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Materiales para Estructura de Computadores

• License CC BY-NC 4.0
• Curso 2022-2023

Ejercicio 1

(enunciado) Se desea desarrollar un controlador para un semáforo. El controlador dispone de una CPU de 32 bits, mapa de E/S separado y juego de instrucciones del RISC-V 32. A esta CPU se le conectan dos módulos de E/S. El primero es un cronómetro y el segundo es el módulo de E/S que controla el funcionamiento del semáforo.

El módulo cronómetro dispone de los tres registros siguientes:

• Registro con dirección 1000. En este registro se carga el valor correspondiente a la cuenta atrás en segundos.
• Registro con dirección 1004. En este registro se carga un 1 cuando se quiere comenzar la cuenta atrás.
• Registro con dirección 1008. Cuando la cuenta atrás llega a 0, en este registro se carga un 1. Mientras se está realizando la cuenta atrás el valor de este registro es 0.

El módulo de E/S que controla el semáforo dispone de cuatro registros:

• Registro con dirección 1012. En este registro se codifica el valor correspondiente al color del semáforo: 100 para el rojo, 010 para el amarillo y 001 para el verde.
• Registro con dirección 1016. Es un registro que indica la duración en segundos correspondiente al rojo.
• Registro con dirección 1020. Es un registro que indica la duración correspondiente al amarillo, que ocurre en la transición rojo-verde.
• Registro con dirección 1024. Es un registro que indica la duración en segundos del verde.

Se pide:

1. Escriba el programa ensamblador que controla el funcionamiento de este semáforo. El semáforo siempre comienza su funcionamiento en rojo.
2. ¿Qué ineficiencia se identifica en el programa anterior? ¿Cómo se podría resolver?

(solución)

1. ROJO:
   	li 	t0, 100
   	OUT 	t0, 1012
   	IN 	t0, 1016
   	OUT 	t0, 1000
   	IN 	t0, 1
   	OUT 	t0, 1004
   ESPERA_ROJO:
   	IN 	t0, 1008
   	li 	t1, 1
   	beq 	t0, t1, ESPERA_ROJO
   AMARILLO:
   	li 	t0, 010
   	OUT 	t0, 1012
   	IN 	t0, 1020
   	OUT 	t0, 1000
   	IN 	t0, 1
   	OUT 	t0, 1004
   ESPERA_AMARILLO:
   	IN 	t0, 1008
   	li 	t1, 1
   	beq 	t0, t1, ESPERA_AMARILO
   VERDE:
   	li 	t0, 010
   	OUT 	t0, 1012
   	IN 	t0, 1024
   	OUT 	t0, 1000
   	IN 	t0, 1
   	OUT 	t0, 1004
   ESPERA_VERDE:
   	IN 	t0, 1008
   	li 	t1, 1
   	beq 	t0, t1, ESPERA_VERDE
   	beq 	x0, x0, ROJO
   </li>
   
   
   La principal causa de ineficiencia es consumo de CPU en el tiempo de espera del contador. La solución sería el empleo de E/S mediante interrupciones. 
   
   </ol>
   
   </html>
   
   

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