Содержание
Стр.
Задание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1й раздел. Разработка машинного алгоритма выполнения операций . . . . . . . . .
. . . . . . 3
1.1.
Построение алгоритма операций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.
Пример выполнения сложения, оценка погрешности . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 5
2й раздел. Разработка ГСА и функциональной схемы ОА . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 5
2.1. Разработка ГСА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
2.2. Построение функциональной схемы ОА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 7
3й раздел. Разработка логической схемы управляющей части автомата . . . . . . .
. . . . . .8
3.1. Составление таблицы переходов-выходов . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .8
3.2. Граф автомата Мура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3. Построение функций возбуждения входов триггеров и логической схемы . . . .10
4й раздел. Оценка времени выполнения микропрограммы . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .12
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Задание
Разработать управляющую часть автомата для сложения
двух чисел с плавающей запятой в дополнительном коде с помощью модели Мура.
Логическую схему реализовать в базисе «И-НЕ» на D-триггерах.
Раздел
1. Разработка машинного алгоритма выполнения операции.
Шаг
1. Сравнить порядки чисел A и B. Вычислить разность порядков чисел. Если Dp ³ 14, то выдать число A и
закончить выполнение. Если Dp £ -14,
то выдать число B и закончить выполнение. Если 0 £ Dp < 14, то сдвинуть мантиссу числа B на çDpç разрядов вправо. Если 0 > Dp > -14, то сдвинуть мантиссу числа А на çDpç разрядов вправо. Порядок ответа
равен большему порядку.
Шаг 2. Сложить мантиссы по правилам ДК.
Шаг 3. Проверить условие нормализации g. Если оно не выполняется,
сдвинуть сумму на один разряд вправо, к порядку результата прибавить единицу и
перейти к п. 5.
Шаг 4. Циклически проверять условие нормализации d. Если оно не выполняется,
сдвинуть сумму на один разряд влево, от порядка результата отнять единицу.
Шаг 5. Проверить сумматор порядков на переполнением.
Если возникло переполнение, установить флаг №1. Если возникла ошибка типа
«машинный ноль», установить флаг №2.
Блок-схема имеет следующий вид.
СММ:=РгВ(0:15);
СМП:=РгВ(16:21)
|
|
СММ:=РгА(0:15);
СМП:=РгА(16:21)
|
|
СМП:=РгА(16:21) - РгВ(16:21)
|
|
РгА:=А; РгB:=В;
СММ:=0; F1:=0; F2:=0
|
|
Рассмотрим пример выполнения операции.
При сдвиге мантиссы числа В получается
погрешность, равная:
Раздел 2. Разработка ГСА и функциональной схемы ОА.
Регистры РгА и РгВ имеют 22 разряда: биты 0-1 – знак
числа, биты 2-15 – мантисса, бит 16 – знак порядка, бит 17-21 – порядок.
Сумматор мантисс СММ имеет следующую структуру: биты 0-1 – знак, биты 2-15 –
мантисса. Сумматор порядков СМП имеет следующую структуру: бит 0 – знак, биты 1-5 –
порядок. Используются два одноразрядных регистра в качестве флагов переполнения
F1 и машинного нуля F2. Типы слов, используемых в микропрограмме, представлены
в таблице.
Тип
|
Слово
|
Пояснение
|
I
|
A(0:21) |
Первое слагаемое |
I |
B(0:21) |
Второе слагаемое |
L |
PrA(0:21) |
Регистр А |
L |
PrB(0:21) |
Регистр В |
LO |
CMM(0:15) |
Сумматор мантисс |
LO |
CMП(0:5) |
Сумматор порядков |
LO |
F1(0) |
Флаг переполнения |
LO |
F2(0) |
Флаг машинного нуля |
Список микроопераций и логических условий представлен
в таблице.
Y1 |
РгА:=А |
X1 |
ùT0&T2&T3&T4 Ú ùT0&T1 Ú
Ú ùРгА(16)&РгВ(16)&T0
|
Y2
|
РгВ:=В |
X2 |
T0&ùT2&ùT3&(ùT4 Ú ùT5) Ú Ú T0&ùT1 Ú РгА(16)&ùРгВ(16)&ùT0 |
Y3 |
СММ:=0 |
X3 |
T0=0 |
Y4 |
F1:=0 |
X4 |
СМП=0 |
Y5 |
F2:=0 |
X5 |
Z0&ùZ1 Ú ùZ0&Z1 |
Y6 |
СМП:=РгА(16:21)+ ù РгВ(16:21)+1 |
X6 |
Z0&Z1 Ú ùZ0&ùZ1 |
Y7 |
СММ:=РгА(0:15) |
X7 |
ùF1&T0 |
Y8 |
СМП:=РгА(16:21) |
X8 |
F1&ùT0 |
Y9 |
СММ:=РгВ(0:15) |
|
|
Y10 |
СМП:=РгВ(16:21) |
|
|
Y11 |
РгА(0:15):=R1(РгА(0).РгА(0:15)) |
|
|
Y12 |
СМП:=СМП+1 |
|
|
Y13 |
РгВ(0:15):=R1(РгВ(0).РгВ(0:15)) |
|
|
Y14 |
СМП:=СМП-1 |
|
|
Y15 |
СММ:=РгА(0:15)+РгВ(0:15) |
|
|
Y16 |
F1:=СМП(0) |
|
|
Y17 |
СММ:=R1(СММ(0).СММ(0:15)) |
|
|
Y18 |
СММ:=L1(СММ(0:15).0) |
|
|
Y19 |
F1:=1 |
|
|
Y20 |
F2:=1 |
|
|
Ti – разряды СМП, Zi – разряды СММ. Условия X5 и X6
соответствуют условиям g и d в
блок-схеме.
