Este documento apresenta uma série de exercícios sobre arquitetura de computadores, incluindo (1) diferenças entre arbitragem centralizada e não centralizada, capacidade máxima de RAM em relação a barramentos, e fetch de instruções; (2) projeto de circuitos como ALU e descodificação de endereços; (3) função de registos como program counter e stack pointer; e (4) cálculos sobre ritmos binários para vídeo e capacidade/velocidade de discos rígidos e CD-ROMs.

1. Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa
Departamento de Ciências e Tecnologias da Informação Exercícios
Arquitectura de Computadores – Arquitectura de Computadores I
ETI – IGE – EI 06
CPU, Barramentos e Periféricos
1. CPU e Barramentos
1.1. Indique as principais diferenças entre arbitragem centralizada e arbitragem não
centralizada.
1.2. Num barramento paralelo e síncrono, a frequência de funcionamento é de 25
MHz. Supondo que contém 8 linhas de dados, e que cada transferência de
dados requer 4 ciclos de relógio, qual o ritmo binário máximo a que se
conseguem trocar dados entre dispositivos?
1.3. Um dado barramento contém 16 linhas de dados, 24 de endereços, e 6 de
controlo. Um processador utiliza esse barramento para comunicação com a
memória RAM. Qual poderá ser a dimensão máxima (em bytes) dessa RAM?
1.4. Para que servem as interrupções? Quais os seus efeitos quando o
processador está a executar um programa?
1.5. Indique os três tipos de interrupções que conhece. Dê exemplos para cada um
dos casos.
1.6. Um micro-processador comunica com o exterior através de um barramento
constituído por 16 linhas de endereços, 8 linhas de dados e 4 de controlo.
Pretende-se ligar a esse barramento uma ROM e uma RAM.
• A RAM deverá possuir 12Kbytes e deverá estar situada a partir do endereço
(8000)16.
• A ROM está dividida em duas zonas: uma zona com 8K no início do espaço de
endereçamento; e uma zona de 4K a partir do endereço (C000)16.
a) Dispondo de RAMs e ROMs 4Kx8, elabore um esquema de descodificação parcial
de endereços.
b) Repita o problema, mas utilizando descodificação completa dos endereços.
c) Substitua todos os circuitos combinatórios referentes à descodificação da alínea
anterior por uma PROM cuja dimensão, estruturação e conteúdo será especificado
por si.
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2. 1.7. Em que consiste o fetch de uma instrução ?
1.8. Indique as principais unidades de uma máquina de von Newmann e explique
quais as suas funções.
1.9. Pretende-se projectar um circuito capaz de efectuar as seguintes operações:
• R1⇐R1+R2
• R1⇐R2
• R1⇐0
• R2⇐N
R1 e R2 são registos de 4 bits; ⇐ significa carregamento do registo. N é um número
que vem do exterior.
a) Elabore o esquema de um circuito que elabore as operações apresentadas, de
acordo com o indicado em duas variáveis de controlo.
b) Pode-se estabelecer uma analogia entre o circuito anterior e uma parte de um
microprocessador. Separe o seu esquema em blocos, identificando o que faz parte
da unidade de controlo e da ALU.
c) Continuando a analogia anterior, os sinais de controlo da operação poderiam ser
as instruções código máquina do microprocessador. Indique uma sequência de
instruções para calcular 3 x N.
1.10. Elabore o projecto de uma ALU de 4 bits capaz de efectuar as seguintes
operações aritméticas:
C=A+B; C=A-B; C=A*2; C=A/2 (divisão inteira)
A, e B são as entradas, C é a saída.
1.11. Numa arquitectura típica von Newmann, explique para que servem os registos
Program Counter, Stack Pointer e Acumulador.
2. Periféricos:
2.1. Calcule o ritmo binário necessário para enviar ao écran 70 imagens por
segundo a uma resolução de 800 x 600. Considere que cada ponto de imagem
é definido por 3 componentes de cor com valores entre 0 e 255.
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3. 2.2. Em relação a um disco, sabe-se que a sua velocidade de rotação é de 7200
rpm e que possui 64 sectores por pista.
a) Uma vez posicionado na pista certa e no início do sector a ler, quanto tempo
demorará a ler esse sector? (Despreze os intervalos entre sectores)
b) Uma vez posicionado na pista certa, quanto tempo demorará a posicionar-se num
sector que ocupa uma posição diametralmente oposta?
2.3. Um disco para PC possui 8 superfícies, 8K cilindros e 1024 sectores por pista.
Qual será a sua capacidade útil?
2.4. Em relação ao disco da questão anterior, uma entidade comercial anuncia-o
com uma capacidade superior em 10% em relação à capacidade útil. Especule
sobre a razão desta diferença.
2.5. Acha que a velocidade de rotação de um CD-ROM é constante durante a
leitura de uma pista? Justifique a sua resposta.
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