TP3 RESUELTO - Omar Arellano

Vista previa del material en texto

2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 1 
 
Trabajo Práctico Nº 3: Hardware de los sistemas de computación 
 
En cada uno de los ejercicios seleccione la respuesta que considere correcta y 
justifique su elección. 
 
1) Indique cuál o cuáles de las siguientes opciones comprenden exclusivamente 
componentes de una CPU: 
a) Registro PC (contador de programa), memoria DRAM, controlador de teclado, ALU. 
b) Unidad de Control (UC), registro de instrucción, registros generales, memoria FLASH 
EEPROM para la BIOS. 
c) ALU, controlador de puerto serie, buses de conexión, registros generales. 
d) Buses de conexión, registro PC, registros generales, Unidad de Control. 
e) DMA (acceso directo a memoria), buses de conexión, ALU, decodificador principal. 
 
2) Enumere y explique qué tipo de instrucciones realiza la unidad aritmético lógica o 
ALU (Arithmetic Logic Unit)? 
UNIDAD ARITMETICO LOGICA 
La A. L. U. internamente, realiza todas las operaciones al mismo tiempo. Suele 
estar compuesta por un conjunto de circuitos que realizan operaciones de suma y 
resta aritmética binaria de un número fijo de bytes, complementos, Or, And, etc. 
 
 
 
G
4
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 2 
 
1- Los operandos (1 y 2) llegan a todos los bloques internos para realizar las 
operaciones. 
2- La Unidad de Control, envía microcomandos (microórdenes) a las entradas de 
selección de un multiplexor, para poner en la salida el resultado solicitado por 
la instrucción en ejecución, almacenándolo en el Registro Acumulador (es en 
donde se almacenan los resultados obtenidos en las operaciones realizadas 
por la unidad aritmética y lógica). 
3- Así mismo, se determinan las señales de estado del resultado (Desborde - 
Over Flow, Arrastre – Carry, Cero – Zero, Paridad, etc.) y son almacenadas en 
el Registro de Estados para que la C. U. los emplee en instrucciones de salto 
condicional. 
 
 
3) Marque la/s respuestas correctas. El Registro Temporal de Dirección de Operando 
contiene: 
a) El lugar de la memoria donde se encuentra almacenada la instrucción que se esta 
ejecutando. 
b) La ubicación del operando indicada en la instrucción de mi procesador de una dirección. 
c) El código de la instrucción que se está ejecutando. 
d) Los datos con que opera cada instrucción. 
 
4) Un resultado obtenido por el circuito operacional de la unidad aritmético lógica o 
ALU se deposita en: 
a) La memoria principal. 
b) El registro de estado. 
c) Un registro del procesador. 
d) El registro de dirección de memoria. 
 
PORQUE EN LA ALU: El acumulador es un registro físico constituido por circuitos 
capaces de almacenar rápidamente una pequeña cantidad de dígitos binarios. La 
finalidad del acumulador es mantenerlos datos o los resultados hasta que la 
unidad de control mande a guardar en la memoria principal. 
5) El procesamiento de una instrucción en la CPU se puede dividir en 3 fases distintas: 
IF (búsqueda), ID (decodificación) y EX (ejecución). De las siguientes opciones, 
seleccione las que describen las operaciones que se realizan internamente en la CPU 
durante la fase de búsqueda (IF). Sea IR el registro de instrucción y PC el contador de 
programa. 
G
4
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 3 
 
a) Buscar el dato que necesita la instrucción. 
b) Volcar en el registro IR el contenido en memoria apuntado por el registro PC. 
c) Volcar en el registro PC el contenido en memoria apuntado por el registro IR. 
d) Escribir en la dirección de memoria contenida en el registro IR el contenido de PC. 
e) Incrementar el PC y almacenar en la memoria la instrucción en curso. 
f) Se busca en memoria lo apuntado por el IR. 
g) Ninguna de las anteriores. 
 
6) Marque la/s respuestas correctas. Al registro de instrucciones: 
1) Van los resultados de la UAL. 
2) Va la dirección donde está el código de cada instrucción. 
3) Van los datos con que opera cada instrucción. 
4) Va el código de la instrucción que se está EJECUTANDO. 
5) Lo controla el sistema operativo. 
6) Ninguna de las anteriores. 
 
9) Según la arquitectura de Von-Neumann, en la memoria se guardan: (indique la 
respuesta adecuada) 
a) Solamente instrucciones de programa. 
b) Datos de entrada y datos de salida. 
c) Instrucciones de programa, datos de entrada y datos de salida. 
d) Ninguna de las anteriores es cierta. 
 
