Tutoriais - Compiladores
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Compiladores

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4. Introdução aos Compiladores
5. Exercício 01.12

Exercício 01.12

(Ricarte, 2008) Os projetistas da segunda geração do processador hipotético devem considerar as seguintes demandas:

1. Acrescentar duas novas operações;
2. Dobrar o número de registradores de dados;
3. Dobrar a largura dos dados de 8 para 16 bits;
4. Ampliar a capacidade de endereçamento de 16 para 256 posições.

Qual o impacto isolado de cada uma dessas modificações no formato binário das instruções do processador? E, se todas as modificações forem implantadas, qual será o novo formato da instrução?

Solução do Exercício

1. acrescentar duas novas operações: ao invés de dois bits para representar os códigos das quatro operações (2² = 4), serão necessários três bits para representar os códigos das seis operações (2³ = 8), aumentando o comprimento das instruções do processador de oito para nove bits, conforme apresentado na Tabela 01.

   Tabela 01: acrescentar duas novas operações

   Operação	Original									Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8		1	2	3	4	5	6	7	8	9
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R		O	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3		O	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	O	R	R	M	M	M	M

   Tabela 01: acrescentar duas novas operações

   Operação	Original
   	1	2	3	4	5	6	7	8
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M
   Operação	Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8	9
   LOAD	O	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	O	R	R	M	M	M	M

2. dobrar o número de registradores de dados: ao invés de dois bits para representar o endereçamento dos quatro registradores (2² = 4), serão necessários três bits para representar o endereçamento dos oito registradores (2³ = 8), aumentando o comprimento das instruções LOAD, STORE e BZERO de oito para nove bits, e o comprimento da instrução ADD de oito para onze bits, considerando que as instruções do processador possam ter comprimentos diferentes. Caso o comprimento das instruções do processador seja fixo, o mesmo deve ser alterado de oito para onze bits, conforme apresentado na Tabela 02.

   Tabela 02: dobrar o número de registradores de dados

   Operação	Original									Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R		O	O	M	M	M	M	R	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	R	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3		O	O	R1	R1	R1	R2	R2	R2	R3	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	R	R	R	M	M	M	M

   Tabela 02: dobrar o número de registradores de dados

   Operação	Original
   	1	2	3	4	5	6	7	8
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M
   Operação	Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R	R
   STORE	O	O	R	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R1	R2	R2	R2	R3	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	R	M	M	M	M

3. dobrar a largura dos dados de 8 para 16 bits: essa alteração não interfere no formato binário das instruções do processador, conforme apresentado na Tabela 03.

   Tabela 03: dobrar a largura dos dados de 8 para 16 bits

   Operação	Original									Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8		1	2	3	4	5	6	7	8
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R		O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3		O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	R	R	M	M	M	M

   Tabela 03: dobrar a largura dos dados de 8 para 16 bits

   Operação	Original
   	1	2	3	4	5	6	7	8
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M
   Operação	Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M

4. ampliar a capacidade de endereçamento de 16 para 256 posições: ao invés de quatro bits para representar o endereçamento das dezesseis posições memória (2⁴ = 16), serão necessários oito bits para representar o endereçamento das duzentas e cinquenta e seis posições de memória (2⁸ = 256), aumentando o comprimento das instruções LOAD, STORE e BZERO de oito para doze bits, e o comprimento da instrução ADD não seria alterado, considerando que as instruções do processador possam ter comprimentos diferentes. Caso o comprimento das instruções do processador seja fixo, o mesmo deve ser alterado de oito para doze bits, conforme apresentado na Tabela 04.

   Tabela 04: ampliar a capacidade de endereçamento de 16 para 256 posições

   Operação	Original									Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R		O	O	M	M	M	M	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	R	R	M	M	M	M	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3		O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M		O	O	R	R	M	M	M	M	M	M	M	M

   Tabela 04: ampliar a capacidade de endereçamento de 16 para 256 posições

   Operação	Original
   	1	2	3	4	5	6	7	8
   LOAD	O	O	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M
   Operação	Modificado
   	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
   LOAD	O	O	M	M	M	M	M	M	M	M	R	R
   STORE	O	O	R	R	M	M	M	M	M	M	M	M
   ADD	O	O	R1	R1	R2	R2	R3	R3
   BZERO	O	O	R	R	M	M	M	M	M	M	M	M

Se todas as modificações forem implantadas, o novo formato da instrução seria:

• três bits para representar os códigos das seis operações (2³ = 8)
• três bits para representar o endereçamento dos oito registradores (2³ = 8)
• oito bits para representar o endereçamento das duzentas e cinquenta e seis posições de memória (2⁸ = 256)

Neste caso, o comprimento das instruções LOAD, STORE e BZERO seria alterado de oito para catorze bits, e o comprimento da instrução ADD seria alterado de oito para doze bits, considerando que as instruções do processador possam ter comprimentos diferentes. Caso o comprimento das instruções do processador seja fixo, o mesmo deve ser alterado de oito para catorze bits, conforme apresentado na Tabela 05.

Referências Bibliográficas

Ricarte, Ivan. (2008). Introdução à Compilação. Rio de Janeiro: Elsevier. 264 páginas.