ComL@b – Laboratório de Comunicações Digitais

www.decom.fee.unicamp.br/~cardoso

Aula 8, Exp 6: Parelização e Serialização de circuitos.

Fabbryccio Cardoso

D lt S A tDalton S. Arantes

DECOM-FEEC-UNICAMP

ComL@b – Laboratório de Comunicações Digitais

Exemplo 1Exemplo 1

A adbl fpt

fpt dbl

res_ABB

A

xlmult

z-4

a

b

(ab)

dbl fpt

dbl fpt

A

C a

Mult

dbl fpt

B

fpt dbl

res_CDD

xlmult

z-4b

(ab)

dbl fpt

D

C

E a

Mult1

dbl fpt

E

D

fpt dbl

res_EFF

xlmult

z-4b

(ab)

Mult2

dbl fpt

F

E

Mult2

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Serialização do Exemplo 1Serialização do Exemplo 1

TDD amostra em d0 nos instantes 0, ST, 2*ST, 3*ST, ...

dbl f t

E C A E C A E C At

TDD amostra em d0 nos instantes 0, 3, 6, 9, ...

fpt dbl

res_ABdbl fpt

B xltdm3d1 q

d0

d1

dbl fpt

A

fpt dblxltdd3d q1

q0

xlmult

a

(ab) z-2

dbl fpt

C

B xltdm3d1

d2

qd1

A_C_Efpt dbl

res_CD

xltdd3

z-1d q1

q2

Time Division Demultiplexer

z-4b

(ab)

Mult1

z

Delay

dbl fpt

D

xltdm3d1 q

d0

d1

Delay total deve ser múltiplo de ST

Sample Time = ST Sample Time = 1

fpt dbl

res_EFdbl fpt

F

dbl fpt

E d2

B_D_F

Sample Time = ST Sample Time = 1 F

F D B F D B F D BEF CD AB EF CD AB EF CD AB 0 0 0 0 0 0 q2 q1 q0 q2 q1 q0 q2 q1 q0 q2 q1 q0 q2 q1 q0

EF CD AB EF CD AB EF CD AB 0 0 0 0

q q q q q q q q q q q q q q q

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Verificar o resultadoVerificar o resultado

TDD amostra em d0 nos instantes 0, 3, 6, 9, ...

TDD amostra em d0 nos instantes 0, ST, 2*ST, 3*ST, ...

A dbl fpt

fpt dbl

res_AB

q0C

B

adbl fpt

dbl fpt

B xltdm3d1

d2

q

d0

d1

A

fpt dbl

res_CD

xltdd3

z-1d q1

q2

q0

Time Division Demultiplexer

D

C

xlmult

z-4

a

b

(ab)

Mult1

z-2

Delaydbl fpt

D

db p

C

xltdm3d1 q

d0

d1

A_C_E

Delay total deve ser múltiplo de ST

Sample Time = ST Sample Time = 1

fpt dbl

res_EF

p

F

E

dbl fpt

F

dbl fpt

E

d3d

d2

qd

B_D_F

SystemGenerator

ST1 = 3 ST2 = 1

TimeScope

A.*B z-3

Delay1

|u|

Latência total medida em ST1 = (4 + 2)/ST1 + 1 = 3

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ResultadosResultados

RES ABRES_AB

referência

Erro absoluto

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Exemplo 2Exemplo 2

Sy stem

A adbl fpt

Sy stemGenerator

fpt dbl

res_ABB

A

xlmult

z-4

a

b

(ab)

dbl fpt

B

dbl fpt

A

Mult1

4

B

TimeScope

A.*B z-4

Delay1

|u|

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Paralelização do Exemplo 2Paralelização do Exemplo 2

q0 aA0 A0 0

A0B0 A0B0 0 0 0 0 0 d0xltdd3

z-1

d q1

q2

xlmult

z-4b

(ab)dbl fpt

AB0 B0 0

q0

a

Mult1

A2 A1 A0 A2 A1 A0A1B1 A1B1 0 0 0 0 0

.... A2B2 A1B1 A0B0 000 000 000 000 000

fpt dbl

res_AB

xltdm3d1 qd1

xltdd3

z-1

d q1

q0xlmult

z-4b

(ab)

dbl fpt

B zq2

a

Mult2B

B2 B1 B0 B2 B1 B0 A2B2 A2B2 0 0 0 0 0d2xlmult

z-4b

(ab)

A2B2 A2B2 0 0 0 0 0

Time Division MultiplexerMult3

ST1 = 1 ST2 = 3

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VerificaçãoVerificação

q0 a

SystemGenerator

d0xltdd3

z-1

d q1

q2

Axlmult

z-4b

(ab)

Mult1

dbl fpt

A

fpt dbl

res_AB

xltdm3d1 qd1

xltdd3

z-1

d q1

q0

B

xlmult

z-4

a

b

(ab)

dbl fpt

B

Sample Time = ST = 1 d2

zq2

xlmult-4

a

(ab)

Mult2B

Sample Time = 3*ST Time Division Multiplexer

z-4b

Mult3

ST1 =1

ST2 =3

TimeS

A.*B z-15

Delay1

|u|

Scopey

Latência em ST1 = 3*(1+4)

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ResultadosResultados

RES ABRES_AB

referência

Erro absoluto

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Multiplicador serial de 5 entradasMultiplicador serial de 5 entradas

d0A dbl fpt d0A dbl fpt

A

d1d1B dbl fpt

B

xltdm 5d2 qC dbl fpt

CU

d3D dbl fpt

D

d4E dbl fpt

D

Time Division MultiplexerE

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Multiplicador serial ABCDE sem latênciaMultiplicador serial ABCDE sem latência

Atraso 23456 1Clock:

Valor inicial = 1de 1

1*A 1*A*B 1*A*B*C 1*A*B*C*D 1 1

z -1

XBCDEF ABCDEF A

1*A*B 1*A*B*C 1*A*B*C*D A*B*C*D*E 1*F 1*A

A cada 5 períodos de clock o registrador precisa ser resetado.

