LABORATORIO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Práctica 1 1. Realizar un programa que almacene en memoria RAM a partir de la dirección $1000 los 30 primeros números múltiplos de tres. 2. Paso de parámetros en la pila. Seguir la ejecución del programa siguiente. Modificar los parámetros para que sean de tipo LONG y BYTE. DATOS INICIO BORRAR BUCLE ORG DC.L DC.L $0 $8000 INICIO ORG DCB $1000 8,$AAAA ORG MOVE.W MOVE.W MOVE.W MOVE.W BSR ADD BREAK $2000 #DATOS,A2 A2,-(SP) #$00,D2 D2,-(SP) BORRAR #$4,SP MOVE.W MOVE.W MOVE.W ADDQ CMP BNE RTS END 4(SP),D0 6(SP),A0 D0,(A0) #2,A0 #$1010,A0 BUCLE ; Pasamos el 1er parametro en la pila ; Pasamos el 2do parametro ; Desapilamos los parametros ; Recuperamos los parametros 3. Realizar una subrutina que tenga dos parámetros de entrada, base y exponente, que calcule la función baseexponente. a. Estructurar el programa para pasar los parámetros vía los registros de datos. b. Estructurar el programa para pasar los parámetros vía la pila del sistema. 4. Realizar la función factorial por medio de una subrutina que acepte un parámetro de entrada a través de la pila. Resolver recursivamente. LABORATORIO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Práctica 2 La práctica consta de varios apartados. En el primero habrá que implementar una serie de subrutinas para manejar las UART mediante la técnica de entrada/salida programada o polling. En los apartados siguientes se implementarán una serie de programas que harán diversos usos de las subrutinas desarrolladas en el primer apartado. Todos los apartados de la práctica se realizarán en el modo supervisor de funcionamiento del microprocesador Motorota 68000. PRIMER APARTADO Se pide desarrollar las subrutinas siguientes para manejar las UART mediante entrada/salida programada: INI_UART (uart: WORD) Permite inicializar una UART. El parámetro ‘uart’ es de tipo WORD, es decir, ocupa dos octetos y sus únicos valores posibles son: 0, 1 ó 2 para referirse a cada una de las tres UARTS que se van a utilizar en el desarrollo de la práctica. Esta subrutina programa la UART pasada como parámetro, para comunicarse a 8 bits por carácter, sin paridad, un bit de stop y una velocidad de transmisión de 9600 bits por segundo. Además, habilitará la recepción y la transmisión de caracteres. Es posible que una misma UART pueda inicializarse varias veces durante la ejecución de un programa, por lo que conviene tener en cuenta la singularidad del funcionamiento de los registros MR1 y MR2. ENV_CAR (uart: WORD; car: BYTE) Envía un carácter por una UART. El parámetro ‘uart’ es de tipo WORD y sólo admite los valores 0, 1 y 2 para referirse a cada una de las UARTS utilizadas en esta práctica. El parámetro ‘car’ es de tipo BYTE. Está rutina enviará el carácter (escribir en el registro TB) cuando la UART esté lista, y no devolverá el control hasta que el último bit del carácter haya salido por la línea de comunicaciones. REC_CAR (uart: WORD; VAR car: BYTE) Recibe un carácter de una UART. El parámetro ‘uart’ es de tipo WORD y admite los mismos valores que en la subrutina ENV_CAR. El parámetro ‘car’, además de ser de tipo BYTE, es de salida (parámetro por referencia). Esta subrutina no devolverá el control hasta que se reciba un carácter por la UART indicada. SEGUNDO APARTADO Se pide escribir el programa ECO, que deberá enviar por un puerto UART todos los caracteres recibidos por su otro puerto, finalizando su ejecución cuando reciba el carácter asterisco (‘*’). En este apartado se utilizará únicamente la UART 0, que tiene por nombre “Port A (0)” en el entorno de