- •1. Освоить практически возможности алгоритмов перевода чисел с использованием различных систем счисления. 5
- •2. Научиться применять способы выполнения арифметических операций с применением машинных кодов чисел. 5
- •3. Приобрести навыки практической работы с информацией во внутримашинном представлении. 5
- •1. Закрепление теоретических знаний по теме занятия. 106
- •Пз№1. Выполнение арифметических операций над числами в эвм Цель занятия:
- •Освоить практически возможности алгоритмов перевода чисел с использованием различных систем счисления.
- •Научиться применять способы выполнения арифметических операций с применением машинных кодов чисел.
- •Приобрести навыки практической работы с информацией во внутримашинном представлении. Теоретические сведения
- •Числа в системах счисления
- •Частные правила перевода
- •Арифметические действия над числами
- •Машинные коды чисел
- •Операции над машинными кодами чисел
- •Задания для работы на занятии:
- •Контрольные вопросы
- •Задание на самоподготовку:
- •Список литературы:
- •1.Освоить практически различные способы минимизации логических функций.
- •2.Научиться применять различные способы решения задач по минимизации логических функций.
- •3.Приобрести навыки практической работы по использованию различных способов минимизации логических функций.
- •Расчетный метод
- •Табличный метод
- •Задание для работы на занятии
- •Законы алгебры логики, следствия из них
- •Свойства элементарных функций.
- •Логические элементы
- •Синтез и анализ логических схем без памяти Синтез логических схем без памяти
- •Выводы:
- •1. Закрепление теоретических знаний по теме занятия;
- •2. Приобрести навыки анализа различных способов представления информации в эвм;
- •3. Совершенствование практических навыков оценки характеристик эвм.
- •Отображение чисел в разрядной сетке эвм.
- •Представление других видов информации
- •Методические рекомендации по подготовке к занятию
- •Задания для работы на занятии:
- •Разрядная функциональная группа
- •Озу типа 2d
- •Алгоритм функционирования озу типа 2d Выполнение операции "Запись";
- •Выполнение операции "Считывание";
- •Озу типа 3d
- •Постоянные зу
- •Определение основных параметров зу
- •Задание для работы на занятии:
- •Задание на самоподготовку
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Пз №6. Составление алгоритмов и микропрограмм работы алу Цель занятия:
- •Краткие теоретические сведения
- •Запросы прерывания
- •Структура арифметико – логического устройства
- •Алгоритм работы алу при сложении n двоичных чисел с фиксированной запятой в дополнительном коде
- •Алгоритм работы алу при умножении чисел с фиксированной запятой
- •Задание для работы на занятии:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Задание на самоподготовку:
- •Литература:
- •Пз №7. Составление алгоритмов и микропрограмм работы устройства управления Цель занятия:
- •Краткие теоретические сведения об уу цвм
- •Алгоритм работы микропрограммного уу при выполнении операций сложения и умножения.
- •Методические рекомендации:
- •Задание для работы на занятии:
- •Задание для работы на самоподготовке:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Пз №8. Разработка модулей памяти на бис
- •Закрепление теоретических знаний по теме занятия.
- •Краткие теоретические сведения о структуре памяти эвм
- •Разработка модулей памяти на бис зу
- •Задание для работы на занятии:
- •Задание на самоподготовку:
- •Контрольные вопросы:
- •Приобретение навыков решения задач, связанных с составлением отдельных микрокоманд (микроинструкций) для мпк к589.
- •. Приобретение навыков решения задач, связанных с разработкой алгоритмов и микропрограмм для мпк к589.
- •Проверка степени усвоения материала практического занятия (выполнение курсантами заданий по вариантам).
- •Методические рекомендации по проведению занятия:
- •Вопросы для контроля и самоконтроля: Проверка степени усвоения лекционного материала (устно) и уровня подготовленности курсантов к занятию (летучка).
- •Вопросы для проведения письменного контроля:
- •Задание на самоподготовку:
- •Литература:
- •Система микроопераций микропроцессора к589
- •Пз №10 решение задач разработки аппаратных средств специализированных вычислительных комплексов. Цель занятия:
- •Задание для работы на занятии.
- •Задача №1
- •Краткий теоретический материал по задаче №1
- •Предварительный выбор типов смпк.
- •Расчет цикла работы об
- •Временные характеристики смпк
- •Расчет надежностных характеристик об и аппаратных затрат для его реализации.
- •Сравнительная оценка характеристик об и окончательный выбор типа смпк и структуры об смп
- •Разработка временной диаграммы функционирования об.
- •Пример решения подзадач 1…5
- •Заданные характеристики об
- •Задача №2
- •Краткий теоретический материал по задаче №2
- •1.Обоснование и выбор структурной схемы.
- •2. Построение функциональной схемы.
- •3.Построение принципиальной схемы
- •Разработка структурной, функциональной и принципиальной схем об смп
- •Методические рекомендации:
- •Контрольные вопросы:
- •Задание на самоподготовку:
- •Список литературы:
- •Режимы работы вс
- •Алгоритмы планирования работы вс в различных режимах
- •Алгоритм планирования вычислительного процесса вс, работающей в режиме однопрограммной пакетной обработки
- •Алгоритм планирования вычислительного процесса вс, работающей в режиме классического мультипрограммирования
- •Задание для работы на занятии:
- •Методические рекомендации:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Расчет основных параметров алу.
