Работаем по всей России
+79613381888
mail@farmastudent.com
OnlineStudHelp

ЗАПОЛНИ ФОРМУ И УЗНАЙ
ТОЧНУЮ СТОИМОСТЬ РАБОТЫ

Введен недействительный тип данных

Укажите название предмета

Введите ваше имя

Введите номер телефона!

Введен недействительный тип данных

Введите ваш емайл правильно!

Введен недействительный тип данных

Файлы: .doc, .docx, .pdf, .jpg, .png, .zip, .rar
Максимальный размер загружаемого файла: 10M

Сотни довольных клиентов и положительных отзывов за 7 лет работы!
Мы экономим ваши деньги и время, качественно выполняя свою работу!
Помощь оказывают профессионалы своего дела: преподаватели ВУЗов и кандидаты наук!

Лекция по теме: Блоки вычислительных машин и систем. Л026

Операционные блоки.

            Операционным блоком наз-ся устройства, предназначенные для выполнения заданных операций над машинными кодами.

Процессорные блоки обычно раделяют на арифметические, логические и вспомогательные. В зависимости от формы представления чисел арифметические блоки различают:

  1. для выполнения арифметических операций над числами с фиксированной запятой;
  2. для выполнения арифметических операций над числами с плавающей запятой;
  3. для выполнения операций десятичной арифметики. В зависимости от характера исп-ия аппаратных ср-в различают ОБ специализированные и универсальные (многофункциональные)

Спец-ые ОБ выполняют отдельные характерные операции или группы операций, сходные по к-л принципам. Все задаваемые операции складываются из послед-го выполнения простейших преобразований, z.B-, сдвиг числа на один разряд, передача числа из одного узла в др-ой, очистка узла от info, суммирование кодов и т.д.

Определение 1: Элементарным преобразованием, выполняемым за 1 машинный такт посредством подачи одного управляющего сигнала на одну управляющую шину одного из узлов наз-ся микрооперацией.

Определение 2: Совокупность микроопераций, выполняемых одновременно, т. е. В пределах одного машинного такта наз-ся микрокомандой.

Определение 3: Последовательность микрокоманд, обеспечивающих выполнение за определенное кол-во машинных тактов одной операции или характерной для нее части, наз-ся микропрограммной операцией, или микропрограммной частью операции.

            Рассмотрим пример ОБ ,предназначенного для чисел с плавающей запятой, представленной в модифицированном дополнительном коде.

Все узлы ОБ можно условно разделитьна три характерные части:

  1. Регистры обмена info с внешней средой;
  2. Операционные узлы;
  3. Вспомогательные узлы.
  1. Входят два входных регистра Pr1 и Pr2 и один выходной – Pr6, в кот. info

Представлены в развернутом виде,т.е. в старших разрядах порядок П а в младших – мантисса М.

  1. Операционная группа узлов предназначается для операций отдельно над порядками и над мантиссами, и включают в себя: Pr3, Pr4, PrCM и Pr7, и Pr5, а также сумматор СМ.
  2. Вспомогательные узлы на функц-ой схеме не представлены; предназначаются для выполнения вспомогат-ых микроопераций ,таких как анализ содержимого отдельных разрядов или их групп, сравнение чисел, находящихся в различных узлах между собой. Проверка различных разрядов или отдельных групп разрядов на равенство нулю и т. д.

След. микрооперации:

  1. ПЗ1,ПЗ2 (признак записи) – управляющие сигналы, открывающие вх-ые клапаны соотв. вх. Регистров, для поступающей из магистрали II-ой импульсной info.
  2. ПП1,…ПП4 (признак перезаписи) – импульсные признаки,при помощи которых info , представленная на II –ых выходах регистров b, преобразуется в импульсную и поступает в соответствующую магистраль. Причем ПП1 и ПП3 - для преобразования порядков, а ПП2 и ПП4 – для мантисс.
  3. Сигналы очистки регистров У "0"1,У"0"2, У "0"7, У "0" 5, У "0" 6. Очистка регистров Pr3,Pr4 и PrCM происходит одновременно с записью чмсла с некот-ым опережением.
  4. П1 и П2,П2 – сигналы.

Info –ым магистралям с представлением кодов в потенциальном виде, причем П2 позволяет выставить info –ую магистраль в инверсной потенц. форме.

