Sekventiella krestar (minne)

Relevanta dokument
Datorarkitektur 1. Sekventiella kretsar (minne) December 2008

Digitalteknik och Datorarkitektur 5hp

Digitalteknik och Datorarkitektur 5hp

Foto: Rona Proudfoot (some rights reserved) Datorarkitektur 1. Datapath & Control. December

c a OP b Digitalteknik och Datorarkitektur 5hp ALU Design Principle 1 - Simplicity favors regularity add $15, $8, $11

Beijer Electronics AB 2000, MA00336A,

Läsminne Read Only Memory ROM

12.6 Heat equation, Wave equation

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för Elektro- och Informationsteknik

Problem som kan uppkomma vid registrering av ansökan

Ett minneselements egenskaper. F10: Minneselement. Latch. SR-latch. Innehåll:

FÖRBERED UNDERLAG FÖR BEDÖMNING SÅ HÄR

Preschool Kindergarten

Integrated Circuits. Digitalteknik och Datorarkitektur 5hp. An SSI chip containing four gates. Relay Triod Transistor

Module 1: Functions, Limits, Continuity


Styrteknik: Binära tal, talsystem och koder D3:1

Webbregistrering pa kurs och termin

2.1 Installation of driver using Internet Installation of driver from disk... 3

Isometries of the plane

Writing with context. Att skriva med sammanhang

electiaprotect GSM SEQURITY SYSTEM Vesta EZ Home Application SMART SECURITY SYSTEMS! SVENSKA ios Android

Om oss DET PERFEKTA KOMPLEMENTET THE PERFECT COMPLETION 04 EN BINZ ÄR PRECIS SÅ BRA SOM DU FÖRVÄNTAR DIG A BINZ IS JUST AS GOOD AS YOU THINK 05

Hur fattar samhället beslut när forskarna är oeniga?

Boiler with heatpump / Värmepumpsberedare

D-RAIL AB. All Rights Reserved.

Recitation 4. 2-D arrays. Exceptions

Materialplanering och styrning på grundnivå. 7,5 högskolepoäng

English. Things to remember

Viktig information för transmittrar med option /A1 Gold-Plated Diaphragm

Make a speech. How to make the perfect speech. söndag 6 oktober 13

Styrteknik : Funktioner och funktionsblock

Taking Flight! Migrating to SAS 9.2!

D0013E Introduktion till Digitalteknik

Kvalitetsarbete I Landstinget i Kalmar län. 24 oktober 2007 Eva Arvidsson

FORTA M315. Installation. 218 mm.

F9: Minne. Sammansättning av minnesgrupper Ansluta minne till Interface till olika typer av minnen Användningsområden.

Minnessystem. Minneshierarki. Flyktigt eller icke flyktigt huvudsakliga egenskaper. Minneshierarki

Provlektion Just Stuff B Textbook Just Stuff B Workbook


Information technology Open Document Format for Office Applications (OpenDocument) v1.0 (ISO/IEC 26300:2006, IDT) SWEDISH STANDARDS INSTITUTE

Lösenordsportalen Hosted by UNIT4 For instructions in English, see further down in this document

Ett hållbart boende A sustainable living. Mikael Hassel. Handledare/ Supervisor. Examiner. Katarina Lundeberg/Fredric Benesch

Webbreg öppen: 26/ /

Workplan Food. Spring term 2016 Year 7. Name:

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

Instruction Manual. Svenska, English. Power Bank. Model: PRBN

VAD SKULLE DU HA VALT PDF

EVALUATION OF ADVANCED BIOSTATISTICS COURSE, part I

LOG/iC2. Introduction

Mot hållbar elbilsanvändning

Support Manual HoistLocatel Electronic Locks

Det finns en handledning till kortet på hemsidan. AVR STK500.

