Розробка обчислювального пристрою

МІНІСТЕРСТВО ВИЩОЇ І СЕРЕДНЬОГО СПЕЦІАЛЬНОГО ОСВІТИ РФ.

МОСКОВСЬКИЙ ІНСТИТУТ РАДІОТЕХНІКИ, ЕЛЕКТРОНІКИ І АВТОМАТИКИ.

КурсоваЯ работа.

|Факультет |ВАВТ | |Дисципліна |ЕОМ СКС | |Студент | | | |Спеціальність |22.02 | |Викладач |Каліш РР. |.

МОСКВА.

Квітень 1998.

Технічне задание.

Розробити обчислювальне пристрій, яке виконує такі операции:

1. зміна знака числа 2. розподіл чисел Числа представлені у форматі з плаваючою точкою з розрядністю 18+6.

1. Технічне завдання 2.

2. Зміст 3.

3. Опис структурної схеми устрою з її обгрунтуванням 4.

4. Опис блок-схемы алгоритму операцій і його микропрограммной реалізації. 6.

5. Числові тестові приклади операцій з поясненнями 10.

6. Опис функціональної схеми устрою. 11.

7. Короткий опис принципової схеми 12.

8. Укладання 13.

9. Список літератури. 13.

Описание структурної схеми устрою з її обоснованием.

Структурна схема устрою представлена малюнку 1. Воно складається з двох частин. Перша частина схеми, до складу якої входять регістри Ao і Bo і акумулятор, варта роботи з порядками чисел. Друга частина схеми, що складається з регістрів Am, Bm і Z, мультиплексора, сумматора і компаратора варта роботи з мантиссами чисел.

За виконання операції розподілу використовується два числа — A (подільне) і B (дільник). Кількість A зберігається в регістрах Ao і Am відповідно лад і мантиса. Кількість B зберігається в регістрах Bo і Bm відповідно лад і мантисса.

На початку роботи подільне A заноситься в регістри: мантиса в регістр Am з допомогою сигналу Y3, лад у регістр Ao — Y4, а дільник B: мантиса в регістр Bm (Y5), лад у регістр Bo (Y6). Мантиса діленого A зсувається вліво шляхом косою передачі з регістру Am в акумулятор. Дільник B надходить в акумулятор SM з регістру Bm у прямому чи зворотному кодах (Y9). Додатковий код діленого утворюється в SM з допомогою подсуммирования зворотного коду діленого B сигналом «+1SM» (Y10).

Цифри приватного Zi, зумовлені за сигналом часткових залишків в регістрі Am, фіксуються в регістрі Z шляхом послідовного занесення в молодший розряд регістру Z (Y7) і зсуву вмісту регістру Z (Y8).

Порядок приватного визначається відніманням порядків на SM шляхом подачі зворотного значення порядку дільника з регістру Bo і фіксації результату в регістрі Bo.

За виконання операції зміни знака використовується одне число. Кількість записується в регістр Bm (Y5) і подається на акумулятор SM у протилежному коді (Y9) і записується в регістр Am (Y3) з попереднім подсумированием одиниці в сумматоре (Y10).

[pic].

Малюнок 1.

Опис блок-схемы алгоритму операцій і його микропрограммной реализации.

Блок-схема операцій представлена малюнку 2.

На початку роботи гаситься вихідна готовність (Y14) та перевіряється вхідні готовність (P1). Після набуття сигналу вхідний готовності обнуляются регістри A o і Am (Y0), Bo і Bm (Y1) і Z (Y2). Далі перевіряється код операції (P2) визначення подальших действий.

Операция зміни знака числа — гілка один.

Записуємо вихідне число в регістр Bm (Y5). Передаємо на SM його зворотний код з подсуммированием одиниці молодшого розряду (Y10). Дані з SM записуємо в регістр Am (Y3). Після цього встановлюємо вихідну готовність (Y13) і закінчуємо работу.

Операция розподілу чисел — гілка два.

