Exercícios de Sistemas Digitais

Exercício 2 Necessitase de um sistema digital para calcular a média aritmética entre 4 pixels As interfaces deste sistema digital doravante denominado Média4P são mostradas na Fig 3 Os 4 pixels são disponibilizados nas entradas pixel1 pixel2 pixel3 e pixel4 Média4P possui um estado inicial S0 o qual corresponde ao estado de reset assíncrono Neste estado a saída disponível deve valer 1 Quando o sinal de entrada inicio vale 1 Média4P calcula a média aritmética entre os 4 pixels em um único estado armazenandoa em um registrador de saída denominado média Durante o cálculo o sinal disponível deve valer 0 As seguintes restrições devem ser observadas Cada pixel é representado como um número inteiro sem sinal com 8 bits Os valores dos bits estão disponíveis e estáveis durante todo o tempo que for necessário O bloco operativo deve ter custo mínimo satisfeitas as especificações do enunciado da questão sobretudo a que diz respeito ao cálculo da média ser realizado em um único ciclo de relógio O número de estados deve ser mínimo A divisão por 4 deve ser feita por meio de deslocamento de bits pixel1 pixel2 pixel3 pixel4 iniciar Reset CK 8 8 8 8 média SD Média4P disponível Fig 3 Interfaces do sistema digital Média4P a Determine o número de bits para a variável média b Desenhe o diagrama de estados de alto nível FSMD para Média4P c Desenhe o BO bloco operativo para Média4P e identifique todos os seus sinais de controle comando e status d Assumindo os atrasos de componentes mostrados na Tab 1 determine o período mínimo de relógio para controlar Média4P e Considerando somente os estados úteis ie excluindose o estado de espera S0 estime o tempo de execução TEMédia4P f Assumindo o modelo de Moore e baseandose na FSMD e no BO projetado desenhe a FSM do bloco de controle FSM Crie uma tabela de sinais de saída anotando os valores de cada sinal de comando para cada um dos estados Crie a tabela de transição de estados Encontre as equações simplificadas para os sinais de comando e para as variáveis de próximo estado g Assumindo os valores de custos da Tab 2 calcule o custo do BO de Média4P custoMédia4P ine5406 Sistemas Digitais semestre 20171 Prof José Luís Güntzel 2ª Lista de Exercícios p313 Tab 1 Características temporais de componentes de BO para os exercícios desta lista Componente característica símbolo valor Memória com 4 linhas Tempo para leitura de uma linha tleit 40 ps Registradores Tempo de setup tSU 4 ps Registradores Tempo de hold th Desprezível 0 ps Registradores Tempo de carga tco 5 ps Mux 21 Atraso crítico tdmux 2 ps Somador completo full adder Atraso crítico tds 10 ps Registrador de estados do controle tempos de setup carga e hold Desprezível 0 ps Lógica de saída do controle atraso Desprezível 0 ps Tab 2 Custos de componentes de BO para os exercícios desta lista Componente do Nível RT Custo Somador 24 n Subtrator 26 n Somadorsubtrator 30 n Multiplicador 30 n² Multiplexador 21 4 n Multiplexador 31 8 n Multiplexador 41 12 n Registrador com carga paralela 4n para set ou reset assíncrono 18 n Registrador com carga paralela controlada 4n para set ou reset assíncrono 22 n Registrador de deslocamento 4n para set ou reset assíncrono 18 n Registrador de deslocamento com carga paralela controlada 4n para set ou reset assíncrono 22 n Buffer Tristate inversor 4 n Buffer Tristate nãoinversor 6 n Comparador entre dois números possivelmente diferentes de zero 6 n Fios e demais componentes não citados incluindo o comparador para zero desprezível