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Multiplicador com latênciaMultiplicador com latência23456 1Clock:

0 1*A 0*B 1*A*C 0*B*D 1

z -1

XBCDEF A z -1

0*B 1*A*C 0*B*D 1*A*C*E 1*A 0

Não FuncionouNão Funcionou

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Multiplicador com latência: soluçãoMultiplicador com latência: solução23456 1Clock:

Atraso

0 1*A 0 1*A*B 0 1

de 1

z -1

X0B0C0 A z -1

Atraso de 1

0 1*A*B 0 1*A*B*C 1*A 0

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Multiplicador com latência 2Multiplicador com latência 223456 1Clock: 78910111213141516

0 A 0 A*B0 1A*B*C A*B*C*D 00000001

z -1

X0B0C0 A z -2000DE 0 000F 0B0C0 A000DE 0 000F

0A 0A*B0A*B*CA*B*C*D 0000000A*B*C*D*E0 0 A 0 A*B0A*B*C A*B*C*D 0000000A*B*C*D*E 0

R t i t d d 15 l d l kReseta o registrador a cada 15 pulsos de clocke amostra a saída do multiplicador.

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Circuito para latência 2Circuito para latência 2

d0A

1d

Registerdbl fpt

d1d1B

xlregisterz-1

rstq

dbl fpt

B

A

xlusamp 3

Up Sample2

xltdm 5d2

d3

q

D

Cxlmult

z-2

a

b(ab) xldsamp 15

z-1

dbl f t

dbl fpt

C

d3

d4E

D Mult3

dbl fpt

Down Sampledbl fpt

D

Time Division MultiplexerE

xlrelationala

ba=b

outrst

CRelational

Counter

k =14

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ExercícioExercício

Dadas cinco fontes independentes A, B, C, D e E do tipo

aritmético signed fixed (32 29) disponibilizadas no aritmético signed fixed (32,29), disponibilizadas no

arquivo exp6.mat, realize as tarefas:

Implemente, utilizando quatro multiplicadores em paralelo,

a operação f = A*B*C*D*E;

Implemente, utilizando apenas um único multiplicador, a

operação f = A*B*C*D*E;

P d i l t õ it d i Para as duas implementações citadas acima, compare o

resultado obtido com o resultado desejado (variável

resultado) plotando a diferença absoluta entre ambos.

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Comparação de resultadosComparação de resultados

B

A A

Bdbl fpt

dbl fpt

ASy stem

Generator Simulink / Math

fpt dbl

resultado

C

B B

C f -14

Zdbl fpt

C

dbl fpt

B

Add

|u|

Ab

Generator

calcdif erro

Simulink / MathOperation

TimeS

E

D D

Edbl fpt

dbl fpt

D

Add Abs

ref

calc

ScopeSignal FromWorkspace4

Multiplicador_ParaleloE

Signal Processing / A.*B.*C.*D.*E

Signal FromWorkspace5

z-14

Delay

ref

Signal Processing / Signal Operation

g gSinks

Si l P i / SSignal Processing / Sources

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Inicialização de variáveisInicialização de variáveis

Inicializar o modelo, a partir do arquivo de dados

6 t d d l lexp6.mat, usando o model explorer:

M-Code

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Sugestões Sugestões

Não esqueça de otimizar os parâmetros de

quantização dos blocos;

Fixar os parâmetros de quantização dos Gateways

IN em fix_32_29;

Avaliar a ocupação de área para os multiplicadores

serial e paralelo.serial e paralelo.

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Experimento: SerializaçãoExperimento: Serialização

Fixar latência em 1 para o experimento.

aaA... A1 A0... (A2+B1) (A1+B0) A0

1Out1z-1

x 0.8008 din dout

Atraso

xladdsuba+ba

b

a

AddSub

1In1 B

CMult

aaC

... B1 B0 ... B1 B0 0... (C2+D1) (C1+D0) C0Usar latência de 8000 amostras.

2Out2z-1

x 0.8008 din dout

Atraso1

xladdsuba+ba

b

a

AddSub1

2In2 D

CMult1Atraso1

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Experimento: SerializaçãoExperimento: Serialização

A

xltdm2

d1

q

d0

d1

Fix_16_14

A

C

... C1 A1 C0 A0

1Out1d0

d1d1

Time Division Multiplexerq0

din doutl dd b

aa1 Fix_16_14 Fix_16_14Fix 16 14

Fix_16_14B

C... (C1+B1) (A1+D0) (C0+B0) A0

2Out2

xltdm2

d1

q

d1

Ti Di i i M lti l 1

xltdd2

z-1d

q1z-1x 0.8008

CMult

Atraso

xladdsuba+bb

AddSub

In1 Fix_16_14Fix_16_14Fix_16_14

Fix_16_14D

Time Division Multiplexer1 Time Division Demultiplexer

din dout

Atraso1

2In2

Fix_16_14 Fix_16_14 ... D1 B1 D0 B0

... D1 B1 D0 B0 0

Não Funciona: o que fazer para corrigir?

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AvaliaçãoAvaliação

Visto do experimento: 5 pontos;

Modelo com as resoluções: 5 pontos;ç p ;