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A.S.E.25.1 ARCHITETTURA DEI SISTEMI ELETTRONICI LEZIONE N° 25 Reti sequenziali sincronizzate complesseReti sequenziali sincronizzate complesse ALUALU Parte.

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1 A.S.E.25.1 ARCHITETTURA DEI SISTEMI ELETTRONICI LEZIONE N° 25 Reti sequenziali sincronizzate complesseReti sequenziali sincronizzate complesse ALUALU Parte di controlloParte di controllo –Microaddress-based –Microinstruction-based

2 A.S.E.25.2 Richiami Macchina di Mealy ritardataMacchina di Mealy ritardata Registro di statoRegistro di stato Registro operativoRegistro operativo Parte operativaParte operativa Parte di controlloParte di controllo

3 A.S.E.25.3 Macchina di Mealy Ritardata Le uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi, ma risultano sincronizzateLe uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi, ma risultano sincronizzate Riduce il numero delle variabili di statoRiduce il numero delle variabili di stato R R X1X1 XnXn z1z1 sp1sp1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+ k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Ck

4 A.S.E.25.4 Interpretazione diversa Il registro può essere visto come più registri che svolgono funzioni diverseIl registro può essere visto come più registri che svolgono funzioni diverse RCRC IN OUT SR DR n DR 0 Ck X

5 A.S.E.25.5 Osservazione 2 La suddivisione dei registri è funzionale al fatto di ridurre considerevolmente gli stati interni della macchina (solo SR da luogo a variabili di stato)La suddivisione dei registri è funzionale al fatto di ridurre considerevolmente gli stati interni della macchina (solo SR da luogo a variabili di stato) Anche la rete combinatoria può essere interpretata come più reti combinatorieAnche la rete combinatoria può essere interpretata come più reti combinatorie

6 A.S.E.25.6 Scomposizione della RC Parte Operativa IN OUT SR DR n DR 0 Ck X Parte di Controllo CB

7 A.S.E.25.7 Osservazioni La parte operativa esegue determinate operazioni sulle variabili dingresso, in funzione delle variabili duscita e delle informazioni fornite dalla parte di controllo (B) microistruzioniLa parte operativa esegue determinate operazioni sulle variabili dingresso, in funzione delle variabili duscita e delle informazioni fornite dalla parte di controllo (B) microistruzioni Genera le variabili di condizionamento (C) e le nuove uscitaGenera le variabili di condizionamento (C) e le nuove uscita La parte di controllo determina i vari passi da eseguire, in funzione delle variabili di stato e delle variabili di controlloLa parte di controllo determina i vari passi da eseguire, in funzione delle variabili di stato e delle variabili di controllo

8 A.S.E.25.8 Ulteriore suddivisione La parte operativa può essere ulteriormente suddivisa in due partiLa parte operativa può essere ulteriormente suddivisa in due parti RC Operativa IN Ck RC Condizionamento Parte Operativa BC

9 A.S.E.25.9 Osservazioni La suddivisione vista è dettata da:La suddivisione vista è dettata da: –Le reti sequenziali complesse sono difficili ad essere gestite –Le funzioni della parte operativa solitamente sono. OPERAZIONI ARITMETICHEOPERAZIONI ARITMETICHE OPERAZIONI LOGICHEOPERAZIONI LOGICHE SHIFTSHIFT MULTIPLEXMULTIPLEX –Una soluzione guidata è solitamente più veloce e più efficiente –(i criteri dottimizzazione sono scelti dal progettista)

10 A.S.E Parte di Controllo OsservazioniOsservazioni –La variabile B coincide con S N1 –La rete può essere sintetizzata in modo classico come una macchina di MOORE RC 1 RC 2 SR C0 C1B

11 A.S.E Riconoscitore di Sequenze RC Op RC Con RC 2 RC 1 DR Z X SR Parte di Controllo Parte Operativa B C

12 A.S.E Requisiti della Parte Operativa Funzioni che deve eseguire fra 2 parole di k bitFunzioni che deve eseguire fra 2 parole di k bit –Somma –Differenza –Negazione –And –Or –Shift –…… Possibilità di essere PROGRAMMATAPossibilità di essere PROGRAMMATA Eventuale memorizzazione del risultatoEventuale memorizzazione del risultato

13 A.S.E Multiplex 4 a 1 4 ingressi X0, X1, X2, X34 ingressi X0, X1, X2, X3 2 segnali di controllo A, B2 segnali di controllo A, B AB X0 X1 X2 X3 U

14 A.S.E Soluzione 1 A B X3 X1 X2 X0 U

15 A.S.E Soluzione 2 Decoded 2 to 4 X0 B A U X1 X2 X3

16 A.S.E Interpretazione diversa 1 Ingressi A e B controllo X 0, X 1, X 2, X 3Ingressi A e B controllo X 0, X 1, X 2, X 3 Decoded 2 to 4 0 B A U ABU X0 X1 X2 X3

17 A.S.E Interpretazione diversa 2 A e B ingressi, X0 – X3 variabili di controlloA e B ingressi, X0 – X3 variabili di controllo –Primi 8 casi