Modelo de Von Newmann: Este es el modelo de la estructura de los computadores 
actuales. Los elementos esenciales son memoria y un procesador. La memoria es el 
lugar de almacenamiento donde se guardan instrucciones y datos de los programas 
que se están ejecutando en un momento dado; esto significa que en un momento 
dado una palabra puede ser un dato o una instrucción. 
El procesador es un intérprete de un juego de instrucciones, sus funciones son: 
A) Extraer la instrucción de memoria y decodificarla. 
B) Ejecutar la instrucción. 
C) Localizar la siguiente instrucción para volver al primer paso. 
Este proceso continuará constantemente y de esta forma el ordenador podrá 
ejecutar cualquier tipo de programa por grande que fuese su complejidad. 
G
4
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 4 
 
Evidentemente el procesador debería llevar algún tipo de memoria interna con el 
fin de contener la información sobre los sucesivos estados por los que tiene que 
pasar para ejecutar cada una de las instrucciones (también contendrá información 
sobre la siguiente instrucción a ejecutar). 
 
11) ¿Por qué la memoria principal de un PC es de tipo RAM y no de tipo ROM? ¿Es 
necesaria siempre una memoria ROM en el proceso de arranque? Justifique 
La memoria principal de una PC es de tipo RAM porque es una memoria de acceso 
aleatorio (Random Access Memory). Es la memoria del usuario que contiene de forma 
temporal el programa, los datos y los resultados que están siendo usados por el usuario 
del computador. En general es volátil, pierde su contenido cuando se apaga el 
computador, es decir que mantiene los datos y resultados en tanto el bloque reciba 
alimentación eléctrica, a excepción de la CMOS RAM. 
Si es necesario una memoria ROM en el proceso de arranque porque El software de la 
ROM se divide en dos partes: 
1. Rutina de arranque o POST (Power On Self Test, auto diagnóstico de encendido): 
Realiza el chequeo de los componentes de la computadora; por ejemplo, 
circuitos controladores de video, de acceso a memoria, el teclado, unidades de 
disco, etc. Se encarga de determinar cuál es el hardware que está presente y de 
la puesta a punto de la computadora. Mediante un programa de configuración, el 
SETUP, lee una memoria llamada CMOS RAM (RAM de Semiconductor de óxido 
metálico). Ésta puede mantener su contenido durante varios años, aunque la 
computadora está apagada, con muy poca energía eléctrica suministrada por una 
batería, guarda la fecha, hora, la memoria disponible, capacidad de disco rígido, 
si tiene disquetera o no. Se encarga en el siguiente paso de realizar el arranque 
(booteo): lee un registro de arranque 'BR' (Boot Record) del disco duro o de otra 
unidad (como CD, USB, etc.), donde hay un programa que carga el sistema 
operativo a la RAM. A continuación cede el control a dichosistema operativo y el 
computador queda listo para trabajar. 
2. Rutina BIOS o Sistema Básico de Entrada-Salida (Basic Input-Output System): 
permanece activa mientras se está usando el computador. Permite la activación 
de los periféricos de entrada/salida: teclado, monitor, ratón, etc. 
 
No es de tipo ROM o memoria de sólo lectura (Read Only Memory) porque esta 
memoria viene grabada de fábrica con una serie de programas. 
G
4
http://es.wikipedia.org/wiki/POST
http://es.wikipedia.org/wiki/Read_Only_Memory
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 5 
 
 
12) ¿Qué se entiende por la transmisión de información en serie? ¿y en paralelo? 
Explique brevemente 
Los dos tipos de transmisión que se pueden considerar son serie y paralelo. 
Para transmisión serial los bits que comprenden un carácter son transmitidos 
secuencialmente sobre una línea; mientras que en la transmisión en paralelo los bits 
que representan el caracter son transmitidos serialmente. Si un caracter consiste de 
ocho bits, entonces la transmisión en paralelo requerirá de un mínimo de ocho 
líneas. Aunque la transmisión en paralelo se usa extensamente en transmisiónes de 
computadora a periféricos, no se usa aparte que en transmisiones dedicadas por el 
costo que implica el uso de circuitos adicionales. 
La transmisión serial es más lenta que la paralela puesto que se envía un bit a la vez. 
Una ventaja significativa de la transmisión serial en relación a la paralela es un menor 
costo del cableado puesto que se necesita un solo cable se tiene un octavo del costo 
que se ocuparía para transmisión paralela. Este ahorro en costo se vuelve más 
significativo conforme sean mayores las distancias requieridas para la 
comunicación. 
Otra ventaja importante de la transmisión serial es la habilidad de transmitir a través 
de líneas telefónicas convencionales a mucha distancia, mientras que la transmisión 
en paralelo esta limitada en distancia en un rango de metros. 
 
