3. Συνδυαστική λογική Λογικές πύλες 4. Στοιχεία μνήμης Καταχωρητές 5. Ακολουθιακή λογική

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 1 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. CMOS Κυκλώματα 2

Κεφάλαιο 12 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Μνήμες 2

Κεφάλαιο 7 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

Κεφάλαιο 10 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

ΠΛΗ10 Κεφάλαιο 2. ΠΛH10 Εισαγωγή στην Πληροφορική: Τόμος Α Κεφάλαιο: : Αριθμητική περιοχή της ALU 2.5: Κυκλώματα Υπολογιστών

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Μνήμη και Προγραμματίσιμη Λογική

Περιεχόμενα. Πρόλογος... XI. Κεφάλαιο 1. Συστήματα Βασισμένα σε FPGA Κεφάλαιο 2. Τεχνολογία VLSI Εισαγωγή Βασικές Αρχές...

6 η Θεµατική Ενότητα : Σχεδίαση Συστηµάτων σε Επίπεδο Καταχωρητή

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Εργαστήριο Συστημάτων VLSI και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών. Γεώργιος Τσιατούχας

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 9: Flip-Flops

5 η Θεµατική Ενότητα : Μνήµη & Προγραµµατιζόµενη Λογική. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

7 η Θεµατική Ενότητα : Καταχωρητές, Μετρητές και Μονάδες Μνήµης

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

ΔΙΑΧΥΤΑ ΚΑΙ ΕΝΣΩΜΑΤΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ελίνα Μακρή

Εφαρµογές Πληροφορικής Υπολογιστών. Κεφάλαιο 3 Το υλικό του υπολογιστή

2 η Θεµατική Ενότητα : Σύνθετα Συνδυαστικά Κυκλώµατα. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

Φόρμα Σχεδιασμού Διάλεξης (ημ/α:15/10/07, έκδοση:0.1 ) 1. Κωδικός Μαθήματος : 2. Α/Α Διάλεξης : 1 1. Τίτλος : 1. Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Βιβλιογραϕικές σηµειώσεις 59. Ασκήσεις 19

Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Παράρτηµα Γ. Τα Βασικά της Λογικής Σχεδίασης. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Μοντέλα Αρχιτεκτονικής στην Σύνθεση

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Παράδειγµα: Καταχωρητής 2-bit. Καταχωρητής 4-bit. Μνήµη Καταχωρητών

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Συνδυαστική Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Ψηφιακή Σχεδίαση Ενότητα 11:

Χρ. Καβουσιανός Επίκουρος Καθηγητής

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Σχεδίαση Βασικών Κυκλωµάτων. Χρ. Καβουσιανός. Επίκουρος Καθηγητής

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 15: Καταχωρητές (Registers)

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

3. Πρόσθεση Πολλαπλασιασμός 4. Πρόσθεση στο πρότυπο ΙΕΕΕ Πολλαπλασιασμός στο πρότυπο ΙΕΕΕ

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. 1 ΗΥ330 - Διάλεξη 7η - Ακολουθιακά Κυκλώματα

Σχεδίαση της Μονάδας Ελέγχου

Ενότητα ΑΡΧΕΣ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ LATCHES & FLIP-FLOPS

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Καταχωρητές 1

Εισαγωγή στην πληροφορική

Επίπεδο Ψηφιακής Λογικής (The Digital Logic Level)

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ. «Φέτα» ημιαγωγών (wafer) από τη διαδικασία παραγωγής ΚΜΕ

Εργαστήριο Ψηφιακής Σχεδίασης

6.1 Καταχωρητές. Ένας καταχωρητής είναι μια ομάδα από f/f αλλά μπορεί να περιέχει και πύλες. Καταχωρητής των n ψηφίων αποτελείται από n f/f.

Περιεχόµενα. Πρόλογος Εισαγωγή 21

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Μηχανές Πεπερασμένων Καταστάσεων

Επανάληψη Βασικών Στοιχείων Ψηφιακής Λογικής

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΙΑΣΥΝ ΕΣΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ ( ιάδροµοι ή ίαυλοι)

Μνήμες RAM. Διάλεξη 12

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα

26-Nov-09. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασμός, Χειμερινό Εξάμηνο Καταχωρητές 1. Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Ακολουθιακός Κώδικας

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων. Ενότητα: ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ - ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

f(x, y, z) = y z + xz

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης

i Στα σύγχρονα συστήματα η κύρια μνήμη δεν συνδέεται απευθείας με τον επεξεργαστή

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μονάδες Μνήμης και Διατάξεις Προγραμματιζόμενης Λογικής

Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

Υπάρχουν δύο τύποι μνήμης, η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory RAM) και η μνήμη ανάγνωσης-μόνο (Read-Only Memory ROM).

