Modelo estructural abstracto Un punto de vista más general que el

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Modelo estructural abstracto
Un punto de vista más general que el modelo estructural de
bloques (UAL, MP, periféricos, buses, UC):
SISTEMA DE CONTROL:
microórdenes
ruta de datos
secuenciador
subordinado
periférico
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
datos e
instrucciones
microórdenes
memoria
principal
datos
secuenciador
central
datos
estado
microórdenes
instruc−
ciones
microórdenes
microórdenes
transferencias
OTROS SUBSISTEMAS:
microórdenes
RUTA DE DATOS:
transp. 1
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
Componentes en el «nivel de bit»
♣ Puertas:
OR:
NOT:
s
e
_
s=e
e s
0 1
1 0
XOR:
e1
e2
s
s = e1
e2
e1
0
0
1
1
s
0
1
1
0
e2
0
1
0
1
♣ Biestables:
e1
e2
s = e1 + e2
e1 e2 s
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
NOR:
e1
e2
__________
s = e1 + e2
e1 e2 s
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
AND:
s
e1
e2
Entradas de datos:
s
e1
0
0
1
1
s
e1
e2
R
e2 s
0 0
1 0
0 0
1 1
NAND:
_____
s = e1 . e2
e1 e2 s
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
J
Q
_
Q
S
s = e1 . e2
D
Q
_
Q
K
Q
_
Q
SR Qantes Qdesp.
JK Qantes Qdesp.
D Qantes Qdesp.
00
01
10
11
00
01
10
11
0
1
Q
Q
Q
Q
Q
0
1
?
Q
Q
Q
Q
Q
0
1_
Q
Q
Q
0
1
s
Entradas de control:
R CL
Q
_
Q
cerrojo
positivo
R
CL
Q
_
Q
cerrojo
negativo
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
R
Q
CL _
Q
sincronizado
por flancos
de subida
R
Q
CL _
Q
sincronizado
por flancos
de bajada
transp. 2
Sistemas combinacionales y registros
cerrojo
positivo
Op
16
n
err
R
Op
UAL
16
UD
16
n
cerrojo
negativo
16
n
16
err
R
16
16
MPX
DSC
2
n
sincronizado
por flancos
de subida
4
n
err
R
16 16 16 16
Op
n
16
16
ALN
función
lógica
sincronizado
por flancos
de bajada
n
err
R
n
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
transp. 3
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
UAL de Símplez
RESULT
12
12 etapas de sumador construidas con
puertas (nivel de circuito lógico)
UAL
1
2
12
OP1
12
OP2
50ns
Descripción funcional:
pac
sum
tra2
dec1
tiempo
R
sum
OP1
OP2
RESULT =
OP1+OP2
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
transp. 4
Registros sincronizados por flancos
R
S = (RR)
E
n
R
DAT1
DAT2
err
RR
err
sincronizado
n
por flancos
de bajada E
DAT1
S
DAT2
R
S = (RR)
E
n
R
DAT1
DAT2
err
RR
err
sincronizado
n
por flancos
de subida
E
S
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
DAT1
DAT2
transp. 5
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
Conexiones a través de buses
R
erd
RD
R
bus B1
R
erc
RC
DAT1
DAT2
era
bus B2
(RA)
DAT0
DAT1
DAT2
sra
sra
R
era
RA
bus B2
DAT0
DAT1
DAT2
DAT0
DAT1
bus B1
erc, erd
srb
(RC)
R
RB
erb
bus B3
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
DAT2
(RD)
DAT0
DAT1
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
DAT2
transp. 6
Memoria principal
lec
• Capacidad: 2n
• Tpo. acc. lectura, TAL
• Tpo. acc. escritura, TAE
• Ciclo de memoria, TCL = TCE
• Tiempo entre «dir» y «lec/esc», Tm
• En memorias dinámicas, «refresco»
dir
n
MP
bus D
MP de Símplez:
• Capacidad: 29 = 512 (508)
• TAL = 100 ns (algo menos)
• TAE = 100 ns
• TCL = TCE = 200 ns
• Tm = 15 ns
• No consideraremos necesidad de refresco
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
esc
lec
esc
0
dir
9
MP
507
bus D
12
transp. 7
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
MP de Símplez: especificaciones temporales
Ciclo de escritura:
Ciclo de lectura:
Tm
Tm
Tm
Tm
dir
dir
esc
lec
TAL
datos
datos
válidos
válidos
TCE
TCL
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
TAE
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
transp. 8
Periféricos
♣ Direccionamiento
Espacio de direccionamiento compartido (Símplez):
La UCP pone «dir» en el bus A y genera lec o esc
Espacios de direccionamientos independientes
(Algorítmez): Tras «dir», genera lec o esc (acceso a la MP),
o bien ent o sal (acceso a los puertos de e/s)
♣ Sincronización
En Símplez, situación simplificada: dato disponible a los
100 ns de dar lec, o escrito a los 100 ns de dar esc
En Algorítmez, situación real: el controlador avisa con una
señal ⇒ necesidad de protocolos
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
transp. 9
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
Ruta de datos (con el secuenciador) de Símplez
R
UCP
bus Ai
bus A
RA
9
9
scp
R
CP
era
ccp
incp
ecp
bus C
15
2
eac
R
Z
UAL
1
2
pac
sum
tra2
dec1
SECUENCIADOR
bus D
12
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
lec
esc
lec
esc
sri
CTEC
MP
R
sac
esc
lec
AC
CPAN
RI
R
CO
CD
eri
12
12
8
8
8
bus D
12
Nivel de micromáquina: Modelos estructurales
transp. 10
8
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