  1. ПС (признак суммирования) подается одновременно на два вх-ых клапана сумматора и преобразует потенц. входы, поступающие на вх. Клапанов, в импульсные., причем это преобразование происходит одновременно.
  2. ПП5 (признак перезаписи) преобразует потенц-ый код на выходе PrCM в импульсный.
  3. П3 и П4 – назначение такое же,как и П1 и П2.
  4. ПП6 и ПП7 – импульсные операции, преобразующие потенц-ые коды в импульсные в нужные моменты времени.
  5. ПВ (признак выдачи) – преобразует потенц-ые коды в импульсные , передаваемые во внешнюю info-ую магистраль.
  6. +1С – операция добавления 1 к содержимому PrCM:

<PrCM> + 00,0….01

-1С – из содержимого PrCM вычитается 1:

<PrCM> +11,1…11

+1P – записи 1 в младший разряд регистра Pr5 (нужно писать +1Р,ЗП)

+1 – прибавление к содержимому регистра 1 в порядке:

<Pr6[П]> +00,0…01

-1 : <Pr6[П]> + 11,1…11

  1. СП4 – операция модифиц. арифметического сдвига на 1 разряд вправо.(П – право).

СП3: <PR3>                     СП4: <Pr4>

           → 1                                 → 1

СЛ7 – модиф. арифм. сдвиг на 1 разряд влево:

СЛ7: <Pr7>

         1 ←

Это все при естественном представлении чисел.

  1. ЗЧ – формирование знака частного от деления мантисс.

Микропрограмма операции сложения.

            В общем случае мп операции сложения состоит из следующих микропроцедур:

  1. прием операндов;
  2. выравнивание порядков операндов;
  3. сложение мантисс операндов;
  4. нормализация рез-ов сложения операндов;
  5. формирование результата в вых. Pr
  1. При приеме операндов, послед-но поступ-их на входную шину

Синхронно во времени с поставляемыми по очереди сигналами П31 и П32. При этом первый операнд фиксируется в Pr1, 2-ой – в Pr2.

  1. Процедура выравнивания порядков операндов вып-ся на основе след-их предпосылок:
    1. мантиссы чисел м. складывать лишь в том случае, если их порядки равны м/у собой.
    2. Все возможные случаи соот-ия м/у порядками можно представить тремя:

P1>P2, P1<P2, P1=P2.

      Для модифиц-го кода эти случаи можно свести к двум:

P1≥P2, P1≤P2.

      Для выравнивания соотв-ия нужно свести к одному из двух случаев.

  1. Выравнивание порядков удобно выполнять посредством сравнения их методом вычитания, т.е.

ΔP =P1-P2

            Анализируя знак числа ΔP, можно определить один из вариантов соотн-ия м/у порядками.Если ΔP<0, то это 2-ой вариант соот-ия, если ΔP>0 ,то 1-ый вариант.

  1. Обычно в качестве порядка будущей суммы берут больший порядок, при этом порядок меньшего числа увеличивают до большего. Чтобы число, имеющее при этом меньший порядок, осталось при этом неизменным по абс-ой величине.Вып-ся коррекция мантисс посредством посл-го модифицированного сдвига в сторонумл. Разрядов. Кол-во сдвигов зависит от величины ΔP.

Микропрограмма процедуры выравнивания должна содержать т. о. Следующие операции:

  1. сдвиг мантиссы на 1 разряд;
  2. получение разности порядка ΔP;
  3. уменьшение разности порядка ΔP на 1;
  4. проверка содержимого регистра, в котором хранится число ΔP на равенство нулевому числу с целью опред-ия конца цикла выравнивания порядка.

Микропрограмма выравнивания порядков.

Микрооперации с номерами 1,2,3 можно считать альтернативными циклу порядка. Но 1 и 2 означают пересылку порядков из Pr1 и Pr2 из ее частиP в соотв-ие операт-ые регистры Pr3 и Pr4. 3 – получение разности порядков ΔP посредством использ-ия сумматоров. Результат фиксируется в PrCM.

МО 4 означает анализ знаковых разрядов регистра сумматора на рав-во 1 или 0.

МО 5 или 6 - засылка в соотв. операц. регистра из одного из сх. регистров мантиссы число , имеющей меньший порядок.

МО 7,8 – сравнение содержимого PrCM , а именно, числа, стоящего справа от знаковых разрядов (абсол. знач. числа ΔP), с нулевым числом.(это чтобы определить кол-во сравнения мантисс).