13) Dado el siguiente cuadro 
Paso Descripción 
1 Colocar en el MBR la dirección que contiene el PC 
2 La dirección llega por el bus de direcciones al Reg. de Dirección de Memoria. 
3 La dirección llega por el bus de direcciones al Reg. de Intercambio de Memoria 
4 El Código de Operación de la Instrucción se carga en el Reg. De Dirección de 
Memoria 
5 Colocar en el MAR. la dirección que contiene el PC 
6 El Código de Operación de la Instrucción se carga en el Reg. De Intercambio de 
 Memoria 
7 La ALU envía un microcomando que incrementa el PC. 
8 La dirección va al selector de posición de memoria. 
G
4
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 6 
 
9 El Código de Operación de la Instrucción ingresa al MAR por el bus de datos. 
10 El Código de Operación de la Instrucción ingresa al MBR por el bus de datos. 
11 El ACUMULADOR envía un microcomando que incrementa el PC. 
12 La posición de memoria seleccionada es habilitada. 
13 La UC envía un microcomando que incrementa el PC. 
14 La UC envía una señal de escritura a la memoria a naves del bus de control. 
15 El Código de Operación de la Instrucción llega al Puntero de Memoria que está en 
la Unidad de Control por el bus de datos interno. 
16 El Código de Operación de la instrucción llega al Registro de Instrucción que 
está en la Unidad de Control por el bus de datos interno. 
17 La UC envía una señal de lectura a la memoria a través del bus de control. 
18 Comienza el ciclo de ejecución. 
Seleccione los pasos correctos y ordénelos en la secuencia en que se ejecutan en la fase de 
búsqueda (fetch) del ciclo de una instrucción. 
a) 1.2. 8. 12. 17, 6. 10. 16. 13. 18 
b) 5.2.8.12.17.4.10.16.13.18 
c) 5.2. 8. 12. 17. 6. 10. 16. 13. 18 
d) 5. 3. 8. 12. 17. 6. 10. 16. 13. 1S 
e) Ninguna es correcta 
 
FASE DE BÚSQUEDA 
Deben tenerse en cuenta los siguientes pasos: 
1. Mediante una orden, se coloca en el MAR. la dirección contenida en el contador 
de programa (PC), que en esta instancia se encuentra con un valor determinado 
previamente. por ejemplo: "FF0216 " 
2. Esa dirección llega por el Bus de Direcciones a la Memoria. 
3. Dentro de la memoria, la dirección va al selector de posición. 
4. La posición seleccionada recibe la habilitación correspondiente. 
5. Se envía una señal (microcomando) de lectura desde la Unidad de Control 
hasta la Memoria, a través del Bus de Control. 
6. Entonces, el contenido de esa posición (el Código de Operación de la 
Instrucción, que en este ejemplo llamaremos "Inst. R"), se dispone en el Bus de 
Datos. 
7. El Código de Operación ingresa a la C. P. U. por medio del MBR. 
G
4
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 7 
 
8. El Bus de Datos Interno lleva el Código de Operación (de la Instrucción) hasta 
el registro de Instrucción. 
9. La Unidad de Control, va enviando microcomandos para incrementar el 
contenido del Contador de Programa (P. C), para que quede listo para la siguiente 
posición de memoria. Así, el siguiente ciclo de búsqueda (Fetch), se iniciará en la 
posición de la siguiente instrucción, aunque la anterior ocupe varios lugares de 
memoria. 
10. Si la instrucción está completa, termina el ciclo de Búsqueda y comienza el 
ciclo de Ejecución. De lo contrario, se deberán realizar otra serie de pasos 
similares hasta que se complete la transferencia a la C. P. U., de todas las partes 
de la Instrucción 
 
14) Indique a que parte del hardware corresponde cada uno de los siguientes 
componentes: 
 
 Unidad de ALU CPU Memoria ENTRADA 
 control central SALIDA 
Reloj X 
Reg. Acumulador X 
Secuenciador X 
Circuito Operacional X 
Selector de memoria X 
Contador de programa 
Registro de instrucción X 
Decodifícador X 
Registro de estado 
Registro de Temporal de Operando 
Registro de Temporal de 
Dirección de Operando 
MBR X 
MAR X 
Registro de Intercambio de 
memoria 
 
Registro de Direcciones de 
Memoria 
 X 
G
4
 
 
 
2012 Ingeniería Informática – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Jujuy 
 
 
TIC’s 
Tecnologías de la Información y de la comunicación 
 
www.fi.unju.edu.ar 8 
 
Registro de Direcciones de E/S X 
Registro de Intercambio de Datos X 
Señales de Estado (FLAGS) X 
 
 
 
 
 
G
4