Ejercicio 5 - Análisis temporal · Introducció als Computadors UPC Examen 2 (temas 4, 5, 6 y 7)

Ejercicio 5. Diseño de procesador de propósito específico (PPE)

Se desea completar el diseño de un procesador de propósito específico (PPE) que, a partir de una secuencia de entrada $X[k]_s$ para $k = 0, 1, 2\dots$, calcula la secuencia de salida (para enteros en complemento a dos):

$$W[k]_s = 0,25 \times X[k]_s + 0,5 \times X[k - 1]_s + 0,25 \times X[k - 2]_s, \text{ con } k = 0, 1, 2\dots$$

Considerad que los valores previos $X[-1]_s$ y $X[-2]_s$ valen 0.

El PPE se comunica con el circuito emisor del dato $X[k]_s$ mediante un protocolo asíncrono de handshaking de 4 fases: la unidad de control (UC) recibe la señal $Req$ del emisor y genera hacia él la señal $Ack$.

Hacia el circuito receptor, el PPE envía cada dato $W[k]_s$ mediante un protocolo síncrono, activando la señal $V_w$ durante un único ciclo en el que $W[k]_s$ debe estar presente en el bus $W$. El PPE y el receptor comparten la misma señal de reloj.

El esquema de la unidad de procesamiento (UP) se muestra a continuación (los registros R1 y R2 tienen estado inicial 0):

d. Suponiendo los siguientes parámetros temporales para la implementación del apartado anterior:

$Req$ y bus $X$ estables $50\text{ u.t.}$ o más tras el inicio de ciclo.

$Ack$, $V_w$ y bus $W$ deben estar estables $40\text{ u.t.}$ antes del final de ciclo.

Tiempo de propagación de cada sumador: $150\text{ u.t.}$

Tiempo de propagación de los bloques B1, B2 y B3: $0\text{ u.t.}$

Biestables de los registros y de la UC: tiempo de propagación de $100\text{ u.t.}$

Multiplexor 2 a 1 con el que se implementa cada registro con señal Ld: tiempo de propagación de $60\text{ u.t.}$ desde la señal de control y de $40\text{ u.t.}$ desde las entradas de datos.

Tiempo de propagación de cada ROM de la UC: $300\text{ u.t.}$

Determinad cuál es el camino crítico (indicando la secuencia de bloques por la que pasa) y calculad el tiempo de ciclo mínimo del PPE.

u.t.