- •Определение требуемого быстродействия алу.
- •Определение разрядности алу с фиксированной запятой.
- •Определение разрядности алу с плавающей запятой.
- •Определение характеристик озу
- •Пример определения основных параметров вк
- •Определим структуру и формат команд уу.
- •Регистр команд
- •Регистр базы
- •Определим характеристики озу.
- •Задание для работы на занятии.
- •7. Доложить о результатах расчетов преподавателю, ответить на контрольные вопросы. Методические указания:
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы:
Пз №10 решение задач разработки аппаратных средств специализированных вычислительных комплексов. Цель занятия:
Закрепить знания по составу и структуре секционных микропроцессоров (СМП);
Приобрести практические навыки решения задач по выбору состава и структуры операционного блока (ОБ) СМП, разработке структурной, функциональной и принципиальной электрических схем ОБ в соответствии с требованиями ЕСКД.
Задание для работы на занятии.
Выбрать тип СМПК и разработать структурную, функциональную и принципиальную электрические схемы ОБ СМП.
Задача №1
Выбрать тип СМПК,структуру ОБ СМПК и разработать временную диаграмму цикла выполнения арифметических операций в ОБ СМП.
Краткий теоретический материал по задаче №1
Задача разработки аппаратных средств СВК в общем случае может быть решена путём последовательного решения двух основных подзадач:
Выбор состава устройств и структуры СВК.
Разработка отдельных устройств СВК и их комплексирование.
Несмотря на то, что состав устройств и структура СВК могут меняться в зависимости от специфики решаемых задач, разработка операционного блока микропроцессоров СВК выполняется в любом случае.
Как правило, МПК БИС однокристальных МП не используются для построения быстродействующих устройств обработки ввиду ограничений на увеличение разрядности и изменение системы команд. Очевидно, что увеличение разрядности обеспечивает повышение точности обработки данных, а модификация системы команд – адаптацию СВК к конкретной сфере применения. В связи с необходимостью учета этих факторов реализация СВК как правило осуществляется на основе процессорных секций СМПК.
Основными модулями СМП являются: модуль операционного устройства (операционный блок), модуль управления памятью микропрограмм, модуль
микропрограммной памяти и модуль обмена с устройствами ввода - вывода.
Задача разработки ОБ является одной из наиболее часто решаемых и обычно включает следующие подзадачи:
1. Предварительный выбор типов СМПК, соответствующих требованиям задания на разработку.
2. Расчет цикла работы ОБ для выбранных типов СМПК и структур (вариантов их использования без схемы ускоренного переноса (СУП) и с СУП) ОБ СМП.
3. Расчет надежностных характеристик ОБ и аппаратных затрат для его реализации.
4. Сравнительная оценка характеристик ОБ для различных типов СМПК и окончательный выбор типа СМПК и структуры ОБ СМП.
5. Разработка временной диаграммы функционирования ОБ.
6. Разработка структурной, функциональной и принципиальной электрических схем ОБ.
Подзадачи 1…5 фактически составляют задачу, решаемую в данном случае. Решение подзадачи 6 будет рассмотрено далее.
Рассмотрим особенности решения каждой из подзадач 1…5.
Предварительный выбор типов смпк.
Выбор осуществляется в соответствии с заданием на разработку ОБ с учетом следующих факторов :
а) технологии изготовления СМПК (КМОП, И2Л, р – МОП, ТТЛШ);
б) условий эксплуатации СМП (интервала рабочих температур, относительной влажности, атмосферного давления, вибрации и т. п.).
Конечно, прежде всего необходимо выбрать такие типы СМПК, технология изготовления которых соответствует заданной, поскольку при этом отпадает необходимость решения задачи сопряжения различных БИС СМП на логическом, электрическом и временном «уровнях».
Учет условий, в которых будет эксплуатироваться СМП, оказывает немаловажное значение на характеристики надежности его функционирования. Основные характеристики СМПК, изготовленных по технологии ТТЛШ, приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Основные характеристики СМПК
Серия БИС МПК |
Наименование |
Обозначение |
Разрядность, бит |
Число выводов |
Мощность, Вт |
Быстродействие, нс |
Интенсивность отказов, 1/час (λ) |
УГО |
К589 |
Центральный процессорный элемент |
К589ИК02 |
2 |
28 |
1 |
70 |
2.184*10-4 |
CPE |
Схема ускоренного переноса |
К589ИК03 |
8 |
28 |
0,6 |
20 |
1.207*10-4 |
FCC |
|
КР1802 |
Микропроцессорная секция |
КР1802ВС1 |
8 |
42 |
1,2 |
150 |
0.916*10-3 |
ALU |
КР1804 |
Микропроцессорная секция |
КР1804ВС1 |
4 |
40 |
1,2 |
100 |
1.5*10-4 |
MPS |
Схема ускоренного переноса |
КР1804ВР1 |
4 |
16 |
0,5 |
20 |
2.22*10-4 |
LAC |
При выборе типов СМПК необходимо учитывать разрядность процессорной секции, причем таким образом, чтобы требуемое «наращивание» разрядности было выполнено рационально, без излишних аппаратных затрат (например, для получения требуемой разрядности 10 рациональнее использовать 5 двухразрядных секций нежели 3 четырехразрядные процессорные секции).
Если в задании на разработку отсутствуют требования по технологии изготовления и условиям эксплуатации, то предварительный выбор типов СМПК не выполняется.