Виконуємо запис: мантиси діленого в регістр Am (Y3), порядку діленого в регістр Ao (Y4) і мантиси і близько дільника в регістр Bm (Y5) і Bo (Y6) відповідно. Обчислюємо різницю порядків чисел шляхом складання першого порядку зі зворотним кодом другого (Y11) і зберігаємо результат в регістрі Bo (Y6). Перевіряємо рівність дільника нулю (P3). Якщо дільник нульовий, то сигнализируем про помилку і встановлюємо вихідну готовність (Y13). Якщо дільник не нульовий, тоді розподіл можливо, й починається цикл поразрядного отримання мантиси приватного. На SM передається зсунутий косою передачею убік старших розрядів подільне і зворотний код дільника (Y9) з подсуммированием одиниці молодшого розряду (Y10). З виходу SM частковий залишок заноситься в регістр Am (Y3). Цифра модуля приватного обчислюється як сума по модулю два знакових розрядів часткового залишку і дільника і заноситься в попередньо зрушений однією розряд вліво (Y8) регістр Z (Y7). Перевіряємо лічильник чисел (P4). Якщо не нульовий, продовжуємо цикл з визначення розрядів приватного. Якщо лічильник нульовий, ми визначили все розряди приватного, і переходимо до нормалізації результату. Якщо не нормализовано (P6), то виробляємо зрушення Z в бік старших розрядів (Y8) і зменшення порядку (Y12). Після нормалізації числа встановлюємо вихідну готовність і закінчуємо работу.

Задля реалізації устрою використовується управляючий автомат з виділеної адресної пам’яттю, його схема зображено малюнку 3, в таблиці 1 представлені стану його переходів, в таблиці 2 управляючі сигнали й у таблиці 4 описані префиксные функции.

[pic].

Малюнок 2.

| | |ПЗУ, А | |Адреса|Условия |Код ПФ |Адреси | |памяти|переходов | |переходів | |0 |0 |0 |1 | |1 |0 |P1 |1 | | |1 |P1 |2 | |2 |0 |P2 |4 | | |1 |P2 |3 | |3 |0 |0 |10 | |4 |0 |P3 |8 | | |1 |P3 |12 | |5 |0 |P4 |6 | | |1 |P4 |10 | |6 |0 |P5 |7 | | |1 |P5 |8 | |7 |0 |0 |9 | |8 |0 |0 |9 | |9 |0 |0 |5 | |10 |0 |P6 |11 | | |1 |P6 |12 | |11 |0 |0 |10 | |12 |0 |0 |* |.

Таблиця 1.

|Y0 |Обнуління регістрів Ao і Am | |Y1 |Обнуління регістрів Bo і Bm | |Y2 |Обнуління регістру Z | |Y3 |Запис в регістр Am | |Y4 |Запис в регістр Ao | |Y5 |Запис в регістр Bm | |Y6 |Запис в регістр Ao | |Y7 |Запис розряду приватного в регістр Z | |Y8 |Зрушення регістру Z убік старших | | |розрядів | |Y9 |Вибір операції в сумматоре | |Y10 |Подсуммирование 1 в сумматоре | |Y11 |Різниця порядків | |Y12 |Зменшення порядку приватного в регістрі | | |Bo | |Y13 |Установка вихідний готовності | |Y14 |Гасіння вихідний готовності |.

Таблиця 2.

[pic].

Малюнок 3.

|Функция |Значення | |P1 |Вхідні готовність | |P2 |Код операції | |P3 |Ознака рівності 0 | | |дільника | |P4 |Кінець розподілу | |P5 |Знак вересня регістрі Am | |P6 |Ознака нормалізації | |P7 |Знак вересня регістрі Bm |.

Таблиця 3.

На малюнку 4 представлена зв’язок управляючого автомата з операційним автоматом.

[pic].

Малюнок 4.

Числові тестові приклади операцій з пояснениями.

