Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Разработка вычислительного устройства

8233
знака
4
таблицы
6
изображений

Разработать вычислительное устройство, выполняющее следующие операции:

·     изменение знака числа

·     деление чисел

Числа представлены в формате с плавающей точкой с разрядностью 18+6.

 

Описание структурной схемы устройства с ее обоснованием

Структурная схема устройства представлена на рисунке 1. Она состоит из двух частей. Первая часть схемы, в состав которой входят регистры Ao и Bo и сумматор, предназначена для работы с порядками чисел. Вторая часть схемы, состоящая из регистров Am, Bm и Z, мультиплексора, сумматора и компаратора предназначена для работы с мантиссами чисел.

При выполнении операции деления используется два числа - A (делимое) и B (делитель). Число A хранится в регистрах Ao и Am соответственно порядок и мантисса. Число B хранится в регистрах Bo и Bm соответственно порядок и мантисса.

В начале работы делимое A заносится в регистры: мантисса в регистр Am с помощью сигнала Y3, порядок в регистр Ao - Y4, а делитель B: мантисса в регистр Bm (Y5), порядок в регистр Bo (Y6). Мантисса делимого A сдвигается влево путем косой передачи из регистра Am в сумматор. Делитель B поступает в сумматор SM из регистра Bm в прямом или обратном кодах (Y9). Дополнительный код делимого образуется в SM за счет подсуммирования обратного кода делимого B сигналом “+1SM” (Y10).

Цифры частного Zi, определяемые по знаку частичных остатков в регистре Am, фиксируются в регистре Z  путем последовательного занесения их в младший разряд регистра Z (Y7) и сдвига содержимого регистра Z (Y8).

Порядок частного определяется вычитанием порядков на SM путем подачи обратного значения порядка делителя из регистра Bo и фиксации результата в регистре Bo.

При выполнении операции изменения знака используется одно число. Число записывается в регистр Bm (Y5) и подается на сумматор SM в обратном коде (Y9) и записывается в регистр Am (Y3) с предварительным подсумированием единицы в сумматоре (Y10).

Рисунок 1

Описание блок-схемы алгоритма выполнения операций и ее микропрограммной реализации.

Блок-схема выполнения операций представлена на рисунке 2.

В начале работы гасится выходная готовность (Y14) и проверяется входная готовность (P1). После получения сигнала входной готовности обнуляются регистры Ao и Am (Y0), Bo и Bm (Y1) и Z (Y2). Далее проверяется код операции (P2) для определения дальнейших действий.

Операция изменения знака числа - ветвь один.

Записываем исходное число в регистр Bm (Y5). Передаем на SM его обратный код с подсуммированием единицы младшего разряда (Y10). Данные с SM записываем в регистр Am (Y3). После этого устанавливаем выходную готовность (Y13) и заканчиваем работу.

Операция деления чисел - ветвь два.

Производим запись: мантиссы делимого в регистр Am (Y3), порядка делимого в регистр Ao (Y4) и мантиссы и порядка делителя в регистр Bm (Y5) и Bo (Y6) соответственно. Вычисляем разность порядков чисел путем сложения первого порядка с обратным кодом второго (Y11) и сохраняем результат в регистре Bo (Y6). Проверяем равенство делителя нулю (P3). Если делитель равен нулю, то сигнализируем об ошибке аргументов и устанавливаем выходную готовность (Y13). Если делитель не равен нулю, тогда деление возможно и начинается цикл поразрядного получения мантиссы частного. На SM передается сдвинутое косой передачей в сторону старших разрядов делимое и обратный код делителя (Y9) с подсуммированием единицы младшего разряда (Y10). С выхода SM частичный остаток заносится в регистр Am (Y3). Цифра модуля частного вычисляется как сумма по модулю два знаковых разрядов частичного остатка и делителя и заносится в предварительно сдвинутый на один разряд влево (Y8) регистр Z (Y7). Проверяем счетчик чисел (P4). Если он не равен нулю, продолжаем цикл по определению разрядов частного. Если счетчик равен нулю, то мы определили все разряды частного, и переходим к нормализации результата. Если число не нормализовано (P6), то производим сдвиг Z в сторону старших разрядов (Y8) и уменьшение порядка (Y12). После нормализации числа устанавливаем выходную готовность и заканчиваем работу.

Для реализации устройства используется управляющий автомат с выделенной адресной памятью, его схема изображена на рисунке 3, в таблице 1 представлены состояния его переходов, в таблице 2 управляющие сигналы и в таблице 4 описаны префиксные функции.

Рисунок 2


ПЗУ А

Адреса памяти

Условия переходов

Код ПФ

Адреса переходов

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 *

Таблица 1

Y0

Обнуление регистров Ao и Am

Y1

Обнуление регистров Bo и Bm

Y2

Обнуление регистра Z

Y3

Запись в регистр Am

Y4

Запись в регистр Ao

Y5

Запись в регистр Bm

Y6

Запись в регистр Ao

Y7

Запись разряда частного в регистр Z

Y8

Сдвиг регистра Z в сторону старших разрядов

Y9

Выбор операции в сумматоре

Y10

Подсуммирование 1 в сумматоре

Y11

Разность порядков

Y12

Уменьшение порядка частного в регистре Bo

Y13

Установка выходной готовности

Y14

Гашение выходной готовности

Таблица 2

Рисунок 3

Функция Значение

P1

Входная готовность

P2

Код операции

P3

Признак равенства 0 делителя

P4

Конец деления

P5

Знак числа в регистре Am

P6

Признак нормализации

P7

Знак числа в регистре Bm

Таблица 3

На рисунке 4 представлена связь управляющего автомата с операционным автоматом.