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 3

Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 12 ο. Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας - Τµήµα ΜηχανικώνΗ/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων

Ι ΑΣΚΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ. ΤΕΙ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Γ ΕΠΑΛ 14 / 04 / 2019

Ψηφιακά Κυκλώματα (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ ΚΑΙ ΚΩ ΙΚΕΣ 1

7.1 Θεωρητική εισαγωγή

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Κύρια μνήμη. Μοντέλο λειτουργίας μνήμης. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΠΡΟΣΘΕΣΗ

Μικροεπεξεργαστές - Μικροελεγκτές Ψηφιακά Συστήματα

Ακολουθιακά Κυκλώµατα. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο Ακολουθιακά Κυκλώµατα (συν.) Ακολουθιακή Λογική: Έννοια

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο Αλγεβρα BOOLE και Λογικές Πύλες

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

σύνθεση και απλοποίησή τους θεωρήµατα της άλγεβρας Boole, αξιώµατα του Huntington, κλπ.

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Καταχωρητές και Μετρητές 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΑΣΚΗΣΗ 9. Tα Flip-Flop

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

Μηχανοτρονική. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης 7 ο Εξάμηνο,

9. OIΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΙΣΟ ΩΝ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ I: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

Μάθημα 0: Εισαγωγή. Λευτέρης Καπετανάκης. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Άνοιξη 2011

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Ακολουθιακή Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Θέμα 1ο (3 μονάδες)

ΘΕΜΑΤΑ & ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών BOOLEAN ALGEBRA

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Η/Υ

ΑΣΚΗΣΗ 7 FLIP - FLOP

Transcript:

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ MHXNIKOI Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΙΠΕ Ο ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ - Ι Γ. Τσιατούχας 3 ο Κεφάλαιο 1. MO τρανζίστορ 2. Άλγεβρα oole ιάρθρωση 3. Συνδυαστική λογική Λογικές πύλες 4. Στοιχεία μνήμης Καταχωρητές 5. Ακολουθιακή λογική 6. Μνήμη 7. Δίαυλοι 2 1

Άλγεβρα oole 1/2 Αξιώµατα και Θεωρήµατα Αντιµεταθετική: Προσεταιριστική: ρ Επιµεριστική: e Morgan: x 0 = x x 1 = x x + x = 1 x x = 0 x + x = x x x = x x + 1 = 1 x 0 = 0 x = x x + y = y + x x + (y + z) = (x + y) + z x(y + z) = xy + xz x + y = x y x + xy = x x y = y x x (y z) = (x y) z x + (y z) = (x + y) (x + z) x y = x + y x (x + y) = x 3 Άλγεβρα oole 2/2 Ελαχιστόροι και Μεγιστόροι x y z Ελαχιστόροι Μεγιστόροι 000 001 010 011 100 101 110 111 x y z x y z x y z x y z x y z x y z x y z x y z x + y + z x + y + z x + y + z x + y + z x + y + z x + y + z x + y + z x + y + z 4 2

ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 5 MO Τρανζίστορ ΠΗΓΗ n Αγωγός p G ΠΥΛΗ p Υπόστρωµα ηµιαγωγού τύπου n OURCE p Αγωγός n G GTE n Υπόστρωµα ηµιαγωγού τύπου p Μονωτής ΥΠΟ ΟΧΗ ΑΠΑΓΩΓΟΣ Μονωτής RIN pmo τρανζίστορ G Κυκλωµατικό Σύµβολο nmo τρανζίστορ G Κυκλωµατικό Σύµβολο 6 3

ιακοπτική Λειτουργία MO s d s=0 d=0 s d g=0 g=1 g s d s=1 d 1 g=1 g=1 s d s=0 d 0 s d g=1 g=0 g s d s=1 d=1 g=0 g=0 7 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ 8 4

