- •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:
Определение характеристик озу
В качестве исходных данных должны быть известны:
- разрядность АЛУ, УУ; - объем информации, предполагаемой для хранения в ОЗУ; - быстродействие АЛУ.
Требуется определить :
- Етреб - требуемая емкость ОЗУ; - n - разрядность ячеек ОЗУ; - Тобр - длительность цикла обращения.
Для определения емкости ОЗУ необходимо знать объем информации, хранящейся в ОЗУ. Кроме того, емкость ОЗУ должна обеспечить хранение промежуточных и окончательных результатов, а также программу операционной системы. Следует иметь в виду, что определенная таким образом емкость ОЗУ является минимально необходимой.
Обычно ее увеличивают до ближайшего «круглого» значения с учетом дальнейшего совершенствования программного обеспечения СВК.
Таким образом
Етреб > Еd + Er + Eoc (12.17)
Процедура «округления» выполняется путем увеличения Етреб до величины, ближайшей к
Е = 2m > Етреб (12.18)
Разрядность ячеек ОЗУ, как правило, совпадает с разрядностью АЛУ и УУ. Поэтому принимаем разрядность ОЗУ n равной разрядности АЛУ и УУ.
Длительность цикла обращения к ОЗУ существенно влияет на быстродействие СВК в целом и АЛУ в частности. Это связано с тем, что рабочий цикл АЛУ при выполнении арифметико-логических операций предусматривает обращение к ОЗУ за операндами. Поскольку операции в АЛУ двухместные, т.е. требуют двух операндов, то приблизительно можно считать, что длительность цикла выполнения базовой операции (сложения) в АЛУ, так как при выполнении операции происходит трехкратное обращение к ОЗУ (два раза за операндами, один раз отсылка результата), и некоторое время тратиться собственно на операцию в АЛУ. Поэтому в дальнейшем полагаем
АЛУ
Тобр= Тцикла/4 , (12.19)
где Тцикла АЛУ =1/В АЛУ .
Таким образом, используя вышеизложенное, можно рассчитать основополагающие параметры устройств СВК и тем самым обеспечить формирование исходных данных для проектирования самих устройств. Следует иметь в виду, что рассчитанные таким образом параметры могут быть уточнены на следующих этапах проектирования СВК в связи с необходимостью учета ограничений по другим параметрам, таким, например, как габаритно-массовые характеристики СВК, надежность, потребляемая мощность и т.п. Однако вопросы проектирования представляют собой определенную проблему, не являющуюся целью настоящего раздела изучаемой дисциплины. Пусть необходимо определить параметры СВК по варианту 1 (приложение 12.1), следуя методике, изложенной выше.
Пример определения основных параметров вк
Рассмотрим в качестве иллюстрации к теоретическим сведениям п.12.1 пример, в соответствии с вариантом 1 (из Приложения 12.1), произведем нужные расчеты. Определим требуемое быстродействие АЛУ
А. Строим циклограмму обработки задач. Для этого согласно выражениям (12.1, 12.2), а также данным из табл.12.2 и 12.3 находим приведенную сложность всех задач смеси и общий объем приведенных операций в каждом режиме.