Рисунок 4

 

Числовые тестовые примеры выполнения операций с пояснениями

Пусть X=11010111*23, Y=1101*22. Найти частное от деления X/Y.

Все действия выполняются в устройстве в следующей последовательности:

0.1101111 Прямой код делимого Частное X/Y
+ 1.0011 Дополнительный код делителя
0.0000 Остаток положительный 1
0.0000 Остаток сдвинут влево на один разряд
+ 1.0011 Дополнительный код делителя
1.0011 Остаток отрицательный 10
0.0111 Остаток сдвинут влево на один разряд
+ 0.1101 Прямой код делителя
1.0100 Остаток отрицательный 100
0.1001 Остаток сдвинут влево на один разряд
+ 0.1101 Прямой код делителя
1.0110 Остаток отрицательный 1000
0.1101 Остаток сдвинут влево на один разряд
+ 0.1101 Прямой код делителя
1.1010 Остаток отрицательный 10000

Одновременно вычисляется порядок частного следующим образом:

pc = px - py = 0.011 - 0.010 = 0.001

 

Описание функциональной схемы устройства.

Функциональная схема устройства представлена на рисунке 5.

Функциональная схема реализует схему работы с мантиссами.

Используемый мультиплексор 2´1 на вход которого подается число в прямом и дополнительном коде и в зависимости от ситуации выбирается одно из двух чисел. В процессе работы осуществляется контроль делителя на равенство нулю, поэтому используемый мультиплексор должен иметь стробируемый вход.

Сумматор складывает числа, которые пришли с выхода мультиплексора и регистра Am, результат переписывается в регистр Am, который запоминает это число, сдвигает его влево в сторону старших разрядов и снова передает его на сумматор.

Так же старший разряд регистра подается на результирующий последовательно параллельный регистр Z, в котором происходит накопление результата. После определение результата, полученное число надо нормализовать и поэтому результирующий регистр кроме последовательного входа и параллельного вывода должен осуществлять сдвиг числа влево в сторону старших разрядов.

Рисунок 5

 

Краткое описание принципиальной схемы

Принципиальная схема устройства представлена на рисунке 6.

Два числа поступают на сумматор, который их суммирует и передает результат на регистр. В качестве сумматора используется микросхема К555ИМ6, а в качестве регистра К155ИР13 и К555ИР11 которые отличаются только разрядностью. Старший разряд регистра поступает на вход результирующего последовательно – параллельного регистра, в котором накапливается результат. В данной схеме в качестве результирующего регистра используется микросхема К531ИР24.

Рисунок 6

Заключение

В данной курсовой работе было разработано вычислительное устройство, выполняющее следующие операции:

·     Нахождение абсолютного значения числа.

·     Деление чисел в формате с плавающей запятой.

Построен алгоритм обработки чисел. Расписаны управляющие сигналы и префиксные функции. По имеющемся данным построена функциональная схема устройства. Также была построена принципиальная схема указанной части устройства, в которой были использованы конкретные микросхемы. Приведен тестовый пример выполнения операций.


Информация о работе «Разработка вычислительного устройства»
Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 8233
Количество таблиц: 4
Количество изображений: 6

Похожие работы

Скачать
10854
13
11

... лекций. Основное внимание при выполнении курсового проекта обращается на умение принимать технические решения и обосновывать их. Объектом курсового проектирования является специализированное вычислительное устройство, включающее процессор и запоминающее устройство. Процессор проектируется для заданного списка команд и должен удовлетворять заданным требованиям технического задания. 2.Задание   ...

Скачать
98605
12
0

... руб. Изготовление печ.платы 2 0,9 15,85 14,27 1,43 15,70 Сборка 4 1,18 20,19 23,82 2,38 26,20 Монтаж 4 2,46 20,19 49,67 4,96 54,63 Наладка 5 0,8 21,20 16,96 1,70 18,66 ИТОГО: 104,72 10,47 115,19 Таблица 4 Плановая канкуляция для зарядного устройства на микроконтроллере PIC12F675 Статьи затрат Сумма затрат (руб.) Обоснование Расчета 1.Сырье и ...

Скачать
99590
7
0

... фонд и фонд занятости. С = 58922,23 + 298,39 + 298,39 = 59519,0 тенге. Сводная смета затрат на проведение разработки на тему “Применение программного комплекса Electronics Workbench для моделирования работы радио электрических устройств” приведена в таблице. Таблица 4.4 - Сводная смета затрат на проведение разработки Наименование статей затрат Сумма, тенге 1. Затраты на материалы 2165 ...

Скачать
18755
8
1

... 196 Вых1 191 193 195 197 Вых2 192 194 196 198 6. Алгоритмы получения описаний Процедуры получения описаний схем блоков устройства контроля формализованы в виде алгоритмов составления таблиц. Таблицы представляются двухмерными массивами данных. Для разработки алгоритмов были выполнены: ·     Обобщение содержания таблиц, с помощью выделения среди ее чисел ключевых данных и выражения ...

0 комментариев


Наверх