ГСА имеет вид:
Функциональная схема ОА имеет вид:
Раздел 3. Разработка логической схемы управляющей
части автомата.
Каждое состояния автомата кодируется двоичным числом,
равным индексу данного состояния. Например, b12 = 1100. Таблица
переходов-выходов имеет вид:
Код ABCD |
Исх. сост. |
Входной набор |
Выходной набор |
След. сост. |
0000 |
B0 |
-- |
-- |
B1 |
0001 |
B1 |
-- |
Y1…Y5 |
B2 |
0010 |
B2 |
X1 |
Y6 |
B3 |
0010 |
B2 |
ùX1&X2 |
Y6 |
B4 |
0010 |
B2 |
ùX1&ùX2&ùX3&ùX4 |
Y6 |
B5 |
0010 |
B2 |
ùX1&ùX2&ùX3&X4 |
Y6 |
B7 |
0010 |
B2 |
ùX1&ùX2&X3&ùX4 |
Y6 |
B6 |
0010 |
B2 |
ùX1&ùX2&X3&X4 |
Y6 |
B8 |
0011 |
B3 |
-- |
Y7 Y8 |
B0 |
0100 |
B4 |
-- |
Y9 Y10 |
B0 |
0101 |
B5 |
ùX4 |
Y11 Y12 |
B5 |
0101 |
B5 |
X4 |
Y11 Y12 |
B7 |
0110 |
B6 |
ùX4 |
Y13 Y14 |
B6 |
0110 |
B6 |
X4 |
Y13 Y14 |
B8 |
0111 |
B7 |
-- |
Y10 |
B9 |
1000 |
B8 |
-- |
Y8 |
B9 |
1001 |
B9 |
X5 |
Y15 Y16 |
B10 |
1001 |
B9 |
ùX5&X6 |
Y15 Y16 |
B11 |
1001 |
B9 |
ùX5&ùX6&X8 |
Y15 Y16 |
B14 |
1001 |
B9 |
ùX5&ùX6&ùX8 |
Y15 Y16 |
B13 |
1010 |
B10 |
X7 |
Y17 Y12 |
B12 |
1010 |
B10 |
ùX7 |
Y17 Y12 |
B13 |
1011 |
B11 |
X6 |
Y18 Y14 |
B11 |
1011 |
B11 |
ùX6&ùX8 |
Y18 Y14 |
B13 |
1011 |
B11 |
ùX6&X8 |
Y18 Y14 |
B14 |
1100 |
B12 |
-- |
Y19 |
B0 |
1101 |
B13 |
-- |
Y4 |
B0 |
1110 |
B14 |
-- |
Y4 Y20 |
B0 |
Граф автомата Мура имеет вид:
Из таблицы переходов-выходов можно вывести
выражения для выходных сигналов:
Из графа автомата Мура выводятся выражения для
сигналов возбуждения триггеров:
Заменим комбинации ABCD на Bi (например, B12 =
A&B&ùC&ùD) и будем минимизировать выражения в скобках.
Теперь осуществим переход в базис «И-НЕ».
Раздел 4. Оценка времени выполнения микропрограммы.
Временной граф имеет следующий вид.
В графе имеются три цикла: 8-9, 11-12, 17-21. Будем считать, что количество
итераций циклов 8-9 и 11-12 равно 5, а цикла 17-21 – 3. Таким образом, время
выполнения циклов 8-9 и 11-12, имеющих по две вершины, равно 10, а цикла 17-21
– 6. Теперь рассчитаем вероятности выполнения каждой вершины, заменив циклы
вершинами: 8-9 – Ц1, 11-12 – Ц2, 17-21 – Ц3.
Заключение.
В результате проделанной работы построена управляющая
часть операционного автомата, который умеет складывать числа с плавающей запятой.
В ходе работы приобретены навыки практического решения задач логического
проектирования узлов и блоков ЭВМ. Логическая схема автомата, построенная в
базисе «И-НЕ», содержит 52 элемента «И-НЕ», один дешифратор и 4 D-триггера.
