Ejercicio 5 - Diseño de PPE · Introducció als Computadors UPC 2012

Tema: Processadors de propòsit específic i handshaking · Del examen Examen Parcial E2 (Marzo 2012) (2012)

Enunciado

Ejercicio 5. Diseño y análisis temporal de un PPE

Se desea diseñar un circuito mediante un procesador de propósito específico (PPE) que calcule secuencialmente la media aritmética entre el valor absoluto del dato de entrada y la media calculada hasta el momento: Avgnuevo=⌊(∣X∣+Avgactual)/2⌋\text{Avg}_{nuevo} = \lfloor (|X| + \text{Avg}_{actual})/2 \rfloor.

Ejemplo de funcionamiento: Si la secuencia de entradas es 2,−3,5,−22, -3, 5, -2, la salida Avg tomará los valores: 1=⌊(0+2)/2⌋1 = \lfloor (0 + 2)/2 \rfloor, 2=⌊(1+3)/2⌋2 = \lfloor (1 + 3)/2 \rfloor, 3=⌊(2+5)/2⌋3 = \lfloor (2 + 5)/2 \rfloor, 2=⌊(3+2)/2⌋2 = \lfloor (3 + 2)/2 \rfloor. Las entradas siempre están comprendidas en el rango de -1000 a 1000.

El PPE se comunica con el circuito productor de números a través del bus XX de 8 bits y sincroniza la transferencia mediante un protocolo de handshake de 4 fases (utilizando las señales Req y Ack). Por consiguiente, el PPE dispone de 2 entradas (XX, Req) y 2 salidas (AVG, Ack). Todos los registros se inicializan a 0.

a)

Escribe la etiqueta estándar de los bloques combinacionales B1 y B2 utilizados en la Unidad de Proceso (UP) para realizar los cálculos correctamente.

b)

Completa el grafo de estados de la Unidad de Control (UC) del PPE y rellena la tabla de salidas con las señales de control necesarias.

Estado · Ack · Ld1 · Mx · Ld2

c)

Si la UC se implementa con el número mínimo de biestables, una memoria ROM y un multiplexor de buses, responde:

Enunciado: Ejercicio 5 - Diseño de PPE · Introducció als Computadors UPC 2012

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Etiqueta estándar del bloque B1 de la UP

Solución: NOT

a. Etiqueta estándar del bloque B2 de la UP

Solución: SRA-1 / SRL-1

b. Grafo de estados de la Unidad de Control (UC)

Solución: Grafo de 4 estados con protocolo de handshake de 4 fases: - S0: Reposo / Espera de petición. Ack=0, Ld1=1. Si Req=0 permanece en S0; si Req=1 transita a S1. - S1: Reconocimiento. Ack=1, Ld1=0. Espera a que el emisor retire la petición (Req=0): si Sign=0 transita a S2; si Sign=1 transita a S3. Si Req=1 se queda en S1. - S2: Procesamiento de dato positivo. Ack=0, Mx=1, Ld2=1, Ld1=1. Transita de vuelta a S0 si Req=0 (o a S1 si hay un nuevo Req=1). - S3: Procesamiento de dato negativo. Ack=0, Mx=0, Ld2=1, Ld1=1. Transita a S0 si Req=0 (o a S1 si Req=1).

b. Tabla de salidas: S0 - Ack

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S0 - Ld1

Solución: 1

b. Tabla de salidas: S0 - Mx

Solución: x / - / 0 / 1

b. Tabla de salidas: S0 - Ld2

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S1 - Ack

Solución: 1

b. Tabla de salidas: S1 - Ld1

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S1 - Mx

Solución: x / - / 0 / 1

b. Tabla de salidas: S1 - Ld2

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S2 - Ack

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S2 - Ld1

Solución: 1

b. Tabla de salidas: S2 - Mx

Solución: 1

b. Tabla de salidas: S2 - Ld2

Solución: 1

b. Tabla de salidas: S3 - Ack

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S3 - Ld1

Solución: 1

b. Tabla de salidas: S3 - Mx

Solución: 0

b. Tabla de salidas: S3 - Ld2

Solución: 1

c. Número de palabras de la memoria ROM

Solución: 4

c. Número de bits por palabra de la ROM

Solución: 12

c. Bits para seleccionar la salida del multiplexor

Solución: 2

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