18 A.S.E Interpretazione diversa 3 A e B ingressi, X0 – X3 variabili di controlloA e B ingressi, X0 – X3 variabili di controllo –Secondi 8 casi

19 A.S.E.25.19

20 A.S.E Blocco programmabile XX A B X1X2X3 U X0 X1X2X3X0 A B

21 A.S.E Carry Look - Ahead Adder - Definite le funzioni GenerateG i = A i B iGenerateG i = A i B i Propagate P i = A i B iPropagate P i = A i B i - Risulta - Risulta Somma S i = P i C iSomma S i = P i C i CarryC i+1 =G i +P i C iCarryC i+1 =G i +P i C i

22 A.S.E Sommatore a 3 bit C A R Y G E N. P G S P G S P G S G0G0 P0P0 P0P0 C0C0 C0C0 G1G1 P1P1 P1P1 C1C1 G2G2 P2P2 P2P2 C2C2 A0A0 B0B0 A1A1 B1B1 A2A2 B2B2 P = 6 G = 8 S = 6 S2S2 S1S1 S0S0

23 A.S.E Osservazioni 1 Struttura modulare PROGRAMMABILEStruttura modulare PROGRAMMABILE Bit di programmazione:Bit di programmazione: C 0 PG S C 0 PG S Alcuni esempiAlcuni esempi CoPGSFunzione 0686A+B 1946A-B 1926B-A 080A A and B 0E0A A or B

24 A.S.E Osservazioni 2 Lunità realizzata esegue sia funzioni logiche che aritmeticheLunità realizzata esegue sia funzioni logiche che aritmetiche ALU (Arithmetic Logic Unit) ProgrammabileALU (Arithmetic Logic Unit) Programmabile Bit di programmazione 13Bit di programmazione 13 Non tutte le combinazioni hanno significatoNon tutte le combinazioni hanno significato Si possono aggiungere dei MUX per instradare sia gli ingressi che luscitaSi possono aggiungere dei MUX per instradare sia gli ingressi che luscita Si possono aggiungere dei registri per memorizzare i risultatiSi possono aggiungere dei registri per memorizzare i risultati Si può aggiungere uno shift register per moltiplicare o dividere per 2Si può aggiungere uno shift register per moltiplicare o dividere per 2

25 A.S.E Parte Operativa Reg. B A L U Reg. A Reg. U MUX AMUX BMUX A Shift AShift B R0 R1 R31

26 A.S.E Architettura di Rete sequenziale complessa RC Op RC Con RC 2 RC 1 DR Z X SR Parte di Controllo Parte Operativa B C

27 A.S.E Osservazioni La parte operativa ha una soluzione generaleLa parte operativa ha una soluzione generale –Rete combinatoria operativa (ALU) –Rete combinatoria di condizionamento (Carry etc.) Soluzione non ottimizzata per la particolare esigenzaSoluzione non ottimizzata per la particolare esigenza La parte di controllo è ottimizzataLa parte di controllo è ottimizzata Si può trovare soluzioni più generali non ottimizzateSi può trovare soluzioni più generali non ottimizzate Una rete combinatoria si può sempre realizzare con una ROMUna rete combinatoria si può sempre realizzare con una ROM

28 A.S.E Parte di controllo Microaddress-basedMicroaddress-based ROMROM S R B C microindirizzo microcodice eff microindirizzo T microindirizzo F

29 A.S.E Parte di controllo Microinstruction-basedMicroinstruction-based ROMROM S R B C microindirizzo microcodice eff microindirizzo T microindirizzo F

30 A.S.E Osservazioni Microaddress-basedMicroaddress-based –il registro di stato è piccolo –la ROM è in serie alla parte operativa Microinstruction-basedMicroinstruction-based –il registro di stato è grande –fra ROM e parte operativa cè il registro di stato Consente la presenza di un solo blocco di decisione fra due stati contiguiConsente la presenza di un solo blocco di decisione fra due stati contigui

31 A.S.E Osservazione sui microsalti SiNO SiNO

32 A.S.E Architettura Tot. ROMROM S R B C Reg. B A L U Reg. A Reg. U MUX AMUX BMUX A Shift AShift B R0 R1 R31 Parte di controllo Parte operativa

33 A.S.E Osservazioni Larchitettura della parte di controllo Microinstruction-based evita di avere due reti combinatorie in cascataLarchitettura della parte di controllo Microinstruction-based evita di avere due reti combinatorie in cascata La parte operativa è general purposeLa parte operativa è general purpose La parte di controllo ha una architettura generale, ma è progettata per la particolare applicazioneLa parte di controllo ha una architettura generale, ma è progettata per la particolare applicazione Lelemento che personalizza lapplicazione è la ROMLelemento che personalizza lapplicazione è la ROM

34 A.S.E Conclusioni Reti sequenziali sincronizzate complesseReti sequenziali sincronizzate complesse ALUALU Parte di controlloParte di controllo –Microaddress-based –Microinstruction-based


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