В ходе вычисления оценки времени выполнения микропрограммы было определено, что
операция сложения двух чисел с плавающей запятой выполняется в среднем в
течение 11 тактов.
Другие работы по теме:
Методические указания Пенза 1997 удк 681 06
Рассмотрены методы проектирования цифровых устройств, выполняющихоперации с плавающей точкой, а также проектирование и моделирование микропрограммных устройств управления с жесткой и программируемой логикой. Моделирование выполняется с использованием пакета pcad на пэвм типа ibm pc
“Последовательный сумматор.”
В данной курсовой работе представлены теоретические сведения о сумматорах и их классификации. Подробно разобран последовательный сумматор и принцип его работы
Схемы для внешнего устройства
D-триггер с обратной связью, синхронный цифровой автомат, асинхронная последовательностная схема, схема блока обработки данных.
Сложение и вычитание десятичных дробей
Text Graphics СЛОЖЕНИЕ и ВЫЧИТАНИЕ ДЕСЯТИЧНЫХ ДРОБЕЙ Graphics СЛОЖЕНИЕ и ВЫЧИТАНИЕ ДЕСЯТИЧНЫХ ДРОБЕЙ: уравняйте в дробях количество знаков после запятой; запишите дроби друг под другом так, чтобы запятая была под запятой; выполните сложение (вычитание), не обращая внимание на запятую; поставьте в ответе запятую под запятой Graphics
Деление двоичных чисел
Если умножение выполняется путем многократных сдвигов и сложений, то деление, будучи операцией обратной умножению,— путем многократных сдвигов и вычитаний.
Проектирование специализированного процессора
Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический университет) Курсовая работа по курсу «Организация ЭВМ и систем» Тема: «Проектирование специализированного процессора»
Цифровые компараторы
Принцип действия цифрового компаратора. Фиксация входного напряжения на уровнях, совместимых с логическими уровнями транзисторно-логических микросхем. Схема компаратора на операционном усилителе. Структура логического элемента одноразрядного компаратора.
Разработка функциональной схемы конечного автомата
Алгоритм работы автомата Мили в табличном виде. Графический способ задания автомата. Синтез автомата Мили на Т-триггерах. Кодирование состояний автомата. Таблицы кодирования входных и выходных сигналов. Таблица переходов и выходов абстрактного автомата.
Мурастен
Му́расте́н (швед. Mora sten – мурский камень, камень из Муры) – священный камень на лугу Мура вблизи Упсалы, на котором в древности избирались шведские конунги.
Блок сложения двоичных чисел
Разработка алгоритма работы блока сложения дробных двоичных чисел в обратном модифицированном коде с фиксированной запятой. Определение состава узлов и управляющих сигналов блока по схеме электрической функциональной, описание его принципа работы.
Лабораторная работа по информатике ( практика )
Лабораторная работа 4 ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ. СТРУКТУРА АЛУ ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ ЧИСЕЛ С ФИКСИРО- ВАННОЙ ЗАПЯТОЙ Ц е л ь р а б о т ы: Изучение принципов построения и функционирования АЛУ для деления чисел с фиксированной запятой.
Лабораторная работа №11
Цель работы: Изучение правил и получение навыков составления программ с использованием сложных типов данных массивов. Задание№ 17 . Из символов произвольного предложения сформировать массив целых чисел, соответствующих порядковому номеру литер в коде ASCII. Определить максимальный элемент этого порядка.
Лаба по информатике
Министерство общего и профессионального образования РФ Владимирский Государственный Университет Кафедра УИТЭС Лабораторная работа N2 ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ АРИФМЕТИКО-
Закон Мура
Основные характеристики компьютеров улучшаются в два раза каждые два года.
Выполнение операций алгебраического сложения и сдвига в ЭВМ
Формальные правила двоичной арифметики. Операция алгебраического сложения в ЭВМ. Алгебраическое сложение в дополнительном коде. Денормализация чисел. Виды денормализации и методы устранения. Особенности округления чисел, заданных инверсными кодами.
Шифратор фамилии на основе ДПСЧ
Разработка автомата для шифрования фамилии и передачи ее по последовательному каналу передачи информации, используя в качестве устройства защиты датчик псевдослучайных чисел с последовательностью максимальной длины. Разработка автомата для дешифровки.
Компютерна схемотехніка
Міністерство освіти та науки України Одеський національний політехнічний університет Інститут комп’ютерних систем Кафедра інформаційних систем
Информация. Информационные процессы. Информационные технологии 2
Информация. Информационные процессы. Информационные технологии. Последняя четверть ХХ века характеризуется интенсификацией производственной деятельности (увеличения производительности), научной и управленческой деятельности. А это в свою очередь требует обработки большого количества информации.
Цузе Конрад
Автор модели механической вычислительной машины, в которой использовались двоичная система счисления , форма представления чисел с плавающей запятой , трехадресная система программирования и перфокарты .