prácticas. Téngase en cuenta que antes de poder enviar o recibir por una uart es necesario inicializarla. TERCER APARTADO Escribir un programa que escriba todo lo que lea de la UART 0 (Port A) por las uarts 1 (Port B) y 2 (Port C). Al igual que en segundo apartado el programa finalizará su ejecución cuando reciba un asterisco (“*”) CUARTO APARTADO Escribir un programa con la recepción de caracteres configurable. Al arrancar el programa la información se recibirá por la UART 0 (Port A), enviándose a continuación toda la información recibida a las UARTs 1 (Port B) y 2 (Port C). Si en un momento dado recibe por la entrada seleccionada (Port A) la secuencia “*1” o “*2”, se conmutará la entrada, respectivamente, a la UART 1 ó 2. A partir de ese momento se enviará la información a las otras dos UARTs (0 y 1 ó 0 y 2) según corresponda. El programa no detiene nunca su ejecución. En resumen, el comportamiento del programa se ajustará al diagrama de estados siguiente: *2 *0 *2 Entrada Seleccionada 0 (Port A) *1 Entrada Seleccionada 2 (Port C) *0 Entrada *2 *1 *1 *0 Entrada Seleccionada 1 (Port B) *0 NOTA: No olvidar que por las UARTs se reciben caracteres. Cuando se recibe un ‘2’ es un carácter y no el número 2 en decimal. Se recomienda, en la realización de la práctica, trabajar con el código ASCII de los caracteres o utilizar el carácter entre comillas simples (por ejemplo: move.b #’A’,D0) * Fichero: P2.ASM * --- Ejemplo de E/S por polling. * Arranque del 68000 ORG $0 DC.L $10000 DC.L RESET ; Comienzo Tabla Vectores de Interrupcion ; Valor Inicial SSP ; PC Inicial * * CONST * USART MR1A MR2A SRA CSRA CRA TBA RBA EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU $EFFA01 $0 $0 $2 $2 $4 $6 $6 * * VAR ORG $400 MENSAJE DC.B * $A caracter * $D caracter * $0 caracter 'Arquitectura de Computadores',$A,$D,$0 Line Feed (LF) Carriage Return (CR) NULL, indica el Final del String * * BEGIN ORG $500 RESET: BSR MOVE.L INI_68681 #MENSAJE,A1 ; Call INI_68681 ; A1 := ADDRESS (MENSAJE) BUCLE: CMPI.B BEQ #0,(A1) SALIR ; While (A1) <> 0 do POLL: BTST.B BEQ #2,USART+SRA POLL ; While USART.SRA[2] = 0 do ; End While MOVE.B (A1)+,USART+TBA ; Enviar_Car JMP BUCLE SALIR: BREAK * * PROC INI_68681 () * INI_68681 MOVE.L A0,-(SP) MOVE.L #USART,A0 MOVE.B #%00010000,CRA(A0) MOVE.B #%00100011,MR1A(A0) MOVE.B #%00000111,MR2A(A0) MOVE.B #%10111011,CSRA(A0) MOVE.B #%00110100,CRA(A0) MOVE.L (SP)+,A0 RTS END ; End While ; End Program ; ; ; ; ; ; ; ; Push A0 A0 := USART USART.CRA = Habilitar MR1A USART.MR1A = 8 bits por car. USART.MR2A = no RTS, no CTS, 1 bit Stop USART.CSTA = 9600 bps USART.CRA = Habilitar Transmisor Pop A0 LABORATORIO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Práctica 3 (E/S por Interrupciones) Ejercicios: 1. Realizar un programa capaz de mostrar por un puerto de la UART los diez primeros valores exponenciales de base dos (20, 21…29 ). Tener en cuenta que para visualizar un valor por la ventana de la UART, hay que enviar los caracteres ASCII que representan el valor, y no el valor en sí. Es decir, si queremos enviar el valor 32, tendremos que convertir este número a los caracteres ‘3’ y ‘2’ para proceder a su envío. La conversión puede realizarse utilizando la división entera y el módulo, además de tener en cuenta que el valor ASCII del carácter ‘0’ es el $30 y que el resto tiene valores consecutivos. La transmisión debe realizarse mediante interrupciones y la llamada para la inicialización de la UART se llevará a cabo mediante un Trap. Una interrupción software o Trap es similar a una interrupción hardware, pero se produce por la ejecución de una instrucción TRAP. El 68000 dispone de 16 traps distintos, donde cada uno tiene asociado un número de vector de interrupción, teniendo al trap #0 le corresponde el vector $20 (32 decimal), y al trap #15, el $2F (47 decimal). 