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danza papier

baile colaborativo que ejemplifica una arquitectura computacional común, basada en la wdr papiercomputer

papier computer

computer architecture

parte de las danzas

las danzas

para la versión no bailada pero también no electrónica, ve computadora de papel

computadora de papel

componentes

participantes

la arquitectura base consta de al menos 6 personas:

PC: apuntadora del programa (program counter)
Memoria: quien administra la lista de números correspondiente al programa
CU: la directora, unidad de control
Rn: al menos dos registros, R0 y R1
LU: la que responde preguntas lógicas

materiales

como materiales tangibles solo se requiere la lista de números que administra la Memoria.

como sea, si el grupo cuenta con suficientes personas, cada uno de esos números puede ser cuerpeado por una persona distinta.

opcionalmente, puede existir una tabla en papel que sirva de recordatorio a la CU de las operaciones a seguir: el microcódigo.

movimientos

se necesita contar con, y conocer, el siguiente conjunto de movimientos.

todas las personas

dígito-movimiento: un movimiento por cada digito en la base elegida (por ejemplo, del 0 al 9 para trabajar en base 10)
posición: una forma de indicar si un dígito es el primero o el segundo
finalización: un movimiento que indique que el cómputo ha terminado

será importante conocer cuál es el movimiento siguiente y anterior a cada dígito-movimiento.

Registros y CU:

indicación de incremento
indicación de decremento

LU y CU:

pregunta: ¿el contenido del Registro es 0?
respuestas: sí, no

PC y CU:

indicación de incremento sencillo
indicación de incremento doble

instrucciones

la computadora cuenta con los 5 siguientes códigos de operación (entre paréntesis su mnemónico)

0: Fin del programa (FIN)
1: Condicional (CND)
2: Salta a (SLT)
3: Incrementa (INC)
4: Decrementa (DEC)

una instrucción completa consiste de ese código de operación, acompañada de un dígito llamado argumento.

ese argumento tiene un significado distinto según la instrucción:

FIN: argumento ignorado
CND: el argumento es el número de Registro al cual preguntarle si es 0: si la respuesta es sí, hay que saltarse una instrucción, y si la respuesta es no, hay que continuar normalmente
SLT: el argumento es el número de línea a la cual saltar a continuación
INC: el argumento es el número de Registro que ha de incrementarse
DEC: el argumento es el número de Registro que ha de decrementarse

ciclo de instrucción

la máquina estará en el llamado ciclo de instrucción hasta encontrar a una instrucción FIN.

este ciclo consiste de dos partes, fetch (buscar) y execute (ejecutar).

antes de comenzar, hay que realizar una inicialización:

PC toma el dígito-movimiento correspondiente a 0, y se mueve transmitiéndolo
Registros toman el dígito-movimiento inicial que se les indique, y se mueven transmitiéndolo

fetch (buscar)

todes les Registros se mueven con una amplitud normal, transmitiendo sus dígitos-movimientos
PC se mueve transmitiendo el dígito-movimiento que tiene almacenado
Memoria recibe el dígito, y busca en su lista de números al par de dígitos que se encuentran en esa posición.
Memoria se mueve transmitiendo esos dos dígitos-movimientos, con cuidad de indicar cuál es el primero y cuál es el segundo
CU recibe esos dos dígitos
la máquina pasa a la etapa execute

execute (ejecutar)

CU identifica al primer dígito recibido como código de operación, y al segundo como argumento
de acuerdo al código de operación, suceden las siguientes operaciones:

FIN: Fin del programa (0)

CU se mueve indicando finalización
todes se detienen excepto Registros que continúan con sus dígitos-movimientos

les Registros ahora pueden ser inspeccionados para leer los resultados del cómputo.

CND: Condicional (1)

CU se mueve dirigiéndose a les Registros, transmitiendo el dígito-movimiento que recibió como argumento
Registros reciben el dígito
Registro que tiene a ese dígito en su nombre, hace más evidente el dígito-movimiento que estaba realizando
les demás Registros reducen la amplitud de su propio dígito-movimiento.
CU se mueve preguntando a LU si el Registro es 0.
LU recibe la pregunta, y observa al Registro con movimiento amplio
LU se mueve respondiendo sí o no
CU recibe la respuesta de LU
CU se mueve dirigéndose a PC: si la respuesta que recibió de LU fue sí, entonces se mueve indicando un doble incremento; si la respuesta fue no, entonces se mueve indicando un incremento sencillo
PC recibe la indicación, y pasa al siguiente dígito-movimiento, ya sea una o dos veces según lo recibido.
la máquina pasa a la etapa fetch

SLT: Salta a (2)

CU se mueve dirigéndose a PC, transmitiendo el dígito-movimiento que recibió como argumento
PC recibe el dígito y lo almacena, reemplazando al dígito-movimiento que estaba realizando antes.
la máquina pasa a la etapa fetch

INC: Incrementa (3)

CU se mueve dirigiéndose a les Registros, transmitiendo el dígito-movimiento que recibió como argumento
Registros reciben el dígito
Registro que tiene a ese dígito en su nombre, hace más evidente el dígito-movimiento que estaba realizando
les demás Registros reducen la amplitud de su propio dígito-movimiento.
CU se mueve dirigiéndose a les Registros, transmitiendo la indicación de incremento
Registro con el movimiento amplio, pasa al dígito-movimiento siguiente al que estaba realizando (incrementa en 1 al valor que estaba almacenando)
les demás Registros hacen caso omiso
CU se mueve dirigéndose a PC, indicando un incremento sencillo
PC recibe la indicación, y pasa al siguiente dígito-movimiento
la máquina pasa a la etapa fetch

DEC: Decrementa (4)

CU se mueve dirigiéndose a les Registros, transmitiendo el dígito-movimiento que recibió como argumento
Registros reciben el dígito
Registro que tiene a ese dígito en su nombre, hace más evidente el dígito-movimiento que estaba realizando
les demás Registros reducen la amplitud de su propio dígito-movimiento.
CU se mueve dirigiéndose a les Registros, transmitiendo la indicación de decremento
Registro con el movimiento amplio, pasa al dígito-movimiento anterior al que estaba realizando (decrementa en 1 al valor que estaba almacenando)
les demás Registros hacen caso omiso
CU se mueve dirigéndose a PC, indicando un incremento sencillo
PC recibe la indicación, y pasa al siguiente dígito-movimiento
la máquina pasa a la etapa fetch

ejemplo de programa

este programa suma los dígitos en R0 y R1, colocando el resultado en R0

lista de números

este es el programa en formato de lista de números para que administre Memoria.

0: 2 3
1: 4 1
2: 3 0
3: 1 1
4: 2 1
5: 0 0

el primer dígito en la lista es el número de línea.

los dos dígitos siguientes son el primer y segundo dígitos de instrucción

ensamblador

usando las palabras clave (mnemónicos) para indicar los códigos de operación, el programa se vería así:

0: SLT 3 (salta a la línea 3)
1: DEC 1 (decrementa R1)
2: INC 0 (incrementa R0)
3: CND 1 (¿R1 es 0? si sí, salta una instrucción, si no, continúa)
4: SLT 1 (salta a la línea 1)
5: FIN 0 (fin del programa)

(esta forma de programar es a la que se refiere la práctica de s-camino)

s-camino

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