRENOS, 0x03); cuenta = random(); while (cuenta > 0); out (FRENOS, 0x07); pagar(); // espero moneda // espero accionen la palanca // ruedas girando // freno rueda derecha // freno rueda del medio // freno rueda izquierda // verifico y pago si gana Departamento de Arquitectura Página 7 de 7