2. Modificar el programa “ECO” propuesto en la práctica 2 para que la recepción de caracteres se realice mediante interrupciones. Para realizar este apartado puede tomarse como base el ejemplo que aparece al final de este documento, sustituyendo el TIMER por la UART. 3. Hacer un programa que simule el comportamiento de un dado. Cada vez que se pulse una tecla se visualizará un número aleatorio entre 1 y 6. Para obtener el número aleatorio podemos utilizar los bits menos significativos del contador del TIMER, habiéndolo puesto previamente a funcionar. Si dicho contador se decrementa muy rápido (por ejemplo cada centésima), y lo leemos cada vez que se pulsa una tecla, podemos considerar este valor como aleatorio. Después bastará con transformar el valor leído al rango entre 1 y 6 (módulo 6) Tabla de Vectores de Excepción del MC68000 BERR Excepciones Interrupciones Autovectorizadas Interrupciones Software (Traps) Interrupciones Vectorizadas (Hardware) Dirección Número Vector Dec Hex E.D. 0 0 0 SC 4 4 SC 2 8 8 SD 3 12 C SD 4 16 10 SD 5 20 14 SD 6 24 18 SD 7 28 1C SD 8 32 20 SD 9 36 24 SD 10 40 28 SD 11 44 2C SD 12-14 48 30 SD 15 60 3C SD 16-23 64 40 SD 24 96 60 SD 25 100 64 SD 26 104 68 SD 27 108 6C SD 28 112 70 SD 29 116 74 SD 30 120 78 SD 31 124 7C SD 32-47 128 80 SD 48-63 192 C0 SD 64-255 256 100 SD Excepción Reset: SSP Inicial Reset: PC Inicial Error de Bus Error de Dirección Instrucción Ilegal División por 0 Instrucción CHK Instrucción TRAPV Violación de Privilegio Traza Emulador Instrucción 1010 Emulador Instrucción 1111 Reservado Vector Int. No Inicializado Reservado Interrupción Espúrea Autovector Nivel 1 Autovector Nivel 2 Autovector Nivel 3 Autovector Nivel 4 Autovector Nivel 5 Autovector Nivel 6 Autovector Nivel 7 Instrucciones TRAP Reservado Vectores de Interrupción Dirección = Nº Vector * 4 Las pastillas de E/S contienen el número del vector de interrupción (8 bits) en el registro del vector de interrupción 1er Kbyte de memoria 256 Vectores Programa ejemplo: * FICHERO: P3.ASM * ============== Saca "*" por la UART 0 cada segundo mediante interrupciones * ================= Definición de constantes ========================== * ---------------------- UART 68681 ---------------------------------UART EQU $EFFA01 MR1 MR2 USR CSR CR TB RB ISR IMR IVR EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU $0 $0 $2 ;SR de la UART $2 $4 $6 $6 $A $A $18 * -------------------- TIMER 68230------------------------------------TIMER EQU $10021 TCR TIVR CPRH CPRM CPRL CNTRH CNTRM CNTRL TSR EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU EQU $0 $2 $6 $8 $A $E $10 $12 $14 NVI_TIMER EQU $70 TCR_PROG * === * === * === * === * === EQU 101: 0: X: 00: 1: %10100001 IRQ Vectorizada, ZD activo (Recarga), No Usado, Control de Reloj Modo 00 (Clock Sistema con preescala(32)), Activado * ==================== Vectores de interrupción ======================= ORG $0 DC.L $10000 ; Valor Inicial del SSP DC.L INICIO ORG DC.L NVI_TIMER*4 RTI_TIMER ; Dir. RTI del TIMER * -------------- Programa Principal ---------------------------------- INICIO ESPERA ORG BSR BSR $400 INI_68681 INI_68230 ; Inicializa la USART ; Inicializa el TIMER ANDI.W #$F0FF,SR ; Permite interrupciones; MOVE.B MOVE.B #TCR_PROG,TIMER+TCR ; Para activar el TIMER #'*',UART+TB BRA ESPERA ; Espera activa, no hace nada * -------------- SUBRUTINAS ------------------------------------------* ================= INI_68681 MOVE.L MOVE.L MOVE.B MOVE.B MOVE.B MOVE.B MOVE.B MOVE.L RTS Inicializar la UART: 68681 A0,-(SP) ; Guarda registro #UART,A0 ; Direccion base #%00010000,CR(A0) ; Habilita MR1, inhibe TX y RX #%00100011,MR1(A0) ; 8 bits por car, sin paridad #%00000111,MR2(A0) ; 1 bit de stop #%10111011,CSR(A0) ; 9600 bps #%00110100,CR(A0) ; Habilita TX (SP)+,A0 ; Recupera registro * ================= INI_68230 MOVE.L MOVE.L MOVE.B MOVE.B MOVE.B MOVE.B * Inicializar Timer: 68230 A0,-(SP) ; Guarda registro #TIMER,A0 ; Dirección base #$1,CPRH(A0) ; 4.000.000/32 = $1E848 #$E8,CPRM(A0) #$48,CPRL(A0) #NVI_TIMER,TIVR(A0) ; Vector de interrupción ; Falta programar el TCR MOVE.L RTS (SP)+,A0 ; Recupera registro *==================== Tratamiento de interrupción del TIMER RTI_TIMER POLL BTST.B #2,UART+USR BEQ POLL MOVE.B #'*',UART+TB MOVE.B RTE END #TCR_PROG,TIMER+TCR ; Para activar el TIMER LABORATORIO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Práctica 4 1. Ejercicio de DMA Desarrollar un programa que, utilizando el dispositivo DMA, realice una copia de un bloque de información de una zona de memoria a otra. Antes de realizar la copia, la zona origen se rellenará con los 2048 primeros números (0-2047), utilizando una palabra (2 octetos) para almacenar cada número. El programa principal, una vez haya inicializado y arrancado el DMA, se quedará en bucle mostrando por la UART A el carácter ‘.’ (punto) hasta que no finalice la transferencia. La finalización de la transferencia se detectará mediante la correspondiente interrupción y se indicará mostrando un carácter ‘*’ (asterisco) por la UART A. El DMA se programará con una velocidad de transferencia de 1 octeto cada 32 ciclos de reloj. La transmisión por la UART A se realizará mediante la técnica de sondeo (polling). 2. Trabajo Final Este ejercicio pretende ser una especie de “trabajo final” en el que se utilicen conceptos ya introducidos en prácticas anteriores. Por lo tanto, carece de explicaciones teóricas y deja al alumno la iniciativa sobre cómo enfocar el problema. Se plantea la realización de lo que denominaremos un “medidor de reflejos”. Se trata de implementar un bucle sin fin que visualice un estímulo visual al que el usuario deberá responder pulsando una tecla cualquiera en el menor tiempo posible. A continuación se visualizará el tiempo de reacción (el transcurrido entre la visualización del estímulo y la pulsación de la tecla). El programa utilizará el puerto A de la UART 0 como medio de entrada/salida. Comenzará visualizando un mensaje para prevenir al usuario, por ejemplo: Pulse cuando esté preparado... Cuando el usuario lo desee, pulsara una tecla cualquiera. A partir de ese instante transcurrirá un tiempo aleatorio (8 0 10 segundos como máximo) al final del cual se visualizará el estímulo, por ejemplo: ..... YA! A partir de este momento, el usuario pulsará una tecla cualquiera lo antes que pueda y ello dará lugar a la visualización del tiempo de reacción. Este tiempo se medirá en centésimas de segundo que es una escala razonable para este tipo de mediciones. El resultado podría ser algo así: Tiempo de reacción (centésimas): 68 A continuación volveríamos a repetir el ciclo visualizando nuevamente el mensaje inicial. Nuestro programa no tiene fin. Se muestra un ejemplo de lo que podría ser la salida de ejecución a través del puerto A: Pulse cuando esté preparado... ..... YA! Tiempo de reacción (centésimas): 59 Pulse cuando esté preparado... ..... YA! Tiempo de reacción (centésimas): 87 Pulse cuando esté preparado...