F ξ (x) = f(y, x)dydx = 1. We say that a random variable ξ has a distribution F (x), if. F (x) =

Digital IC konstruktion

Urban Runoff in Denser Environments. Tom Richman, ASLA, AICP

Grafisk teknik IMCDP IMCDP IMCDP. IMCDP(filter) Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

Stiftelsen Allmänna Barnhuset KARLSTADS UNIVERSITET

rd, rs, rt Digitalteknik och Datorarkitektur 5hp ALU register) 32 bit register b 5 bit 32 Registers 32 bit MIPS is a Register-toregister

Michael Q. Jones & Matt B. Pedersen University of Nevada Las Vegas

BOENDEFORMENS BETYDELSE FÖR ASYLSÖKANDES INTEGRATION Lina Sandström

Minnet. Minne. Minns Man Minnet? Aktivera Kursens mål: LV3 Fo7. RAM-minnen: ROM PROM FLASH RWM. Primärminnen Sekundärminne Blockminne. Ext 15.

Random Access Memory. Amare Reda Jenny Holmberg Henrik Kreipke Gaylord Kaya


Resultat av den utökade första planeringsövningen inför RRC september 2005

denna del en poäng. 1. (Dugga 1.1) och v = (a) Beräkna u (2u 2u v) om u = . (1p) och som är parallell

Grafisk teknik IMCDP. Sasan Gooran (HT 2006) Assumptions:

PFC and EMI filtering

VHDL Basics. Component model Code model Entity Architecture Identifiers and objects Operations for relations. Bengt Oelmann -- copyright

Pre-Test 1: M0030M - Linear Algebra.

1. Compute the following matrix: (2 p) 2. Compute the determinant of the following matrix: (2 p)

1. Varje bevissteg ska motiveras formellt (informella bevis ger 0 poang)

Sparbankerna PDF. ==>Download: Sparbankerna PDF ebook By 0

Digital IC konstruktion

This exam consists of four problems. The maximum sum of points is 20. The marks 3, 4 and 5 require a minimum

Discovering!!!!! Swedish ÅÄÖ. EPISODE 6 Norrlänningar and numbers Misi.se

CHANGE WITH THE BRAIN IN MIND. Frukostseminarium 11 oktober 2018

Windlass Control Panel v1.0.1

Kurskod: TAIU06 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TENA 15 August 2016, 8:00-12:00. English Version


Alias 1.0 Rollbaserad inloggning

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA Inst. for Elektro- och Informationsteknik. SIGNALBEHANDLING I MULTIMEDIA, ETI265 Inlämningsuppgift 1 (av 2), Task 1 (out of 2)

Adding active and blended learning to an introductory mechanics course

The Algerian Law of Association. Hotel Rivoli Casablanca October 22-23, 2009

Styrteknik: Grundläggande logiska funktioner D2:1

Laboration i digitalteknik Datablad

Unit course plan English class 8C

Enterprise App Store. Sammi Khayer. Igor Stevstedt. Konsultchef mobila lösningar. Teknisk Lead mobila lösningar

Grafisk teknik. Sasan Gooran (HT 2006)

Digitala System: Datorteknik ERIK LARSSON

Tentamen PC-teknik 5 p

Quick Start Guide Snabbguide

samhälle Susanna Öhman

Isolda Purchase - EDI

Accomodations at Anfasteröd Gårdsvik, Ljungskile

How to format the different elements of a page in the CMS :

SVENSK STANDARD SS :2010

System S. Datorarkitektur - en inledning. Organisation av datorsystem: olika abstraktionsnivåer. den mest abstrakta synen på systemet

Datorarkitektur I. Tentamen Lördag 10 April Ekonomikum, B:154, klockan 09:00 14:00. Följande gäller: Skrivningstid: Fråga

Digitalteknik och Datorarkitektur

Transkript:

Sekventiella krestar (minne) Datorarkitektur 1 (1DT038) Föreläsning 6 Tisdag 16 November 2009 karl.marklund@it.uu.se

4 Minterms The majority function A B C M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 The function can be described using a thruth table. 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1

Tools such as Logisim can calculate the thruth table from a circuit...and minimize the expression using a Karnaugh map......and build the minimized circuit for us!

You can also specify inputs and outputs as a truth table in Logisim...

Minimize the expression......or even build the circuit.