Нехай X=11 010 111*23, Y=1101*22. Знайти приватне від розподілу X/Y.

Все дії виконуються у пристрої у наступному последовательности:

| |0.1 101 111 |Прямий код діленого |Приватне | | | | |X/Y | |+ |1.0011 |Додатковий код дільника | | | |0.0000 |Залишок позитивний |1 | | |0.0000 |Залишок зрушать вліво однією | | | | |розряд | | |+ |1.0011 |Додатковий код дільника | | | |1.0011 |Залишок негативний |10 | | |0.0111 |Залишок зрушать вліво однією | | | | |розряд | | |+ |0.1101 |Прямий код дільника | | | |1.0100 |Залишок негативний |100 | | |0.1001 |Залишок зрушать вліво однією | | | | |розряд | | |+ |0.1101 |Прямий код дільника | | | |1.0110 |Залишок негативний |1000 | | |0.1101 |Залишок зрушать вліво однією | | | | |розряд | | |+ |0.1101 |Прямий код дільника | | | |1.1010 |Залишок негативний |10 000 |.

Одновременно обчислюється порядок приватного наступним образом:

pc = px — py = 0.011 — 0.010 = 0.001.

Опис функціональної схеми устройства.

Функціональна схема устрою представлена малюнку 5.

Функціональна схема реалізує схему роботи з мантиссами.

Використовуваний мультиплексер 2(1 на вхід якого подається число в прямому, і додатковому коді і залежно від цієї ситуації вибирається одна з двох чисел. У процесі роботи здійснюється контроль дільника на рівність нулю, тому використовуваний мультиплексер повинен мати стробируемый вход.

Акумулятор складає числа, які прийшли із виходу мультиплексора і регістру Am, результат листується в регістр Am, який запам’ятовує це число, зрушує його вліво убік старших розрядів і знову передає його на сумматор.

Також старший розряд регістру подається на результуючий послідовно паралельний регістр Z, у якому відбувається накопичення результату. Після визначення результату, отримане число треба нормалізувати і тому результуючий регістр крім послідовного входу й аж паралельного виведення має здійснювати зрушення числа вліво в бік старших разрядов.

[pic].

Малюнок 5.

Короткий опис принципової схемы.

Принципова схема устрою представлена малюнку 6.

Два числа надходять на акумулятор, що їх підсумовує і передає результат на регістр. Як сумматора використовується мікросхема К555ИМ6, а ролі регістру К155ИР13 і К555ИР11 які відрізняються лише розрядністю. Старший розряд регістру надходить на вхід результуючого послідовно — паралельного регістру, у якому накопичується результат. У цьому схемою як результуючого регістру використовується мікросхема К531ИР24.

[pic].

Малюнок 6.

Заключение

.

У цьому курсової роботі було розроблено обчислювальне пристрій, яке виконує такі операции:

Нахождение абсолютного значення числа. Розподіл чисел в форматі з плаваючою запятой.

Построен алгоритм обробки чисел. Розписані управляючі сигнали і префиксные функції. По наявному даним побудована функціональна схема устрою. Було також побудована принципова схема зазначеної частини устрою, де було використані конкретні мікросхеми. Наведено тестовий приклад виконання операций.

1. Нешумова К. А. Електронні обчислювальні машини та системи. Москва, «Вищу школу», 1989. 1. Савельєв А.Я. Арифметичні і логічні основи цифрових автоматів. Москва, «Вищу школу», 1980. 1. Стригін В.В., Щарев К. С. Основи обчислювальної, мікропроцесорної техніки та програмування. Москва, «Вищу школу», 1989. 1. Довідник. Цифрові і аналогові інтегральні мікросхеми. Москва «Радіо і зв’язок», 1990. 1. Мальцев В. П. Довідник. Цифрові інтегральні мікросхеми. М. Радіо і зв’язок. 1994. 1. Шило В. Л. Популярні цифрові мікросхеми. М. Радіо і зв’язок. 1987.