Ejercicio 5.b · Introducció als Computadors UPC 2013

Diseño y temporización de la UC y UP del PPE Z^2

La figura muestra la Unidad de Control (UC) y la Unidad de Proceso (UP) del Procesador de Propósito Específico (PPE) $Z^2$, encargado de calcular el cuadrado de un número natural $Z_u$ ($Z_u > 0$) mediante acumulaciones sucesivas $A = A + Z_u$ efectuadas $Z_u - 1$ veces.

El procesador se comunica con el entorno a través de:

Dos buses de datos de 16 bits: entrada $Z$ y salida $ZZ$.

Dos líneas de control de 1 bit: entrada $Vz$ y salida $Vzz$.

Cuando en el ciclo $c$ se activa $Vz = 1$, el PPE interpreta que en el ciclo inmediato posterior $c + 1$ el nuevo operando estará presente en el bus $Z$, debiendo abortar cualquier operación en curso e iniciar el cálculo de $(Z_u^2)\%2^{16}$. Para validar el resultado, activa durante un único ciclo la señal $Vzz = 1$ simultáneamente a la entrega del valor en $ZZ$.

b. Determinad el camino crítico del sistema listando todos los bloques por los que transita y calculad el tiempo de ciclo mínimo admisible (1,5 puntos).

Hipótesis temporales:

Las entradas del procesador se encuentran estables $130\text{ ut}$ tras el inicio del ciclo de reloj.

Las salidas deben quedar estables como mínimo $400\text{ ut}$ antes de que finalice el ciclo.

Retardo de cualquier biestable del sistema: $Tp(\text{Biestable}) = 100\text{ ut}$.

Retardos combinacionales: $Tp(\text{ADD}) = Tp(-1) = 400\text{ ut}$, $Tp(\text{MUX } 2\text{ a } 1) = 50\text{ ut}$, $Tp(\text{MUX } 4\text{ a } 1) = 100\text{ ut}$, $Tp(Z) = 80\text{ ut}$ (detector de cero), $Tp(\text{ROM}) = 40\text{ ut}$.

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