Questão 1(valor 2.5 pts) Responda as seguintes questões:
(0.5 pt) 1) Na estratégia de interfaces mapeadas no espaço de endereço da memória ({\it memory-mapped I/O}) distinguem-se 5 formas de mapear os registradores (de controle, de estado e de dados) de cada interface. Um deles é o mapeamento com endereços únicos. Em que consiste este mapeamento?
Cada registrador interno (de controle, de estado, e de dados) da interface é mapeado em um endereço distinto no espaço de endereços da UCP.
(1.0 pt) 2) Qual é a diferença entre o modo de handshaking e strobe numa transferência paralela? Cite uma vantagem e uma desvantagem para cada modo.
- (0.5 pt) No modo de handshaking existem dois conjuntos de sinais para controlar a transferência de dados: "dados prontos" (tipicamente, sinais de strobe) e "dados aceitos" (tipicamente, sinais de acknowledge). Enquanto os sinais de "dados aceitos" não forem recebidos pela unidade que gerou os sinais de "dados prontos", o ciclo de barramento não é finalizado. No modo que denominamos strobe, um ciclo de barramento é também iniciado com os sinais de "dados prontos" mas sempre é finalizado dentro de um intervalo de tempo pré-definido, independentemente dos sinais de "dados aceitos".
- (0.25 pt) Vantagem do primeiro modo sobre o segundo: habilidade de acomodar dispositivos que operam a velocidades distintas, pois a continuação de um ciclo de acesso está condicionada a resposta do receptor.
- (0.25 pt) Vantagem do segundo modo sobre o primeiro: é mais simples e econômico, por não necessitar os sinais de "dados aceitos" no "protocolo de transferência".
(1.0 pt) 3) Seja uma transferência serial onde a diferença entre a frequência do transmisssor e a do receptor nunca excede de 0.02%. Considerando uma margem de segurança de 90% para o pior caso, qual é a maior quantidade de bits que se pode transmitir em uma rajada? Justifique a sua resposta.
Numa transmissão serial, o número de bits N que se pode enviar numa rajada depois do start bit (cuja borda de subida é utilizada para (re)sincronizar o transmissor e o receptor) deve ser tal que satisfaça a seguinte expressão (página 704 do livro-texto):
t/T < 1/(2N + 1),
onde t é a diferença entre os períodos do transmissor e do receptor e T, o período do transmissor.
Como a diferença de frequência entre o transmissor e o receptor é para o pior caso,
t = (0.0002 x 0.9) T,
então
N < (1/(0.0002 x 0.9) -1)/2 = 2777.28.
Portanto, a maior quantidade de bits que se pode trasmitir sem necessitar um "resincronismo" é 2777.
Questão 2 (valor 3.0 pts.)
Seja o seguinte circuito de interface entre um periférico da série 6800 e o barramento assíncrono de um processador 68000 (da Motorola).
(0.5 pt) 1) O que é um barramento assíncrono?
Diferentemente de barramentos síncronos, em um barramento assíncrono não existe um relógio central para sequenciar os sinais de controle. O sequenciamento é feito através de sianis adicionais, tipicamente sinais de strobe e/ou sinais de acknowledge, que tem a função de intertravar as operações envolvidas num ciclo de barramento para evitar perda de dados.
(1.0 pt) 2) Qual é a função dos buffers 74LS373 e dos flip-flops 74LS112? Desenhe na figura setas em cada linha para indicar o ``sentido'' do fluxo dos sinais (se é de entrada ou de saída em relação ao processador e ao periférico).
O circuito é utilizado para interfacear os periféricos da série 6800 (interfaces síncronas) com o barramento assíncrono dos processadores da família 68000.
- (0.4 pt) Os buffers 74LS373 tem como finalidade sincronizar o ciclo de acesso do processador com o ciclo de acesso do periférico. Eles retem os dados por um tempo que seja compatível com os tempos de setup/hold destas duas unidades.
- (0.4 pt) Os flip-flops 74LS112 definem o tempo que CS* fique ativo e o instante em que DTACK* seja ativado em função de um relógio escolhido pelo usuário CLK. Note que a frequência de CLK deve ser tal que o tempo em que CS*=0 seja suficiente para o periférico executar a operação de "captar" os sinais (dados) válidos no barramento (tempo de hold/setup).
- (0.2 pt) O sentido do fluxo dos sinais está desenhado no diagrama.
(1.0 pt) 3) Esboce o diagrama de tempo do circuito, mostrando explicitamente a interdependência temporal entre os sinais CLK, AS*, LDS*, CS*, A, Q1, Q2*, DTACK*. Justifique sucintamente o seu diagrama.