Πύλη NOT Λογικές Πύλες CMO Πύλη NN Πύλη NOR V V sv s 1 g είσοδος g dέξοδος d F F sgnd 0 NOT Gnd F Gnd F 9 Τρισταθής Αναστροφέας Αποµονωτής V In c Out V c (β) Gnd (α) c In c c Out In Σύµβολο Out Gnd 10 5

Πύλη XOR F F F Επίπεδο πυλών Σύµβολο Επίπεδο τρανζίστορ Πίνακας Αληθείας F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 11 Πολυπλέκτης F F 1 MUX 0 F Επίπεδο πυλών Σύµβολο Επίπεδο τρανζίστορ Πίνακας Αληθείας F X 0 0 0 () X 1 0 1 () 0 X 1 0 () 1 X 1 1() 12 6

Πολυπλέκτες Αποκωδικοποιητές 1 0 1 1 1 0 1 Πολυπλέκτης 8 σε 1 Αποκωδικοποιητής 3 σε 8 13 Συγκριτές Ολισθητές 7 7 6 XOR 6 6 5 5 5 4 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 0 4bit συγκριτής 0 C 1 0 Αριστερός / δεξιός ολισθητής 0 14 7

PLs x...... Programmable Logic rray PL... 15 XOR Αθροιστές C in Κρατούµενο Εισόδου Άθροισµα (um) Άθροισµα (um) C out Κρατούµενο (Carry) C out Κρατούµενο Εξόδου Ηµιαθροιστής Πλήρης Αθροιστής 16 8

Αριθµητική και Λογική Μονάδα Λογική Μονάδα Κρατούµενο Εισόδου Έξοδος Αριθµητική και Λογική Μονάδα (LU) ενός bit Γραµµές Επίτρεψης υαδική Μονάδα (it lice) Αριθµητική Μονάδα (Πλήρης Αθροιστής) Αποκωδικοποιητής Κρατούµενο Εξόδου 17 Αριθµητική και Λογική Μονάδα Κρατούµενο Εξόδου Κρατούµενο Εισόδου Αριθµητική και Λογική Μονάδα (LU) 8 bit Οκτώ LU του ενός bit διασυνδεδεµένες για τη δηµιουργία µιας LU των 8 bit. 18 9

Ρολόγια Χρονισµού Χαµηλή συχνότητα αναφοράς Χρόνος Κύκλου Ρολογιού (Clock Cycle Time) Ταλαντωτής κρυστάλλου PLL Chip Υψηλή συχνότητα elay C ηµιουργία παλµών ρολογιού 19 Κυκλώµατα Μνήµης Μανδαλωτής Μανδαλωτής σε διαφανή κατάσταση Μανδαλωτής σε κατάσταση µνήµης ευσταθές Η έξοδος ακολουθεί την είσοδο Σύµβολο 20 10

Κυκλώµατα Μνήµης Flip-FlopFlop Μανδαλωτής Αφέντης Μανδαλωτής Σκλάβος Σύµβολο 21 Καταχωρητής 7 6 5 4 3 2 1 0 CLK CL LER CL CL CL CL CL CL CL CL 7 6 5 4 3 2 1 0 Καταχωρητής 8 bit CLK <7..0> <7..0> 22 11

Ακολουθιακή Λογική Είσοδοι έξοδοι = f(εισόδων, κατάστασης)... Συνδυαστικό Λογικό Κύκλωµα...... Καταχωρητές Έξοδοι CLK Μηχανή Πεπερασµένων Καταστάσεων (Finite tate Machine- FM) Είσοδοι CLK Ως κατάσταση ορίζουµε τις τιµές που έχουν αποθηκευθεί στους καταχωρητές σε κάθε χρονική στιγµή. Καταχωρητής Συνδυαστική Λογική Καταχωρητής Συνδυαστική Λογική Σύστηµα µε ιοχέτευση (Pipeline) Καταχωρητής Έξοδοι 23 FPG 1/2 Τυπικό οµικό Κύτταρο Λογικής σε FPG LUT 1 FF LUT 3 LUT 2 FF Configurable Logic lock (CL) MUX Xilinx XC400E 24 12