För en kombinatorisk krets gäller att det existerar en entydig kombination av utsignal-tillstånd för varje möjlig kombination av insignaler. En utsignal från en kombinatorisk krets beror ej av kretsens historia dvs tidigare in-signalvärden - kretsen saknar minne! Är detta en kombinatorisk krets? Därför kan kombinatoriska logiska kretsars funktion beskrivas med hjälp av sanningstabeller. register a 5 bit register b 5 bit Registers 32 bit Vi har sett att vi kan konstruera en ALU med 32 bit hjälp av kombinatoriska kretstar. ALU OP register c 5 bit 32 bit

Om det var en kombinatorisk krets skulle vi få samma utdata för samma indata varje gång register a 5 bit 32 bit register b 5 bit 32 Registers 32 bit En kombinatorisk krets kan inte ha feedback (återkoppling). ALU OP register c 5 bit 32 bit och vad är nu det här? På en och samma adress vill vi kunna lagra olika data vid olika tillfällen.

Vi behöver krestar med minne.

An example of sequential logic: The output depends not only on the present input but also on the history of the input. R S Q n+1 Q n+1 0 0 Q n Q n 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Restricted A couple of cross coupled nor-gates can be used to store one bit of information. If both R and S drops to zero at the same time metastability

R S Q Q A latch is a sequential device that watches all of its inputs continuously and changes its outputs at any time. SR Latch R S Q n+1 Q n+1 0 0 Q n Q n 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Restricted A flip-flop is a sequential device that samples its inputs and changes its outputs only at times determined by a clocking signal. C D Q Q D Latch / Flip-Flop C D Q n+1 Q n+1 Comment 0 X Q n Q n No Change 1 0 0 1 Reset 1 1 1 0 Set

The triangle indicates an edge-trigged latch a flip flop. C Q A D Flip-Flop The inversion bubble on the clock input indicate a falling-edge triggered flip-flop D Q C D Q n+1 Q n+1 Comment non-falling X Q n Q n No Change 1 1 0 Set 0 0 1 Reset

Vill du veta mer om hur det går till att konstruera olika typer av vippor och latchar med hjälp av enkla grindar? I så fall kan du läsa mer om detta i denna fördjupning.

A register is a component that can be used to store integers (bit patterns). 8 bit data input, a number we want to store and remember. 8 bit register Value of stored number in hexadecimal notation. 8 bit data output, value of stored number. 1 bit clear input used to reset stored value to zero. To change the state (contents) of the register, the value on this 1 bit input must change from low (0) to high (1), i.e., a rasing edge trigged state element.

Vi börjar med 8 stycken register om 8 bitar var.

Vi vill kunna nollställa alla register.

Vi vill kunna lagra tal (8 bitar) i de olika registren.

Eftersom registren är kant-triggade lägger vi till en klocksignal.

För att kunna välja ut vilket register vi vill uppdatera lägger vi till en demultiplexer.

För att välja ett register att läsa från lägger vi till en multiplexer.

För att kunna läsa ut data från två register lägger vi till ytterligare en multiplexer.

We have now built a complete register file. register a 3 bit register b 3 bit Registers 8 bit 8 bit ALU OP register c 3 bit 8 bit

Varje cell har en unik adress. Fyra bytes bildar ett ord (word) om 32 bitar. MEMORY Address Content 0xFFFFFFFF 0xFFFFFFFE 0xFFFFFFFD 0xFFFFFFFC... 0x00000003 0x00000002 0x00000001 0x00000000 I MIPS består minnet av 2 32 celler. Varje cell i minnet kan lagra åtta bitar, dvs en byte. Kan vi bygga minnet på samma sätt som registerfilen?

32 stycken 2 32 stycken MEMORY Address Content 0xFFFFFFFF 0xFFFFFFFE 0xFFFFFFFD 0xFFFFFFFC... 0x00000003 0x00000002 0x00000001 0x00000000 Giant Multiplexor

Möjligt, men absolut inte praktiskt att bygga ut till 2 32 olika data inputs......och 32 select input.

