Arquitectura

Organizaci´n del Computador 1 - Verano 2010 o

Formatos de instrucci´n o

Formatos de instrucci´n o
Organizaci´n del Computador 1 o Verano 2010
Ejercicio 1 Cu´ntos bits son necesarios para poder direccionar la memoria en los siguientes casos: a a) Memoria de 2 GB con direccionamiento a byte. b) Memoria de 2 GB con direccionamiento a palabra de 16 bits. c) Memoria de 16 GB condireccionamiento a palabra doble.

Soluci´n o
Para saber la cantidad de direcciones que tenemos que direccionar en cada caso, usaremos la siguiente f´rmula: o cantidad de direcciones = tama˜o de la memoria n unidad de direccionamiento

Una vez que sabemos cu´ntas direcciones hay, podemos conocer el tama˜o de cada una de ellas a n calculando el logaritmo en base dos de esa cantidad. a) cantidad dedirecciones =
2 GB 1 B/dir

=

2×210 ×210 ×210 B 1 B/dir

= 21 × 210 × 210 × 210 dir

log2 (21 × 210 × 210 × 210 ) = 31 bits b) cantidad de direcciones =
2 GB 2 B/dir

= 210 × 210 × 210 dir

log2 (210 × 210 × 210 ) = 30 bits c) cantidad de direcciones =
16 GB 4 B/dir

= 22 × 210 × 210 × 210 dir

log2 (22 × 210 × 210 × 210 ) = 32 bits Ejercicio 2 1 Una computadora tiene instrucciones de32 bits y 12 bits para direccionamiento. Suponiendo que tiene 250 instrucciones de 2 operandos, a) Cu´l es el tama˜o m´ximo de la memoria en los siguientes casos: a n a direccionamiento a byte; direccionamiento a palabra de 16 bits; y direccionamiento a palabra doble. b) ¿Cu´ntas instrucciones de un operando puede tener? a

Soluci´n o
a) Como las direcciones ocupan doce bits, sabemos que elsistema provee 212 direcciones. Entonces, si cada direcci´n contiene un byte, el tama˜o m´ximo es o n a 212 × 1B = 4KB Por su parte, si cada direcci´n contiene dos bytes, el tama˜o m´ximo es o n a 212 × 2B = 8KB Finalmente, si cada direcci´n contiene cuatro bytes, el tama˜o m´ximo es o n a 212 × 4B = 16KB
1 Ejercicio

7 del cap´ ıtulo 5, L. Null & J. Lobur, Essentials of Computer Organization andArchitecture

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Formatos de instrucci´n o

b) Para poder determinar cu´ntas instrucciones de un operando puede haber, primero veamos a cu´ntas instrucciones de dos operandos hay. a Tipo 1 Instrucciones de dos operandos. La longitud total de la instrucci´n son 32 bits. Las instrucciones de dos operandos o deben llevar dos direcciones. Cadadirecci´n tiene 12 bits. Por lo tanto, me quedan o 32 − 12 − 12 = 8 bits para el c´digo de operaci´n. o o 8 bits (codop) 12 bits (dir1) 12 bits (dir2)

Hay que codificar 250 instrucciones de dos operandos, para los cuales podemos usar hasta ocho bits: instrucci´n 1 → 0000 0000 o instrucci´n 2 → 0000 0001 o . . .
instrucci´n 250 → 1111 1001 o

Con ocho bits podemos representar 28 = 256 instruccionesdistintas. Por lo tanto, quedan 256 − 250 = 6 combinaciones sin utilizar. Para las instrucciones de un operando tengo 32 − 12 = 20 bits para el codop. Tipo 2 Instrucciones de un operando. 20 bits (codop) 12 bits (dir)

De esos veinte bits, no est´n disponibles todas las combinaciones posibles, ya que algua nas son usadas para el tipo 1. Por lo tanto: de los primeros ocho bits del c´digo deoperaci´n, s´lo puedo usar seis combinacioo o o nes (del 1111 1010 al 1111 1111); podemos usar todas las combinaciones de los restantes doce bits del c´digo de o operaci´n (212 = 4096). o Luego, podemos codificar un m´ximo de 6×4096 = 24576 instrucciones de un operando. a
instrucci´n 1 → 1111 1010 0000 0000 0000 o instrucci´n 2 → 1111 1010 0000 0000 0001 o

. . . instrucci´n 24576 → 1111 1111 1111 11111111 o Ejercicio 3 Considerando una computadora que cuenta con: 16 registros de prop´sito general, o instrucciones de tama˜o fijo de 16 bits y un bus de direcciones de 7 bits, dise˜ar un formato de n n instrucci´n que permita codificar: o 2 instrucciones con dos operandos a memoria. 8 instrucciones con un registro y un operando a memoria. 32 instrucciones con dos registros. 16 instrucciones sin...