Problema 3 - Màquina Senzilla: unitat de procés,… · Estructura i tecnologia de computadors II UDG Juny

a. Codifiqueu la nova instrucció garantint la compatibilitat amb les instruccions ja existents de la màquina (ADD, CMP, MOV, BEQ).

Solución: Aprofitant el bit d'extensió (E) quan el codi d'operació base és 11: - ADD: $CO_1 CO_0 = 00$, Operands: F, D - CMP: $CO_1 CO_0 = 01$, Operands: F, D - MOV: $CO_1 CO_0 = 10$, Operands: F, D - BEQ: $CO_1 CO_0 = 11, E = 0$, Operand: D - MOVIMM: $CO_1 CO_0 = 11, E = 1$, Operands: Imm (6 bits), D

b. Modifiqueu la unitat de procés de la màquina senzilla per incorporar els camins de dades necessaris per a MOVIMM.

Solución: - S'afegeix un bloc combinacional MOVIMM connectat a les sortides del registre d'instrucció (IR) que extreu els bits Imm_5..0 i estén amb 10 zeros a l'esquerra fins a formar un bus de 16 bits: $0^{10} \parallel \text{Imm}$. - S'incorpora un multiplexor de dues entrades davant del registre B controlat pel senyal MUXM: quan MUXM = 0 selecciona la sortida de la RAM com habitualment, i quan MUXM = 1 selecciona la sortida del bloc MOVIMM. - El camp d'adreça de destinació D de l'IR es commuta cap al bus d'adreces de la RAM per escriure-hi el valor de B. - El flag de zero (FZ) s'actualitza a partir de la detecció de zero del valor immediat.

c. Dibuixeu el diagrama d'estats i especifiqueu els valors del vector de sortida (senyals de control) a cadascun dels estats per a aquesta instrucció.

Solución: Estats: - Estat 0 (Fetch): $IR \leftarrow M[PC], PC \leftarrow PC + 1$. - Estat 1 (Descodificació): Si $CO_1 CO_0 E = 111$, passa a l'Estat 2. - Estat 2 (Cerca operand immediat): $B \leftarrow \text{Imm}$ mitjançant $MUXM = 1$ i activació de càrrega a B ($BM = 1$). - Estat 3 (Execució / Escriptura): $M[D] \leftarrow B$, actualització de FZ ($FZ_Z = 1, L/\bar{E} = 1$). Retorn a l'estat 0. Taula de vectors de control: - Estat S0: $MX_1=0, MX_0=0, L/\bar{E}=0, PC@+1=1, IR\,M=1, A\,M=0, B\,M=0, FZ\,Z=0, MUXM=X$. - Estat S1: $MX_1=X, MX_0=X, L/\bar{E}=0, PC@+1=0, IR\,M=0, A\,M=0, B\,M=0, FZ\,Z=0, MUXM=X$. - Estat S2: $MX_1=1, MX_0=1, ALU=X, L/\bar{E}=0, PC@+1=0, IR\,M=0, A\,M=0, B\,M=1, FZ\,Z=0, MUXM=1$. - Estat S3: $MX_1=1, MX_0=1, ALU_1=1, ALU_0=1, L/\bar{E}=1, PC@+1=0, IR\,M=0, A\,M=0, B\,M=0, FZ\,Z=1, MUXM=X$.