PRÁCTICAS DE COMPUTADORES I

SEGUNDA SESIÓN

  1. Operaciones con bits

    A veces, es interesante realizar operaciones sobre un conjunto determinado de bits dejando el resto inalterado. En las secciones que vienen a continuación aprenderemos a activar, desactivar, voltear, comprobar el valor, reducir, concatenar y replicar los bits de registros en Verilog. Estas nuevas instrucciones de manejo de bits se añaden a las ya vistas de desplazamiento lógico y aritmético.

  2. Complemento a uno

    Para cambiar todos los bits de un registro de 0 a 1 ó de 1 a 0, lo que se denomina complemento a uno, se usa en Verilog el operador ~, también conocido como NOT a nivel de bits (no confuncir con el NOT lógico, cuyo símbolo es el signo de cierre de admiración "!"):
    NOT
    ~ 1011101010101011
    0100010101010100

  3. Activar un conjunto de bits

    Para activar un conjunto de bits de un registro dejando el resto inalterado se construye una máscara binaria con un 1 en cada posición que queremos activar y un cero el las posiciones que queremos dejar tal cual. Con dicha máscara, se realiza una operación OR con el registro. El operador OR a nivel de bits de Verilog es |. No se debe confundir con el operador lógico OR (||).

    Por ejemplo, si queremos activar los bits primero, tercero y séptimo de un registro empezando a contar por la izquierda, la máscara debe ser 'b1000101:

    BIT SET
    1011101010101011
    | 0000000001000101
    1011101011101111

  4. Desactivar un conjunto de bits

    La máscara se contruye de modo inverso al caso anterior. Se debe poner un 0 en cada lugar que queramos desactivar un bit y un 1 en el resto. La operación pertinente en este caso es AND que, en Verilog, se representa por &. No debe confundirse con la operación lógica AND que se escribe &&:

    Desactivemos los bits primero, tercero y séptimo de un registro empezando a contar por la izquierda, la máscara debe ser ~'b1000101 que, para 16 bits es lo que aparece en la figura:

    BIT RESET
    1011101010101011
    & 1111111110111010
    1011101010101010

  5. Voltear un conjunto de bits

    En este caso se trata de cambiar un conjunto de bits de un registro por su valor opuesto, dejando el resto igual. La máscara se construye igual que en el caso de la activación. La operación que se debe realizar es XOR, que en Verilog se representa por ^.

    Se voltean ahora los bits primero, tercero y séptimo de un registro empezando a contar por la izquierda, la máscara debe ser 'b1000101:

    BIT COMPLEMENT
    1011101010101011
    ^ 0000000001000101
    1011101011101110

  6. Comprobar el valor de un bit

    A veces nos interesa saber si un determinado bit de un registro es 1 ó 0. Para ello, nos ayudamos de una máscara y la operación AND. Por ejemplo, si queremos saber si el bit sexto empezando a contar por la derecha de un registro r está a 1, haríamos algo como: 
    
   if ((r & 'b100000) != 0)
     begin
       // Hacemos lo que hay que hacer cuando el bit estA activado
     end
   else
     begin
       // Hacemos lo que hay que hacer cuando el bit estA desactivado
     end

  7. Ejercicio

    Declarad un registro de dieciséis bits sin signo y dadle un valor inicial cualquiera. Activar el quinto bit, desactivar el noveno, décimo y undécimo y voltead el decimosexto empezando por la derecha. Imprimid por pantalla el contenido del registro antes y después de las operaciones.

  8. Ejercicio

    Haced un pequeño programa que cuente cuántos bits están activos en un registro r de dieciséis bits sin signo.

    Para ello, construid la máscara con valor 'h8000. Efectuad mediante un while(*) dieciséis vueltas comprobando bit a bit el registro con ayuda de la máscara, que se desplazará un bit a la derecha en cada iteración.
    _________________________
    (*) La sintaxis de la orden while en Verilog es idéntica a la de C, salvo que el cuerpo del bucle puede estar rodeado por las sentencias begin y end, en lugar de por llaves.

  9. Operaciones de reducción de bits

    En Verilog es posible, con una única instrucción calcular el resultado de aplicar una operación lógica a todos los bits de un registro. Así, si tenemos un registro r de cuatro bits, cuyo valor es 'b1100, la reducción AND se expresa como &r y consiste en aplicar la operación AND a todos los bits del registro de derecha a izquierda, o sea, &r es lo mismo que 0 & 0 & 1 & 1 en el ejemplo.

    Se pueden aplicar reducción con todas las operaciones principales:

    OperaciónSímbolo            OperaciónSímbolo
    and& nand~&
    or| nor~|
    xor^ xnor~^ o ^~

  10. Ejercicio

    El bit de paridad par de un registro se define como: El bit de paridad impar de un registro se define como:
    Estos bits se usan para detectar errores de transmisión. Prográmese un código Verilog que dado un registro de ocho bits:
    1. Ponga el bit más significativo del registro a cero
    2. Imprima el registro en binario
    3. Calcule el bit de paridad par del registro, mediante una orden while, similarmente a cómo se hizo en el ejercicio anterior para contar los bits de un registro que son 1
    4. Almacene dicho bit en el bit más significativo del registro
    5. Imprima el registro modificado en binario
    Hágase lo mismo, pero sin bucle y usando instrucciones de reducción.

    Decidir, sin ayuda de Verilog, si al recibirse 8'b10101010 con el bit de paridad impar almacenado en el bit más significativo si dicho valor es un error de transmisión o no.

    ¿Cómo haríamos esa comprobación con una única instrucción de Verilog?

  11. Operaciones de concatenación y replicación

    Podemos concatenar varios registros de tamaño conocido para formar otro de tamaño mayor con el operador concatenación de Verilog ({ }). Los registros o constantes que se quieren concatenar se separan por comas.

    El operador de replicación permite concatenar varias copias seguidas de un mismo registro. Se expresa anteponiendo el número de veces que se quiere replicar el registro a las llaves, como se ve en el siguiente ejemplo general:

      reg A;
  reg [1:0] B, C;
  A=1'b1; B=2'b00; C=2'b10;

  // { 4{A}, 2{C}, B, 3{3'b011} } da como resultado
  // 19'b1111101000011011011.
  //
  // ExplicaciOn: 1111 (4xA) 1010 (2xC) 00 (B) 011011011 (3x3'b011)

  12. Órdenes de la shell relacionadas.

    ls
    lista el contenido de un directorio
    cd
    cambia el directorio de trabajo
    rm
    borra un fichero
    man
    muestra la página de manual de una orden
    cat
    muestra el contenido de un fichero


  13. LPEs.

© 2010 Guillermo González Talaván.