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Primary LanguageVHDL

Av3 - 2° Semestre de 2021

Avaliação 3 - Elementos de Sistemas

Pontos HW Pontos SW
30 40
  • Avaliação individual.
  • 100 min total.
  • Ficar conectado no canal geral no Teams (para ouvir instruções).
  • Ficar no blackboard durante a prova.
  • Clonar o seu repositório (e trabalhar nele)
  • Fazer commit ao final de cada questão.
  • Lembre de dar push ao final.

As questões de hardware (.vhd) devem ser implementadas nos arquivos localizados na pasta src/vhd, as questões de software (nasm) devem ser implementadas nos arquivos localizados em src/nasm. Os scripts a seguir testam respectivamente a parte de hardware e software:

./testeHW.py
./testeAssembly.py

Vocês devem editar o arquivo config_testes.txt selecionando o que desejam testar.

LEMBRE DE REALIZAR UM COMMIT (A CADA QUESTÃO) E DAR PUSH AO FINALIZAR

1. Separação de bits

Pontos HW Pontos SW
0 15

Considere o nosso computador Z01.1 será usado para o processamento de uma imagem em escala de cinza, que estará armazenada na memória a partir da posição RAM[10]. A profundidade de cada pixel da imagem é representada por 8 bits, de forma que cada posição de memória possui o valor da profundidade de 2 pixels. Por exemplo, a RAM[10] armazena os valores dos 2 primeiros pixels da imagem.

No entanto, para processar a imagem, deseja-se separar os pixel em posições diferentes da memória. Assim, crie um programa em Assembly que leia a posição 10 da memória RAM e separa o seu conteúdo da seguintes forma:

  • Os bits 7 a 0 devem ser copiados para a RAM[0].
  • Os bits 15 a 8 devem ser copiados para a RAM[1].
  • Os demais bits da RAM[0] e RAM[1] devem permanecer em '0'.

Exemplo:

Valor inicial da memória:

RAM[10] = 'xxxxxxxxyyyyyyyy'

Resultado:

RAM[0] = '00000000yyyyyyyy'

RAM[1] = 'xxxxxxxx00000000'

Implementação

Implemente as funções lógicas para as saídas no arquivo src/nasm/separacao.nasm

Rubrica para avaliação:

Pontos HW Descritivo
15 Função implementada e funcionando (implementação passa em todos os testes)
5 Cópia realizada sem selecionar os bits (passa nos dois primeiros testes)

2. Sequência de Fibonacci

Pontos HW Pontos SW
0 15

A sequência de Fibonacci é uma sequência de números inteiros, onde cada termo subsequente corresponde à soma dos dois termos anteriores. A sequência normalmente começa com "0" e "1" e tem aplicações em diversas áreas como mercado financeiro, ciências da computação e fenômenos da natureza.

Crie um programa em Assembly que escreva os 11 primeiros números da sequência de Fibonacci na memória RAM entre as posições RAM[10] e RAM[20], começando com RAM[10] = "0" e RAM[11] = "1".

Exemplo:

RAM[10] = '0000000000000000'

RAM[11] = '0000000000000001'

RAM[12] = '0000000000000001'

RAM[13] = '0000000000000010'

e assim suscessivamente.

Implementação

Implemente as funções lógicas para as saídas no arquivo src/fibonacci.nasm

Rubrica para avaliação:

Pontos HW Descritivo
15 Sequência criada com uso de saltos
5 Sequência criada sem uso de saltos

3. CPU modificada

Pontos HW Pontos SW
20 0

Pretende-se fazer uma modificação na CPU de forma a alterar a posição do MuxALUI permitindo que um valor seja carregado tanto no registrador %A como no %D ou em ambos em um mesmo ciclo. A figura a seguir ilustra a modificação:

Assim, o formato das instruções, que permanece usando 18 bits, deve ser alterado. Os dois bits mais significativos passam a indicar o tipo de instrução da seguinte forma:

  • "00" - carregamento no registrador %A (leaw $valor, %A)
  • "01" - carregamento no registrador %D (leaw $valor, %D)
  • "10" - instrução tipo C (demais operações)
  • "11" - carregamento em ambos os registradores %A e %D. (leaw $valor, %A, %D)

Implementação

Implemente no arquivo vhd/controlUnit3.vhd os sinais de controle do MuxALUI e dos sinais de load dos registradores %A e %D.

Os sinais de load devem considerar tanto a operação de leaw como as demais instruções tipo C, assim como no CPU montado no projeto F.

Rubrica para avaliação:

Pontos HW Descritivo
20 As três fuções implementadas e funcionando
10 Apenas o controle do MuxALUI implementado e funcionando
5 Apenas o load de um registrador implementado e funcionando

4. CPU - instrução

Pontos HW Pontos SW
10 10

Considere que a instrução

"100000011010010001"

seja aplicada a nossa CPU feita em aula e representada na figura a seguir.

A instrução não corresponde a nenhum OpCode Assembly utilizado antes!

Sabendo que os valores armazenados nos registradores %A e %D antes da execução da instrução acima são:

  • Reg_A: "0000000000000000"
  • Reg_D: "0111111111111111"

a)

Determine o valor na saída da ULA e nos registradores %D e %A imediatamente após o processamento da instrução.

Escreva sua resposta nos respectivos campos do arquivo vhd/questao5.txt.

b)

Quais são as linhas em Assembly que efetuariam a mesma operação dessa nova instrução?

Escreva sua resposta no respectivo campo do arquivo vhd/questao5.txt.

Rubrica para avaliação:

Pontos HW Pontos SW Descritivo
10 0 Item a
0 10 Item b