Таблица 12.2
Характеристика задач |
Дежурный режим |
Основной режим |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Приведенная сложность задач Рj |
1*1200+ 1,5*2800+ 12*60+ 20*180+ 1*4000+ 3*450+ 2*60+ 4*30= =15310 |
240+240+ 960+ 1000+ 300+180+ 80+100= =3100 |
1600+ 1500+ 7200+ 2000+ 1600+ 720+ 200+ 400= =15220 |
4000+ 3000+ 6000+ 7000+ 1500+ 1200+ 1000+ 300= =24000 |
65650 |
58750 |
40450 |
Общий объем приведенных операций в смеси - V |
V=15310*2 =30620 |
V=3100* 2=6200 |
V=15220* 2=30440 |
V=24000*1= =24000 |
V= 65650* 3= 196950 |
V= 58750* 2= 117500 |
V= 40450* 1= 40450 |
Объем операций в каждом режиме |
Vдр = 91260 операций сложения |
Vор=354900 операций сложения +30620 |
Таблица 12.3
Операция |
Вычи-тание |
Умно-жение |
Деление |
Отсылка в ОЗУ |
Пересылка из ОЗУ |
Передача управ-ления |
Логичес-кие операции |
… |
Специа-льные команды |
Приведенная сложность ri |
1.5 |
12 |
20 |
1 |
1 |
3 |
2 |
… |
4 |
Таблица 12.4
|
Номера задач |
|||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
||||||||||
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
|||
Сложение |
1200 |
60 |
240 |
30 |
1600 |
40 |
4000 |
400 |
3000 |
150 |
9000 |
300 |
300 |
50 |
||
Вычитание |
2800 |
40 |
160 |
20 |
1000 |
25 |
2000 |
200 |
2500 |
250 |
3000 |
100 |
900 |
90 |
||
Умножение |
60 |
15 |
80 |
10 |
600 |
15 |
500 |
50 |
1600 |
80 |
1500 |
50 |
1500 |
150 |
||
Деление |
180 |
6 |
50 |
10 |
100 |
10 |
350 |
70 |
1200 |
60 |
800 |
80 |
300 |
30 |
||
Пересылка в ОЗУ |
4000 |
200 |
300 |
60 |
1600 |
80 |
1500 |
300 |
3000 |
300 |
6000 |
600 |
6000 |
1500 |
||
Передача управления |
450 |
45 |
60 |
15 |
240 |
30 |
400 |
80 |
2700 |
90 |
350 |
70 |
2000 |
200
|
||
Логические операции |
60 |
20 |
40 |
5 |
100 |
10 |
500 |
50 |
1500 |
30 |
1500 |
150 |
1000 |
100 |
||
Специальные команды |
30 |
10 |
25 |
5 |
100 |
10 |
75 |
25 |
400 |
40 |
300 |
30 |
200 |
40 |
||
Всего команд в задаче |
396 |
155 |
220 |
1175 |
100 |
1380 |
2180 |
|||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
Номера задач |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Ed (ячеек) |
3286 |
683 |
564 |
1260 |
2587 |
920 |
1210 |
Er(ячеек) |
1600 |
1500 |
1400 |
1300 |
1200 |
1100 |
1000 |
Eoc(ячеек) |
8к |
8к |
8к |
8к |
8к |
8к |
8к |
Таблица 12.5
В таблице 12.5 обозначены: Еd – объем памяти, занимаемой данными; Er - результатами в задачах, а также Eoc -операционной системой.
Временная диаграмма обработки задач (12.1) строится в относительных временных единицах (временах выполнения операции сложения).
Б. Рассчитаем требуемое быстродействие в каждом из режимов с учетом коэффициента непроизводительных затрат, используя выражение (12.3…12.5).
4
Qдр= Vj= 30620+6200+30440+2400=91260 оп/сл;
j=1
Qоp=196959+17500+40450=354900 оп/сл;
Вдр=Qдр*Кнз/Тзнз=91260*2,5/5=45630 оп/сл;
Вор= Qор*Кнз/Тзнз=354900*2,5/5=117450 оп/сл.
Тогда Валу = mах{Вдр, Вор}=117450 оп/сл.
Определим разрядность АЛУ.
Разрядность мантиссы вычисляем, используя выражение (12.8). Тогда
n=] log2[ +1= ]log2(10-3)[ +1 = ] 3 log2 10 [ +1 =12.
Разрядность порядка вычисляем, используя выражение (12.10). Тогда
r1] 1-log2 log2 x [ =] – log2 log2 109 [ 6,
r2log2 (1+log2 x/(1-2-n)) log2 (1+ log2 109/(1-2-12))6.
Отсюда l=]max {r1 , r2 }[ =6.
Общая разрядность АЛУ с учетом знаковых разрядов z.
N=n+l+z = 12+ 6+ 4= 22 разряда.
При выполнении расчетов целесообразно составить простейшую программу, например на Бейсике .
10 x=10000
20 D1=LOG(x)/LOG(2)
30 D2=LOG(D1)/LOG(2)
40? “L>”;D2
50 N=8
60 P1= 2^N
70 P2=1/P1
80 P3=1-P2
90 P4=x/P3
100 L1= LOG(P4)/LOG(2)
110 P5=1+L1
120 L2=LOG (P5)/LOG(2)
125 ? “L”;L2
130 ?L2
140 END