UNIDADE DE CONTROLE MICROPROGRAMADA PARA O FEMTOJAVA

Apresentação em tema: "UNIDADE DE CONTROLE MICROPROGRAMADA PARA O FEMTOJAVA"— Transcrição da apresentação:

1 UNIDADE DE CONTROLE MICROPROGRAMADA PARA O FEMTOJAVA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ARQUITETURA E PROJETO DE SISTEMAS VLSI I UNIDADE DE CONTROLE MICROPROGRAMADA PARA O FEMTOJAVA Carlos Frederico Schwochow de Miranda Marco Aurélio Wehrmeister {cfsmiranda, PORTO ALEGRE, SETEMBRO DE 2003

2 SUMÁRIO 1. Introdução 2. Controle com FSM
3. Unidade de Controle Microprogramada 3.1 Implementação com uma Memória 3.2 Implementação com duas Memórias 4. Resultados 5. Conclusões Referências Bibliográficas 2 # 13 CMP114 - UFRGS

3 através de microinstruções armazenadas
1. Introdução: O objetivo do presente trabalho é a implementação de uma unidade de controle microprogramada para o processador FemtoJava, simplificando assim o projeto da unidade de controle e reduzindo o número de células lógicas utilizadas no processo de síntese. A idéia básica da microprogramação é representar simbolicamente os valores ativos das linhas de controle através de microinstruções armazenadas na memória de controle. 3 # 13 CMP114 - UFRGS

4 2. Controle com FSM: ctrl_word (saída) 4 # 13 Implementação atual.
Composta por dezesseis estados. Interface: opcode, clock, reset, int (entradas) ctrl_word (saída) Instruções agrupadas em quatro categorias: Número de estados: 5; 6; 8 e 16. Desperdício de ciclos de execução: Retorno da palavra de controle nula. 4 # 13 CMP114 - UFRGS

5 2. Controle com FSM (cont...):
Opcode Caminho de Dados Estado Geração da Palavra de Controle Próximo Unidade de Controle 5 # 13 CMP114 - UFRGS

6 3. Unidade de Controle Microprogramada:
3.1 Implementação com uma Memória: Memória ROM  Microprograma. Instrução FemtoJava  Sequência de Microinstruções. Endereço inicial  Lógica externa. Evita perda de ciclos de execução a cada opcode. Três Formatos de Microinstrução: Formato Palavra de Controle: [31][30..0]; onde: 31: bit de modo 1; 30..0: palavra de controle (31 bits). 6 # 13 CMP114 - UFRGS

7 3.1 Implementação com uma Memória (cont...):
Formato Desvio Incondicional: [31][30][29..8][7..0]; onde: 31: bit de modo 1; 30: bit de modo 2; 29..8: não utilizado; 7..0: endereço alvo do desvio. Formato Desvio Condicional: [31][30][29..22][21..16][15..8][7..0]; onde: 29..22: código de condição; 21..16: não utilizado; 15..8: end. caso cond. verdadeira; 7..0: end. caso cond. falsa. 7 # 13 CMP114 - UFRGS

8 3.1 Implementação com uma Memória (cont...):
8 # 13 CMP114 - UFRGS

9 3.2 Implementação com duas Memórias:
Memória ROM_1  Microprograma (8 bits); Memória ROM_2  Microinstruções (31 bits); Endereço inicial  Lógica externa; Formato único de Microinstrução: [7][6..0] ; onde: 7: bit identificador; 6..0: end. palavra de controle (ROM_2); Bit identificador: Término de uma sequência de palavras de controle. 9 # 13 CMP114 - UFRGS

10 3.2 Implementação com duas Memórias (cont...):
10 # 13 CMP114 - UFRGS

11 4. Resultados: 11 # 13 FSM ROM ROM_1 ROM_2 Células Lógicas 817 620 202
493 Memória (bytes) 298 Frequência Máxima 290,02 MHz 37,49 63,11 78,13 Obs * Array Lpm 11 # 13 CMP114 - UFRGS

12 5. Conclusões: 12 # 13 Vantagens:
Menor área ocupada (i.e., síntese em FPGA). Facilidade de modificação do conj. de instruções. Principal Desvantagem: Menor desempenho. Projeto  Relação “Área Ocupada X Desempenho”. 12 # 13 CMP114 - UFRGS

13 Referências Bibliográficas:
Hennessy, John L.; Patterson, David A. “Organização e Projeto de Computadores: A interface Hardware / Software”, LTC, Rio de Janeiro, 2000. Ercegovac, M.; Lang, T.; Moreno, J. H. “Introdução aos Sistemas Digitais”, Bookman, Porto Alegre, 2000. Ashenden, Peter J. “The Student´s Guide to VHDL”, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., San Francisco, California, 1998. Carro, Luigi “Projeto e Prototipação de Sistemas Digitais”, Editora da Universidade, UFRGS, Porto Alegre, 2001. 13 # 13 CMP114 - UFRGS