Elettronica dei Sistemi Programmabili A.A Microcontrollori. Esercizi

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1 Elettronica dei Sistemi Programmabili A.A Microcontrollori Esercizi

2 Registro speciale APSR: flag della ALU Flag della ALU N (b31) : copia di b31 del risultato. '1' se negativo, '0' se posivo o zero Z (b30) : '1' se il risultato è pari a zero. '1' anche nel caso di confronto tra due numeri uguali C (b29) : riporto per il risultato. Per una addizione senza segno '1' se c'è stato overflow. Per una sottrazione senza segno, è l'inverso del prestito d'uscita. V (b28) : overflow per il risultato. '1' se c'è stato un overflow dopo una addizione o una sottrazione con segno. 2/37

3 Uso delle flag della ALU nelle operazioni di addizione 3/37

4 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = 4/37

5 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = /37

6 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = = 6/37

7 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = riporti intermedi = /37

8 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = = no riporto d'uscita C = 0 8/37

9 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = = risultato negativo N = 1 no riporto d'uscita C = 0 9/37

10 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = = risultato 0 Z = 0 risultato negativo N = 1 no riporto d'uscita C = 0 10/37

11 Esempio n. 1 addizione a 32 bit 0x x = = somma da pos. a neg. overflow V = 1 risultato 0 Z = 0 risultato negativo N = 1 no riporto d'uscita C = 0 11/37

12 Esempio n. 2 addizione a 32 bit verificare che: N Z C V 0x x = 0x x x = 0x xFFFFFFF8 + 0x = 0xFFFFFFFF /37

13 Come viene usato il carry d'uscita per le addizioni a più cifre? 13/37

14 Uso delle flag della ALU Esempio: addizione a 64 bit Suddivisa come somma di due cifre a 32 bit r1 r0 + r1 r0 + r3 r2 = r3 r2 = r1 r0 r1 C r0 ADDS r0, r0, r2 ADCS r1, r1, r3 14/37

15 Esempio n. 3 addizione a 64 bit 0x x = 2x[ 7 x x 16 7 ] = 14 x x 16 7 E E C= = = = 0xE E Ok anche se deve essere segnalato l'overflow 15/37

16 Esempio n. 4 addizione a 64 bit 0x x = [7 x x 16 7 ] + [7 x x 16 7 ] = 14 x x 16 8 C= = = = 0xE Ok anche se deve essere segnalato l'overflow 16/37

17 Uso delle flag della ALU nelle operazioni di sottrazione 17/37

18 Esempio n. 5 sottrazione a 32 bit 0x x = 18/37

19 Esempio n. 5 sottrazione a 32 bit 0x x = 0x prestito = /37

20 Esempio n. 5 sottrazione a 32 bit 0x x = 0x = no overflow V = 0 risultato 0 Z = 0 risultato positivo N = 0 no prestito d'uscita C = 1 20/37

21 Esempio n. 6 sottrazione a 32 bit 0x x abbiamo prestito in uscita = /37

22 Esempio n. 6 sottrazione a 32 bit 0x x = 0xFFFFFFFF 1-1 in complemento a = no overflow V = 0 risultato 0 Z = 0 risultato negativo N = 1 prestito d'uscita C = 0 22/37

23 Come viene usato il carry d'uscita per le sottrazioni a più cifre? 23/37

24 Uso delle flag della ALU Esempio: sottrazione a 64 bit Suddivisa come operazione a due cifre a 32 bit r1 r0 - r1 r0 - r3 r2 = r3 r2 = r1 r0 r1 C r0 SUBS r0, r0, r2 SBCS r1, r1, r3 serve per segnalare il prestito 24/37

25 Esempio n. 7 sottrazione a 64 bit 0x x = C= = = = 0x FFFFFFFE = /37

26 Per quale motivo nelle sottrazioni il carry d'uscita è negato? 26/37

27 Complemento a 2 deve venire: 0x FFFFFFFE 0x x = = nego e aggiungo 1 equivale a : = xFFFFFFFE 27/37

28 Complemento a 2 deve venire: 0x FFFFFFFE 0x x = -1 equivale a : C in = = nego e aggiungo 1 1 C in si prestito 0xFFFFFFFE no prestito 28/37

29 Complemento a 2 deve venire: 0x FFFFFFFE 0x x = 0xFFFFFFFE equivale a : C in 1-1 prestito = = non agg. 1: tengo conto del prestito 0 C in no prestito (utile per altre cifre) 0x c.d.d. si prestito 29/37

30 Sottrazione Semplificato notevolmente lo schema logico della ALU: OP1 OP2 NEG SUB C out 32-bit FULL ADDER C in Carry in RIS così è calcolato il complemento a 2 30/37

31 Sottrazione Il complemento a 1 si realizza con le XOR: OP1 OP2 b31 b30 b0 SUB C out 32-bit FULL ADDER C in Carry in RIS 31/37

32 Negazione ecomplemento a 2 Lo schema della ALU è piuttosto semplificato Servono però 32 XOR La sintesi di una XOR non occupa poco spazio serve qualche idea per risparmiare spazio 32/37

33 Note su XOR Schema logico della XOR singola: 16 MOS per ogni XOR! x MOS per il blocco di negazione! 33/37

34 Note su XOR Per risparmiare spazio possiamo ricorrere al MUX: A B Y esce A esce A A B 0 1 Y s A B A Un MUX CMOS richiede 6 MOS passiamo a 8 x 32 = 256 MOS B A 34/37

35 Note su XOR Risparmiamo altri 2 MOS per ogni XOR con lo schema: A B Y esce A esce A B A A Y Y = A se B è '0' Y = A se B è '1' B se B = '0' l'inverter si attiva. se B = '0' l'inverter non può attivarsi! 35/37

36 Note su XOR Y B A A nm 16 x L g 2 4 B 6 tot: 92 um B A Y 36/37

37 Altri esercizi 2 * ** N.B. sul libro, correggere il risultato della seconda riga (*) no prestito (**) si prestito 37/37