Μήτρα ιακοπτών FPG 2/2 Πλέγµα ιασύνδεσης CL CL M ιακόπτης 25 ΜΝΗΜΕΣ 26 13

Τύποι Μνηµών Πυκνωτής L L L ή nmo Gnd G WL FG WL Πυκνωτής V WL WL WL nmo L C L L Gnd Gnd L Gnd Κύτταρο RM Υψηλή ταχύτητα Υψηλό κόστος Πτητική µνήµη Κύτταρο RM Κύτταρο Flash Χαµηλή ταχύτητα Χαµηλό κόστος Πτητική µνήµη Περιοδική επανεγγραφή Χαµηλή ταχύτητα Μεσαίο κόστος Μη πτητική µνήµη 27 Εσωτερική Οργάνωση Μνηµών Πίνακας Κυττάρων Οργάνωση µνήµης 4x3 (4 λέξεις των 3 bit). Αποκωδικοποιητής ιεύθυνσης Λογική (ιδεατή) οργάνωση. Τα διάφορα µέρη δεν ταυτίζονται ακριβώς µε εκείνα σε µνήµες RM Flash Αντιστοιχεί περισσότερο στην δοµή του µπλοκ των καταχωρητών στη CPU (register file). 28 14

Ανάγνωση Μνήµης Πίνακας Κυττάρων Ανάγνωση λέξης από τη διεύθυνση: Α1Α0 = 01 Αποκωδικοποιητής ιεύθυνσης 0 1 0 1 0 29 Ανάγνωση Μνήµης Οµάδα σηµάτων σε παράλληλους αγωγούς Α1Α0 C OE R TC5517CPL-20 2K 8 O2O1O0 30 15

Εγγραφή Μνήµης 1 0 1 Πίνακας Κυττάρων Εγγραφή της λέξης: Ι2Ι1Ι0 = 101 Αποκωδικοποιητής ιεύθυνσης στη διεύθυνση: Α1Α0 = 10 1 0 0 0 Αδιάφορη ενεργοποίηση 1 31 Εγγραφή Μνήµης Α1Α0 C OE R O2O1O0 TC5517CPL-20 2K 8 I2I1I0 32 16

Ρεαλιστική Οργάνωση Μνήµης Επιλέγει γραµµή 2 k-j γραµµές k-1... j+1 j Αποκωδ. Γρ ραµµής k j 2 Συστοιχία Μνήµης it Line (Στήλη) Κύτταρο Μνήµης (1bit) Word Line (Γραµµή) Λέξη 2 j λέξεις των m bit j-1 1 0... Κύκλωµα Ανανέωσης εδοµένων (µόνο RMs) Αποκωδικ. Στήλης... m-bit Ενισχυτής Σήµατος Κυκλώµατα Ανάγνωσης/Εγγραφής... Είσοδοι/Έξοδοι (m-bit) j m 2 στήλες Επιλέγει τη ζητούµενη λέξη από την ενεργοποιηµένη γραµµή Ενισχύει το σήµα των bit lines κατά την ανάγνωση 33 Χρήση CM σε Μνήµες Cache CM Συστοιχία RM Συστοιχία Αποκωδικοποιητής Γρ ραµµής L WL Match Line L Λογική Επιτυχία ας WL L L Οδήγηση Εισόδου Αισθητήρες / Οδηγοί Εισόδ. ιεύθυνση Γραµµής Ετικέτα (Tag) Επιτυχία R/W εδοµένα 34 17

ΔΙΑΥΛΟΙ 35 Πολλαπλοί ίαυλοι CPU Καταχωρητές ίαυλοι Ελεγκτής διαύλου ίαυλος µνήµης Μνήµη LU ίαυλος εισόδου/εξόδου (Ι/Ο) Ενσωµατωµένος δίαυλος H Ethernet ίαυλοι διευθύνσεων, δεδοµένων, σηµάτων ελέγχου. Πρωτόκολλο διαύλου. Ενεργητικές συσκευές (masters) προκαλούν έναρξη µεταφοράς δεδοµένων. Παθητικές συσκευές (slaves) δέχονται αιτήσεις µεταφοράς δεδοµένων. 36 18

