Большая База Рефератов - Многофункциональное арифметико-логическое устройство - бесплатно рефераты, скачать рефераты, рефераты на тему

Последние достижения в области информационных технологий привели к новым концепциям в организации производства. Ни одна фирма не может обойтись в своей работе без применения компьютеров. ЭВМ прочно входят в нашу производственную деятельность, и в настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в системах управления технологическими процессами, проектирования, научных исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т.д.

Любая форма человеческой деятельности, любой процесс функционирования технического объекта связаны с передачей и преобразованием информации. В силу универсальности цифровой формы представления информации, цифровые электронные вычислительные машины представляют собой наиболее универсальный тип устройства обработки информации.

Замечательные свойства ЭВМ – автоматизация вычислительного процесса на основе программного управления, огромная скорость выполнения арифметических и логических операций, возможность хранения большого количества различных данных, возможность решения широкого круга математических задач и задач обработки данных – делают эти машины мощным средством научно-технического прогресса.

Особое значение ЭВМ состоит в том, что впервые с их появлением человек получил орудие для автоматизации процессов обработки информации. Во многих случаях ЭВМ позволяют существенно повысить эффективность умственного труда. Внедрение ЭВМ оказало большое влияние на многие области науки и техники, вызвало процесс из математизации и компьютеризации.

Упрощенная структура ЭВМ содержит следующие основные устройства: арифметическо-логическое устройство, память, управляющее устройство, устройство ввода данных в машину, устройство вывода из нее результатов расчета и пульт ручного управления.

В данном курсовом проекте я буду рассматривать работу многофункционального арифметическо-логического устройства (АЛУ). АЛУ служат для выполнения арифметических и логических преобразований над словами, называемыми в этом случае операндами.

1 Обзор арифметико-логических устройств

Выполняемые в АЛУ операции можно разделить на следующие группы:

· Операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой;

· Операции двоичной арифметики для чисел с плавающей точкой;

· Операции десятичной арифметики;

· Операции индексной арифметики;

· Операции специальной арифметики;

· Операции над логическими кодами;

· Операции над алфавитно-цифровыми полями.

К арифметически операциям относятся сложение, вычитание, вычитание модулей («короткие операции»), умножение и деление («длинные операции»). Группу логических операций составляют операции дизъюнкции (логическое ИЛИ) и конъюнкция (логическое И) над многоразрядными двоичными словами, сравнение кодов на равенство. Специальные арифметические операции включают в себя нормализацию, арифметический сдвиг (сдвигаются только цифровые разряды, знаковый разряд остается на месте), логический сдвиг (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации.

Можно привести следующую классификацию АЛУ, которая приведена на рисунке 1.1.

По характеру использования элементов и узлов АЛУ делятся на блочные и многофункциональные. В блочном АЛУ операции над числами с фиксированной и плавающей точкой, десятичными числами и алфавитно-цифровыми полями выполняются в отдельных блоках, при этом повышается скорость работы, так как блоки параллельно могут выполнять соответствующие операции, но значительно увеличиваются затраты на оборудование. В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми же схемами, которые коммутируются нужным образом в зависимости от требуемого режима работы. По своим функциям АЛУ является операционным блоком, выполняющим микрооперации, обеспечивающие прием из других устройств (например, памяти) операндов, их преобразования и выдачу результатов преобразования в другие устройства. Арифметическо-логическое устройство управляется управляющим блоком, генерирующим управляющие сигналы, инициирующие

выполнение в АЛУ определенных микроопераций. Генерируемая управляющим блоком последовательность сигналов определяется кодом операции команды и оповещающими сигналами.

Рисунок 1.1 – Классификация АЛУ.

Обобщенная структурная схема АЛУ процессоров всех моделей может быть изображена в виде, приведенном на рисунке 1.2. В основном она содержит четыре главные составляющие:

- группу регистров Р, предназначенных для приема и размещения надлежащим образом операндов, над которыми должны производиться действия при выполнении очередной операции;

- операционную часть О, где осуществляются преобразования операндов согласно машинным алгоритмам арифметических, логических и других операций, на выполнение которых рассчитано АЛУ;

- схемы контроля К, обеспечивающие непрерывный оперативный контроль работы АЛУ, а при обнаружении систематических сигналов ошибок — его диагностику с разрешающей способностью, соответствующей возможностям системы контроля, применяемой в модели ЭВМ;

- схемы управления У, где вырабатываются управляющие сигналы УС, координирующие взаимодействие всех блоков АЛУ между собой и с другими блоками процессора, тем самым обеспечивая выполнение требуемых последовательностей микроопераций, соответствующих исполняемым операциям.

Рисунок 1.2 - Обобщенная структурная схема АЛУ процессоров.

В моделях осуществляется гибкое управление выполнением операций. Последовательность действий по исполнению каждой команды зависит от особенностей операндов и получающихся промежуточных и окончательных результатов их преобразования. Для этого в операционной части АЛУ на разных этапах выполнения операций производится анализ преобразуемой информации. Результаты его в виде ответных сигналов-признаков СП поступают на схемы управления.

На основе анализа получающихся результатов в конце исполнения определенных команд схемы управления формируют признак результата ПР, который в виде двухразрядного кода условия заносится в слово состояния программы ССП.

Переход к управлению исполнением каждой очередной команды строится по асинхронному принципу. При наличии в процессоре командной и преобразуемой

информации действия в АЛУ по выполнению следующей операции могут начинаться сразу после завершения предыдущей операции. Для этого в схемах управления АЛУ формируется сигнал конца операции СКО. Управление выполнением следующей операции начинается по сигналу начала операции СНО, вырабатываемому в схемах центрального управления процессора.

В регистры Р операнды для очередной операции выбираются либо из местной оперативной памяти (регистров общего назначения РОН или регистров для операндов с плавающей запятой РПЗ), либо из основной оперативной памяти ООП. Результаты операций из регистров АЛУ отсылаются также в РОН, РПЗ или ООП.

2 Построение структурной схемы

Рисунок 2 – Многофункциональное АЛУ.

Проектирование АЛУ включает в себя выбор кодов для представления данных, определение алгоритмов выполнения отдельных операций, структур операционных блоков и реализуемых в них наборов микроопераций. Затем производят объединение отдельных операционных блоков и соответствующих наборов микроопераций в один многофункциональный операционный блок или несколько блоков для отдельных групп операций. В многофункциональных АЛУ операции над числами с фиксированной и плавающей точками, десятичными числами и алфавитно-цифровыми полями выполняются в основном одними и теми же схемами, коммутируемыми соответствующим образом. На рисунке 2 приведена схема многофункционального АЛУ для выполнения совокупности арифметических и логических операций. Регистровая часть АЛУ, в которой размещаются операнды или результаты действий над ними, в основном состоит из 8-разрядных

регистров Рг1, Рг2, Рг21, Рг3, РгА, РгВ, РгСм и 4-разрядных — PгC, PгD, PгСч1. Кроме этого, имеется еще ряд мало-разрядных регистров и множество триггеров, не показанных на рисунке. Они предназначаются для запоминания различных кодов, сигналов, отражающих различные состояния, условия, результаты анализа преобразуемой информации, необходимые для правильного выполнения арифметических, логических и др. операций. Эти регистры и триггеры можно отнести к операционной части АЛУ, основу которой составляют сумматор См, схема СОЛО, сумматор для выполнения операций двоично-десятичной арифметики СмДес.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6

В соцсетях