All inputs share the same output line. What happens if we change to 1 here? Signals are not 1 or 0... Signals on the wire are high or low voltage. We cannot have high and low voltage at the same time. E = Error

Three State Buffer A B C 0 (low ) 0 (low) High Z When not Enabled (B = 0) the three state buffer acts like a huge resistance, kind of cutting of the wire. 1 (high) 0 (low) High Z 0 (low) 1 (high) 0 (low) 1 (high) 1 (high) 1 (high) When Enabled (B = 1) the three state buffer lets the input signal A through. Output C can be in three states, 0 (low), 1 (high) and high resistance (Z).

A tranistor is never completely off, only the number of electrons used to form the current can be controlled high or low current A three state buffer acts like a true switch compared to a transistor.

A multiplexor implementation...... another multiplexor implementation... A shared data line (data bus) What is the benefit of using three state buffers instead of a multiplexor?

4x2 SRAM Memory A D Flip-Flop Using three state buffers instead of multiplerxors make it possible to share data lines. Using a 2-bit address, we select one of the four data rows (16 bit of data) A shared output data bus.

4x4 SRAM Memory Using three state buffers instead of multiplerxors makes it easy to extend... Address line, aka word line. 4x8 bit = 32 bit = 1 Word

Static Random Access Memory 4x4 SRAM Memory Random? Random: takes the same time to access any random memory location. Static?

En kondensator (Capacitor) är som en läckande hink med vatten. Kondensatorn fylls på med elektroner och laddas därmed upp. Efter en tid "rinner" ellektronerna ut och kondensatorn tappar sin laddning. Hmm, en kondensator borde kunna användas för att lagra en bit... Synd bara att den tappar sitt minne efter ett tag...

Transistor Capacitor Asserting both the Word Line and the Bit Line charges the capacitor

Write: assert word line, drive new value (0/1) on bit line. Read: assert word line, sense value on bit line (destroys saved value) Reading a bit destroys the bit must refresh the memory cell.

bit line word line Since real capacitors leak charge, the information eventually fades unless the capacitor charge is refreshed periodically A latch is used to remember all 4 bits from the selected word line because of this refresh requirement, it is a dynamic random access memory as opposed to SRAM and other types of static DRAM a0, a1 anger rad a2, a3 anger kolumn

Normal RAM drives many bits (row) out of array, selects few to output. Adding latch at row outputs allows us to save an entire row of the RAM Later accesses to the RAM can eliminate the row access time, just need column access time Most common in DRAM, page-mode SRAMs also exist

SRAM DRAM Stable - holds value as long as power applied Faster Less dense (4-6 transistors/bit) More expensive per bit Unstable - needs refresh Slower High density (1 transistor/bit) Less expensive per bit Which of the above technologies would you choose for the register file? Motivate your choise?

SRAM DRAM Stable - holds value as long as power applied Faster Less dense (4-6 transistors/bit) More expensive per bit Unstable - needs refresh Slower High density (1 ransistor/bit) Less expensive per bit Registers must be as fast as possible, hence Flip-Flop memory similar to SRAM is used for registers. Since we use quite a few registers, the low bit denisity does not matter that much.

John Von Neumann, who lived from 1903-1957, was working at the Institute for Advanced Study when he became fascinated by the success of the ENIAC. This fascination would lead him to undertake an abstract study of computation that showed that: a computer should have a very simple, fixed physical structure, and yet be able to execute any kind of computation by means of a proper programmed control without the need for any change in the unit itself.

John von Neuman 1945: The stored program computer The von Neuman model

Ur den formella kursplanen: Efter genomgången kurs skall deltagarna ingående kunna beskriva funktionen hos och uppbyggnaden av en dators delar såsom -styrenhet - primärminne - in- och utmatningssystem Nu har vi lagt grunden och kan börja kika närmare på dessa bitar. Deltagarna skall kunna programmera i assemblerspråk.

Jaha... Men enligt den informella kursplanen då? Hur kul som hellst! Vi får lära oss från grunden hur en dator egentligen fungerar. När jag gått kursen kan jag i princip springa ner på stan och köpa en säck transistorer, bygga en dator och programmera den.