Εύρος ιαύλου Το εύρος του διαύλου (bus width) καθορίζει το µέγεθος της µνήµης που µπορεί ρ να προσπελαστεί ή τον όγκο των δεδοµένωνµ που µπορούν ρ να προσπελαστούν ταυτόχρονα. Σταδιακή αύξηση του εύρους των διαύλων στο χρόνο µε βάση τις ανάγκες. Το αίτηµα για προς τα πίσω συµβατότητα οδηγεί σε παραχωρήσεις στο επίπεδο της σχεδίασης που επιφέρουν ακαταστασία. 37 Χρονισµός ιαύλου Σύγχρονοι δίαυλοι (synchronous buses): όπου γίνεται χρήση ρολογιού και κάθε διακριτή δραστηριότητα στο δίαυλο (κύκλος διαύλου bus cycle) καταλαµβάνει ακέραιο αριθµό κύκλων του ρολογιού. Ασύγχρονοι δίαυλοι (asynchronous buses): χωρίς τη χρήση ρολογιού αλλά µε συνεννόηση µεταξύ των συσκευών. Κάθε δραστηριότητα δαπανά ακριβώς το χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωσή της. 38 19

Ανάγνωση µνήµης µέσω διαύλου π.χ. Η µνήµη χρειάζεται 40ns για να διαθέσει τα προς ανάγνωση δεδοµένα. CLK Σύγχρονοι ίαυλοι κύκλος ανάγνωσης κατάσταση αναµονής 25ns 40MHz Η αργή µνήµη για να αντεπεξέλθει στην αίτηση ανάγνωσης εισάγει κύκλους ρολογιού που ονοµάζονται καταστάσεις αναµονής (wait states). Έτσι ενηµερώνει τον αιτούντα (π.χ. CPU) για το πότε θα έχει έτοιµα τα δεδοµένα. Ο αιτούντας διαβάζει και αποθηκεύει τα δεδοµένα στην καθοδική ακµή του Τ 3. 39 Ασύγχρονοι ίαυλοι Σήµα συγχρονισµού αφέντη αίτιο Σήµα συγχρονισµού σκλάβου αποτέλεσµα Στους ασύγχρονους διαύλους χρησιµοποιείται µια αλληλοδιαδοχή ενεργοποιήσεων / απενεργοποιήσεων κατάλληλων σηµάτων για την ολοκλήρωση µιας διεργασίας, ηοποίαονοµάζεται χειραψία (hadshake). π.χ. χειραψία MYN YN MYN YN ενεργοποίηση απενεργοποίηση 40 20

ιαιτησία ιαύλου 1/3 Συσκευές Ι/Ο Παραχώρηση διαύλου (bus grant) Σ1 Σ2 Σn... ιαιτητής ιαύλου Αίτηση διαύλου (bus request) Απασχοληµένος δίαυλος (bus busy) προαιρετική γραµµή Υπόλοιπες γραµµές διαύλου (διευθύνσεις, δεδοµένα, σήµατα ελέγχου) Συγκεντρωτική (κεντρική) διαιτησία µε έναν διαιτητή διαύλου. Χρήση αλυσίδας προτεραιότητας. 41 ιαιτησία ιαύλου 2/3 Συσκευές Ι/Ο Σ1 Σ2... Σn Αίτηση διαύλου ιαιτητής ιαύλου... Παραχώρηση διαύλου Απασχοληµένος δίαυλος προαιρετική γραµµή Υπόλοιπες γραµµές διαύλου (διευθύνσεις, δεδοµένα, σήµατα ελέγχου) Συγκεντρωτική (κεντρική) διαιτησία µε έναν διαιτητή διαύλου. Παράλληλη διαιτησία. 42 21

ιαιτησία ιαύλου 3/3 Συσκευές Ι/Ο 1 ιαιτησία Σ1 Σ2... Σn Αίτηση διαύλου Απασχοληµένος δίαυλος Υπόλοιπες γραµµές διαύλου (διευθύνσεις, δεδοµένα, σήµατα ελέγχου) Αποκεντρωµένηδιαιτησία διαύλου. Χρήση τριών γραµµών διαιτησίας. 43 Ελεγκτής ιακοπών Ρολόι Ελεγκτής ιακοπών Interrupt Controller ίσκος Ένα είδος κύκλου διαύλου αφορά το χειρισµό διακοπών. ΗCPU αναθέτει διεργασίες σε συσκευές και αναµένει µια διακοπή όταν ολοκληρωθεί η διεργασία. Για τη διαχείριση πολλαπλών διακοπών υπάρχει ένας ελεγκτής διακοπών που δίνει προτεραιότητες στις συσκευές. Οι ελεγκτές διακοπών έχουν µεγάλο αριθµό καταχωρητών. 44 22

Χαρακτηριστικά ιαύλων Όνοµα διαύλου διαύλου 625 45 23