Pregunta 5 · Introducció als Computadors UPC 2013

Tema: Processadors de propòsit específic i handshaking · Del examen Examen Parcial E2 (28 de octubre de 2013) (2013)

Enunciado

Pregunta 5 (2,5 puntos). Diseño de unidad de control para máquina de vending

Se requiere diseñar la unidad de control de un procesador de propósito específico (PPE) para gestionar una máquina expendedora de café. El circuito interactúa con una unidad de procesamiento que dispone de un bus de entrada de 8 bits (PREU-MONEDA) para la recepción del coste del producto y del importe de las monedas introducidas, y un bus de salida de 8 bits (CANVI) que entrega el cambio a devolver.

Las señales de control son:

Ini (entrada): a nivel alto durante 1 ciclo para indicar la selección de producto. Simultáneamente, el bus PREU-MONEDA contiene el precio del café.

Moneda (entrada): a nivel alto durante 1 ciclo para señalar la inserción de una moneda, disponible simultáneamente en PREU-MONEDA.

Fi (salida): pulso de 1 ciclo cuando el importe ingresado cubre o supera el precio, indicando el fin de la transacción y presentando el cambio exacto en CANVI.

La unidad de proceso entrega la condición de estado Pagat (activa cuando el saldo restante es menor o igual a cero) y es gobernada por las señales de control: MxMx, Ld−MonLd-Mon, Ld−PreuLd-Preu y Ld−CanviLd-Canvi.

Condiciones de funcionamiento:

Un producto seleccionado siempre llega a servirse. Se ignora Ini hasta haber finalizado la venta actual.

La ranura de monedas se mantiene cerrada hasta que no se selecciona un producto.

El tiempo transcurrido entre la selección de un producto y la inserción de una moneda, o entre monedas consecutivas, es siempre superior a 100 ciclos de reloj.

Al activarse Fi=1Fi = 1 se bloquea la entrada de monedas hasta una nueva selección.

Diseña el grafo de estados de la unidad de control indicando la leyenda con las señales de condición y la activación de las señales de control en cada estado.

Enunciado: Pregunta 5 · Introducció als Computadors UPC 2013

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Diseña el grafo de estados de la unidad de control indicando la leyenda con las señales de condición y la activación de las señales de control en cada estado.

Solución: Asignación de señales de control por estado (Máquina de Moore): * S0 (Reposo / Espera de selección): Mx=0Mx = 0, Ld-Preu=1Ld\text{-}Preu = 1, Ld-Mon=XLd\text{-}Mon = X, Ld-Canvi=XLd\text{-}Canvi = X, Fi=0Fi = 0. Carga en el registro de saldo el precio del producto servido a través de la entrada 0 del multiplexor. * S1 (Espera de moneda): Mx=XMx = X, Ld-Preu=0Ld\text{-}Preu = 0, Ld-Mon=1Ld\text{-}Mon = 1, Ld-Canvi=XLd\text{-}Canvi = X, Fi=0Fi = 0. Habilita la captura del importe de la moneda introducida en el registro de moneda. * S2 (Actualización de saldo y cálculo de cambio): Mx=1Mx = 1, Ld-Preu=1Ld\text{-}Preu = 1, Ld-Mon=XLd\text{-}Mon = X, Ld-Canvi=1Ld\text{-}Canvi = 1, Fi=0Fi = 0. Resta el valor de la moneda al saldo acumulado (Saldo−MonedaSaldo - Moneda) y realimenta el nuevo saldo mediante la entrada 1 del multiplexor hacia el registro de precio. De forma simultánea, registra el cambio en el registro de salida negando y sumando uno (−(Saldo−Moneda)- (Saldo - Moneda)). * S3 (Fin de venta y devolución de cambio): Mx=0Mx = 0, Ld-Preu=1Ld\text{-}Preu = 1, Ld-Mon=XLd\text{-}Mon = X, Ld-Canvi=XLd\text{-}Canvi = X, Fi=1Fi = 1. Genera la señal de finalización Fi=1Fi = 1 con el cambio listo en el bus exterior CANVI. Grafo de estados y transiciones: * Leyenda: En cada arco se evalúan las entradas (Ini,Moneda,Pagat)(Ini, Moneda, Pagat). * Desde S0: Permanece en S0 si Ini=0Ini = 0 (0,X,X)(0, X, X). Cuando Ini=1Ini = 1 (1,X,X)(1, X, X), carga el precio y pasa a S1. * Desde S1: Permanece en S1 mientras Moneda=0Moneda = 0 (X,0,X)(X, 0, X). Cuando se introduce una moneda, Moneda=1Moneda = 1 (X,1,X)(X, 1, X), transita a S2. * Desde S2: Evalúa la señal de condición PagatPagat: * Si Pagat=0Pagat = 0 (X,X,0)(X, X, 0): el dinero introducido no cubre el precio total. Regresa a S1 para aguardar la siguiente moneda. * Si Pagat=1Pagat = 1 (X,X,1)(X, X, 1): el importe ha sido completado o sobrepasado. Pasa a S3. * Desde S3: Una vez activado Fi=1Fi = 1 durante 1 ciclo, se retorna a S0 (bien incondicionalmente, considerando el margen de más de 100 ciclos, o al detectar Ini=0Ini = 0). Si coincidiese con una nueva selección (Ini=1Ini = 1), se pasaría directamente a S1.

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