Introducción a las microarquitecturas

5.26 Su tarea es considerar el sucesor de la LC-3. Sumaremos 16 instrucciones adicionales a la ISA y expandiremos el conjunto de registros de 8 a 16. Nos gustaría que nuestra máquina tuviera una capacidad de direccionamiento de 1 byte y un tamaño de memoria total de 64 KB. Mantendremos el tamaño de una instrucción en 16 bits. Además, codificaremos todas las nuevas instrucciones con los mismos5 campos que las 16 direcciones originales, aunque tal vez sea necesario cambiar el tamaño de algunos de esos campos.
a) Cuantos bits necesitamos en el pc para poder direccionar toda la memoria.
Sln: como la memoria es de 64 KB, tiene un espacio de direccionamiento de 216 direcciones y por lo tanto necesitaremos de 16 bits para poder direccionar toda la memoria.
b) ¿Cuál es el valor inmediatomás grande que puede representarse en una instrucción aritmética?
Sln: si sumamos 16 instrucciones adicionales, tendríamos un total de 32 opcodes (Contando con el reservado) y por esta razón para representar el opcode, necesitamos 5 bits. Para los registro, como ahora contamos con 16, necesitamos 4 bits para representarlos. Por lo tanto para una instrucción aritmética inmediata, requerimos de8 bits para los registros de DR y operando, 5 para el opcode y 1 para determinar la operación inmediata (14 bits). De este modo, manteniendo los 16 bits de una instrucción, solo dispondremos de 2 bits para la operación inmediata y por lo tanto el valor inmediato más grande que puede representarse en una instrucción aritmética es 1 y -2.
c) Si queremos que 128 rutinas diferentes de sistemasoperativos estén accesibles mediante una instrucción Trap y formamos la dirección de cada una de estas rutinas al recorrer el vector de interrupción a la izquierda 5 bits, ¿cuál es la cantidad mínima de memoria requerida por las rutinas de servicio trap?
Sln: Si formamos la dirección con 5 bits tendremos 25 (32) direcciones posibles lo cual no cubre las 128 rutinas diferentes.
d) Si en la nuevaversión de la LC-3 reducimos el número de registros de 8 a 4 y mantenemos el número de opcodes en 16, ¿Cuál es el valor inmediato más grande que podríamos representar en una instrucción ADD en esta nueva máquina?.
Sln: necesitamos 4 bist para representar el opcode, 4 bits para el DR, y el primer registro operando y un bit para determinar que la operación es inmediata, lo que nos da un total de 9bits, por lo tanto dispondríamos de 7 bits para el número inmediato, con lo que podríamos representar los números del 64 al -65.


5.29 La ISA de la LC-3 contiene la instrucción LDR DR, BaseR, desplazamiento. Después de que se decodifica la instrucción, las operaciones siguientes (llamadas microinstrucciones) se realizan para completar el procesamiento de la instrucción LDR:

MAR ← Base R +SEXT(Desplazamiento); Configura la dirección de memoria.
MDR ← Memory [MAR]; Lee la memoria en Base + Offset.
DR ← MDR; Carga DR.

Suponga que el arquitecto de la LC-3 quería incluir una instrucción MOVE DR, SR que copiará la localidad de memoria con la dirección dada por SR y la almacenara en la localidad de memoria cuya dirección está en DR.

a) La instrucción MOVE no es realmentenecesaria ya que puede lograse con una secuencia de instrucciones LC-3 existentes. ¿Qué secuencia de instrucciones LC-3 existentes implementa (también se dice “emula”) MOVE R0, R1?

Sln:
ST, R1, SEXT(dir memoria formada por bits[8:0] + pc, supongamos x3012) M[x3012]←R1
LD, R3, SEXT(dir memoria formada por bits[8:0] anterior - 1 + pc) R3 ← M[x3012] .

b) Si la instrucción MOVE se adicionara a laISA de la LC-3, ¿Qué secuencia de microinstrucciones, seguida por la operación decode, emularía MOVE DR, SR?

Sln:
MAR ← SR, Configura la dirección de memoria.
MDR ← Memory [MAR]; Lee la memoria SR.
TReg ← MDR; Carga el contenido de SR en un reg temporal.
MAR ← DR; Configura la dirección de memoria.
WR_EN
MDR ←Memory [Treg].







6.19 A menudo es necesario cifrar mensajes para...