Quando AS* e LDS* forem ativados, CS* é ativado assincronamente. Na segunda borda de descida de CLK após a ativação de AS* e LDS*, CS* é desativado e DTACK* é ativado e, em resposta a esta ativação, a UCP desativa AS* e LDS* para finalizar o ciclo. Em decorrência disso, DTACK* é desativado e os flip-flops "resetados". Note que o intervalo em que CS*=0 cobre uma borda de subida e de descida do relógio CLK, utilizados para "colocar" (ciclo de leitura) e "ler" (ciclo de escrita) os dados do barramento, respectivamente (ver Figura 8.8 do livro-texto).
(0.5 pt) 4) O processador 68000 provê barramentos síncronos e assíncronos. Como projetista, Você optará SEMPRE o barramento síncrono para interfacear com um periférico da série 6800? Justifique a sua resposta.
Não. O barramento síncrono foi inluído nos processadores 68000 para facilitar o seu interfaceamento com os periféricos da série 6800 que requerem o sinal de relógio E (enable). Um ciclo de E equivale a 10 ciclos de relógio de 68000. Existem, porém, alguns periféricos da série 6800 que operam a uma velocidade maior do que a do barramento síncrono. Para não sacrificar este desempenho, pode-se interfacear estes periféricos com o barramento assíncrono através de um circuito adicional que provém apropriado sinal E e CS* para o periférico e DTACK* para o processador.
(1.0 pt) 2) O que é contenção de barramento dinâmica?
A contenção de barramento dinâmica refere-se à situação em que dois ou mais drivers tentam "colocar" (drive) dados no barramento.
(1.5 pt) 3) Como um dispositivo ligado ao barramento padrão NuBus pode solicitar a atenção de um processador? Compare o seu processamento de interrupção com o de VMEbus.
- (1.0 pt) NuBus só suporta um ciclo de barramento básico, conhecido como transação de NuBus, para processamento de interrupções, E/S e acessos à memória. A natureza das operações correntes é definida por mecanismo de passagem de mensagem. Uma unidade que requer a atenção de um processador pode interrompê-lo escrevendo simplesmente a mensagem de solicitação de atenção num espaço de memória monitorado pelo processador. Porém, para contemplar as unidades que não contém lógica para serem mestres de barramento, NuBus provê a linha NMRQ* (nonmaster request) para solicitação convencional de interrupção.
- (0.5 pt) Diferentemente de NuBus, VMEbus define sinais dedicados para implementar o sistema de interrupção vetorizada e com 7 níveis de prioridade. Quando uma unidade (interrupter) requer a atenção de um processador, ele ativa a linha de requisição associada a ele (cada linha corresponde a um nível de prioridade). O processador de interrupção sempre atende a solicitação com maior nível de prioridade primeiro. O processador vai solicitar o uso de barramento (data transfer bus) para ler o número de vetor de interrupção do interrupter. Assim que ele ganha o controle do barramento, ele ativa IACK* que chega até o interrupter pelo anel daisy-chain. O interrupter, por sua vez, coloca o número do vetor de interrupção no barramento de dados. Com este número, o processador aciona a correta rotina de serviço para tratar a interrupção. O barramento só será liberado no fim do ciclo de interrupção.
Os coeficientes de reflexão nos pontos A e B são respectivamente:
- fA = (ZL - Zo)/(ZL + Zo) = (4X-1X0)/(4X+1X0)
- fB = (ZL - Zo)/(ZL + Zo) = (3X0-1X0)/(3X0+1X0)
Um pulso inicial que se propaga pelo barramento tem o potencial V0 = 5V x 1X0/(4X+1X0). Este pulso, ao incidir no ponto B, é refletido com um valor igual a fB x Vi1. Portanto, no instante tp o potencial no ponto B é V1 = tensão nos instantes anteriores + (1 + fB) x Vi1 = 0 + (1 + fB) x V0. O pulso refletido no instante tp (no ponto B), Vi2 = fB x Vi1, se propaga ao longo do barramento e atinge o ponto A no instante 2tp, onde é refletido novamente. Assim, a tensão no ponto A no instante 2tp é V2 = tensão nos instantes anteriores + (1 + fA) x Vi2 = V0 + (1 + fA) x Vi2. O pulso refletido, Vi3 = fA x Vi2, se propaga e atinge o ponto B, onde é refletido novamente no instante 3tp. Com isso, a tensão no ponto B passa a ser V3 = V1 + (1 + fB) x Vi3. E finalmente, o pulso de tensão igual a Vi4= fB x Vi3 se propaga ao longo do barramento e atinge o ponto A onde é refletido de forma que a tensão neste ponto no instante 4tp passa a ser V4 = V2 + (1 + fA) x Vi4. A figura seguinte sintetiza esta idéia.
Last modified: Tue Dec 7 11:25:07 BRA 1999
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