EXAMEN FINAL (1ª CONV) APELLIDOS Y NOMBRE:

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1 MICROPROCESADORES EXAMEN FINAL (1ª CONV) APELLIDOS Y NOMBRE: 1.- A continuación se muestra un trozo de un programa que contiene una subrutina en la que se han etiquetado algunas de sus líneas. Se sabe que la direcciones de memoria donde se ubican las instrucciones con las etiquetas M1 y M2 son la $020F3A y la $4F30A0 respectivamente y que el valor inicial del puntero de pila es A7=$FFF Se pide: a) el contenido de la PILA desde que se ejecuta la instrucción con la etiqueta M0 y hasta que se ejecute la instrucción con la etiqueta DEV1. b) determine el valor final de la variable RES y describa que operación realiza el código descrito. RES: DS.W 1... M0: #4,-(A7) M1: ADDA.L #2,A7 NOP... : CMPI.W BEQ SUB.W #1,4(A7) DEV1 4(A7),D0 #1,D0 D0,-(A7) M2: RES,D0 MUL ADDA.L DEV1: (A7),D0 D0,RES #2,A7 #1,RES 2.- Un sistema basado en el MC68000 desea tener actualizada, cada segundo, cierta información de tamaño byte en la dirección de memoria DATA. Dicha información procede de un dispositivo externo que se comunica con el sistema a través de la DUART. Dicho sistema envía un byte de información al sistema como respuesta del envío del carácter CR desde el sistema al dispositivo externo. Se desea que toda la gestión de la actualización: determinación de que ha transcurrido 1 segundo, envío del carácter CR y recepción de la información que se almacena en DATA sea realizada mediante interrupciones, suponiendo que la dirección donde se ubica la VIA es la BASE_VIA y utiliza el autovector 3 y la dirección donde se ubica la DUART es BASE_DUART. Desarrolle una rutina de configuración y las rutinas de interrupcion, debidamente instaladas, que realizan el proceso teniendo en cuenta que, la señal de reloj de la VIA es de 1Mhz y que la

2 comunicación se realiza a 9600bps, 8 bits de datos, sin paridad y 1 bit de stop. 3- En la siguiente figura se muestra un registro de desplazamiento de 16 bits cuya salida serie, O15, señal de reloj, clk, y entrada de carga, L, se han conectado a los pines PB0,PB1 y PB2 de un microcontrolador AT con cristal de 1Mhz. Se desea desarrollar un programa que permita la lectura del dato almacenado en el registro externo y su almacenamiento en los registros R0 y R1 del microcontrolador. En concreto, el registro R1 contendrá el byte más significativo y el R0 el menos significativo. Para poder acceder al dato del registro externo R el microcontrolador debe seguir la siguiente secuencia: De forma externa, la señal L pasará de 0 a 1, lo que implica la carga de un dato en el registro R externo. El microcontrolador escuchará está línea y no tomará ninguna acción hasta que L vuelva a valer 0. Transcurrido el pulso en L, el microcontrolador deberá generar 16 pulsos de reloj, tal y como muestra la figura. En el nivel alto del pulso de reloj, se deberá leer el bit que aparece por la salida O15 y almacenarlo en la posición que corresponda de los registros R0 o R1. Una vez finalizada la lectura de los dieciséis bits, el microcontrolador esperará la activación de un nuevo pulso en L para repetir el proceso. La duración del nivel alto y bajo de la señal de reloj que genera el microcontrolador debe ser de al menos 1ms para cada nivel. 4.- Desarrolla brevemente uno de los siguientes apartados a elegir (extensión máxima recomendada 2 carillas) Pipelling Memoria caché totalmente asociativa Memoria virtual Solución propuesta al ejercicio 1.- a) La PILA es una porción de memoria que tiene un modo de funcionamiento LIFO controlado por el registro A7 o puntero de pila (SP). Para el MC68000 el puntero de pila apunta a la última palabra almacenada en la PILA, se debe decrementar cuando se introducen datos en ella (modo de direccionamiento con predecremento) y se debe incrementar para extraerlos (modo de direccionamiento con post incremento). Cuando la ejecución alcanza la instrucción con etiqueta M0, el registro A7 (puntero de pila) tiene el valor $FFF0 1000, y por tanto apunta a una palabra almacenada en PILA sobre la que no mostramos el mayor interés. La ejecución de la instrucción:

3 M0: #4,-(A7) Introduce la constante 4 de tamaño palabra en la PILA (obsérvese que el puntero de pila se decrementa dos unidades de forma previa para no sobrescribir el último dato almacenado). La ejecución de la siguiente instrucción: Provoca, primero, que el contador de programa (registro PC con tamaño L) se introduzca en la PILA y, segundo, la bifurcación a la dirección de memoria con la etiqueta. Como ya es conocido, el PC contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar, por consiguiente, cuando se está ejecutando rutina, PC contiene la dirección de la instrucción con etiqueta M1 y, según el enunciado, ésta es $020F3A. Por tanto, tras la ejecución de rutina, la PILA contiene el dato constante, 4, en tamaño palabra, y la dirección de la etiqueta M1 en tamaño L. El puntero de pila apunta a la palabra más significativa de la dirección de retorno. A partir de este momento el MC68000 ejecuta las instrucciones contenidas en la rutina. Obsérvese que dentro de ésta se hacen nuevas llamadas a la propia rutina (recursión) lo que implica un crecimiento de la PILA en la que se almacenan nuevas constantes y nuevas direcciones de retorno. Las primeras instrucciones de dicha rutina utilizan el dato almacenado en la posición 4(A7). Según la gráfica anterior, éste se corresponde con la constante que fue introducida en la PILA antes de la llamada a la subrutina. Según el código, si dicha constantes fuese 1 se procedería a salir de la subrutina y al almacenamiento de un 1 en la variable RES. : CMPI.W BEQ... DEV1: #1,4(A7) DEV1 #1,RES En el caso de que el dato almacenado en 4(A7) sea distinto de 1, la rutina lo decrementa en una unidad, lo introduce en la PILA y se vuelve a invocar a la propia rutina. En este caso, la dirección de retorno asociada a esta nueva llamada se corresponde con la dirección de memoria que contiene la instrucción etiquetada como M2, o sea, $4F30A0 SUB.W 4(A7),D0 #1,D0 D0,-(A7) El MC68000 estará re-entrado en la mientras que el dato que se introduzca en la PILA sea distinto de 1. En la siguiente figura se puede ver el contenido de la PILA para la secuencia de instrucciones ejecutadas hasta la instrucción con la etiqueta DEV1.

4 La ejecución de DEV1: #1,RES Provoca que la variable RES se inicialice a 1 y que la instrucción extraiga una palabra larga de la PILA con la que se restaura el registro PC y, en consecuencia, la ejecución de instrucciones a partir de la dirección contenida en dicha palabra larga ( la dirección asociada a la etiqueta M2). M2: RES,D0 MUL ADDA.L (A7),D0 D0,RES #2,A7 Cuando comienza la ejecución de la primera instrucción del bloque anterior, el puntero de pila (A7) apunta al dato almacenado tras la dirección de retorno. Por consiguiente, dicho bloque coge la variable RES y la multiplica por el número almacenado en PILA. A continuación se incrementa el puntero de PILA dos unidades para que apunte a la siguiente elemento almacenado en la PILA. La ejecución del siguiente, vuelve a extraer una palabra larga de la PILA para su

5 almacenamiento en el PC. Dicha palabra larga vuelve a ser $004f 30A0 por lo que se sigue ejecutando el mismo bloque anterior. El proceso se repetirá hasta que de la PILA se extraiga la dirección de retorno $0002 0F3A correspondiente a la instrucción situada debajo de la primera rutina. b) Siguiendo el proceso recursivo, se observa que la variable RES se multiplica por cada uno de los valores decrementados que se han ido almacenando en la PILA, salvo el último. Por tanto RES= 3*2*1= 6. Es obvio que la rutina calcula el factorial de N-1! Donde N es el primer valor depositado en PILA. Solución propuesta al ejercicio 2.- En primer lugar se desarrollará una rutina de configuración de la VIA. De ésta se usará el temporizador 1 en modo aestable para que genere interrupciones de forma periódica. Debido a que la señal de reloj y a que el contenido máximo del temporizador no alcanza para la generación de interrupciones cada segundo, se utilizará un periodo menor, por ejemplo, cada 10ms y, después, en la propia rutina de excepción, mediante el uso de una variable auxiliar, que se incrementa en cada interrupción, se invocará la acción correspondiente cuando dicha variable alcance el valor de 100. En segundo lugar, la rutina de configuración de la DUART requiere el establecimiento de los parámetros de la comunicación en los registros MR1A,MR2A y CSRA, la habilitación del receptor, del transmisor, de la generación de interrupciones por dato recibido y la configuración del número de vector de interrupción de usuario. En tercer lugar, instalación de las rutinas de interrupción. La VIA tiene asociado el autovector 3 que se encuentra en la dirección de memoria 108. La DUART tiene el vector de usuario 64 y, por consiguiente, la dirección de memoria asociada en la tabla de vectores 256. En último lugar, la rutina principal que invoca a las rutinas de configuración de la VIA y de la DUART..ORG 108 DC.L interupcion_via.org 256 DC.L interrupcion_duart.org $1000 main: CLR.B aux config_via config_duart fin: BRA fin config_via: #$40,BASE_VIA_ACR ;Configura el T1 en modo aestable e ;inhabilita el pin PB7 #10000,D0 D0,BASE_VIA_T1CL LSR.W #8,D0 D0,BASE_VIA_TICH ;Escribe en el registro T1C y en el ;registro TIL (latch). Se alcanza el final ;de cuenta a 10000*1us = 10ms #$C0,BASE_VIA_IER ;Habilita la generación de interrupciones

6 ;de la VIA. config_duart: #$15,BASE_DUART_CRA ;Comando MR reset pointer y ;habilitación de TX y RX #$13,BASE_DUART_MR1A; 8 bits de datos, sin paridad e ;interrupción por dato recibido. #7,BASE_DUART_MR2A ;1 bit de stop. #$BB,BASE_DUART_CSRA;Configuración de 9600 bps para el ;transmisor y para el receptor. #2,IMR ;Habilitación de interrupción por dato ;recibido. #64,IVR ;Vector de interrupción 64. interrupcion_duart: RTE BASE_DUART_RHR,DATA; Mueve el contenido recibido en la ;DUART en la variable de memoria ;DATA. interrupcion_via: BASE_VIA_TICL,D0;Lectura del byte bajo del registro T1C para ;poner a 0 el bit T1 del registro IFR. Borrado del ;flag. ADDI.B #1,aux ;Incrementa la variable aux cada 10ms. Cuando CMPI.B #100,aux ;alcanza el valor 100, ha transcurrido 1segundo BRNE fin_int_via fin_int_via: CLR.B RTE aux #CR,BASE_DUART_THR ;Envía el código CR al registro THR ;de la DUART y, por consiguiente, se inicia la ;transmisión. aux: DS.B 1 DATA: DS.B 1 Solución propuesta al ejercicio 3.-.include "2313def.inc" temp=r16 maskh=r17 maskl=r18 cont=r19

7 main: ldi temp,0x2 out ddrb,temp ;pone el pin PB2 como salida. cbi portb,1 ;pone a 0 la salida de reloj clk ldi temp,$2 out tccr0,temp ;configura el prescales en ck/8 ldi temp, ; out tcnt0,temp ;carga en el TCNT0. Esto provoca ;T0V0 cada 125*8*1us=1ms bucle: ldi maskh,$80 clr maskl ldi cont,16 _1: sbis pinb,2 rjmp _1 ;espera a que se produzca un pulso en L _2: sbic pinb,2 rjmp _2 ;espera a que L se ponga a 0 ldi temp, ; out tcnt0,temp ;carga en el TCNT0. Esto provoca ;T0V0 cada 125*8*1us=1ms bucle1: in temp,tifr out tifr,temp ;pone a 0 el TOV0 si éste estuviera activo. sbi portb,1 ;pone a 1 la señal de reloj buclein: in temp,tifr ;espera_1ms sbrs temp,tov0 rjmp buclein sbis pinb,0 ;lee el bit de entrada si es 1 activamos bit en ri rjmp salto ;sino saltamos a desplazar el contenido de mask or r1,maskh ;hacemos or de r0,r1 con maskh,maskl or r0,maskl salto: lsr maskh ;desplazamos a la derecha el contenido de mask ror maskl dec cont cbi portb,1 ;puesta a 0 de clk ldi temp, ; out tcnt0,temp ;carga en el TCNT0. Esto provoca in temp,tifr out tifr,temp ;pone a 0 el TOV0 si éste estuviera activo. ;T0V0 cada 125*8*1us=1ms espera_0: in temp,tifr ;espera_1ms sbrs temp,tov0 rjmp espera_0 cpi brne rjmp cont,0 bucle1 bucle Solución propuesta al ejercicio 4.- Ver apuntes