МО 9,10 – модифиц-ый арифм-ий сдвиг на 1 разряд вправо мантиссы числа меньшего порядка.

МО 11,12 – уменьшение абсол-го значения разности порядков ΔP на 1.

После 11 или 12 следует возврат к 7 или 8 МО для повторения цикла выравнивания.

МО 13,14,15,16 – транспортные МО , при помощи которых больший порядок транспортируется из Pr3 или Pr4 через сумматор и PrCM, ч/з операц-ый регистр Pr7 в выходной регистр – в специально предназначенную для этого часть П.

МО 16 – пересылка содержимого Pr7 в вых-ой регистр – в часть П.

  1. Процедура сложения мантисс.

Результат сравнения PrCM[Зн]=1 или PrCM[Зн]=0 необходимо где-то запомнить (это из п.2, Мо4).             

Заканчивается пересылкой в Pr7

4 Нормализация результатов сложения.

            У полученного результата сложения мантисс могут содержаться признаки нарушения переменной представления числа. Таких признаков м. б две.

  1. переполнение разрядной сетки (нарушение нормализации влево)
  2. нерациональное размещение мантиссы в разрядной сетке.(нарушение нормализации вправо).

В первом случае искажается знак за счет переноса из старшего в младший знаковый разряд, при этом info сохраняется, и результат м. б. Нормализован посредством сдвига вправо на один разряд.

Во 2-ом случае рациональное размещение числа в разрядной сетке считается таким, когда в старшем разряде полож-го числа нах-ся «1», а у отрицательного числа –«0». В этом случае нормализация выполняется сдвигами мантиссы в сторону старших разрядов до тех пор, пока в старшем разряде у полож-го числа появится «1» или же «0» –у отрицательного. Каждый такоц сдвиг влево сопровождается вычитанием «1» из числа, нах-ся в Pr7.

Микропрограмму нормализации можно представить след-м образом:

Микропрограмма нормализации

Мо1 – пересылка мантиссы суммы

Мо2 – анализ знаковых разрядов суммы

Мо3 – сдвиг мантиссы (арифм. модиф.) на 1 разряд вправо.

Мо4 – увеличение порядка полученной суммы на «1» как компенсация Мо3.

Мо5,6 – анализ старшего разряда мантиссы.

Мо7,8 – модиф. Арифм. сдвиг мантиссы влево.

Мо9,10 – уменьшение порядка суммы на 1 (компенсация Мо7,8)

5. Формирование результата в выходе Pr.

Микропрограмма операции умножения.

            Основная микропрограммная процедура операции умножения опр-ся след-ми математическими соотношениями:

A1=2ª¹ *M1

А2=2ª² М2 Þ А=А1*А2=2°

Основные процедуры – сложение порядков и умножение мантисс – применительно к рассм. нами БО умножения мантисс составить из след-их последовательностей микропрограммных процедур:

  1. прием и размещение сомножителей во вх. Регистрах;
  2. получение ∑ порядков в качестве порядка произведения;
  3. получение предварительного результата умножения мантисс;
  4. коррекция предварительного результата умножения в зависимости от знака множителя;
  5. нормализация полученногопроизведения мантисс;
  6. формирование результата в выходном регистре.
  1. В результате выполнения процедуры размещения сомножителей множитель располагается в Pr1,а множимое- в Pr2.
  2. Процедура сложения порядков содержит микрооперации передачи порядков в операц. Регистры Pr3 и Pr4, сложение их содержимого при помощи сумматора и транспортировку результата.
  3. Процедура умножения мантисс определяется на основе следующих предпосылок:

Младшие разряды хранятся в Pr множителя, а старшие – в сумматоре.

1,2,3 – схема точного перемножения; недостатки – удвоенная разрядность.

-3 : результат сложно вывести.

  1. Схема приближенного умножения; точность в пределах веса младшего разряда. Здесь можно умножать и со старших разрядов.

Будем считать, что в нашем операц. блоке исп-ся схема №4.

Задание:

Составить еще 4 схемы умножения на основе 2-ой модели умножения различных чисел (со старших разрядов).

В общем случае микропрограмма умножения мантисс м. б. Представлена следующим образом:

Микропрограмма умножения мантисс.

1 –очистка Pr7;

2,3 – подготовка к основному циклу.

4 –анализ младшего разряда множителей;

5 – подсуммирование к неполному произведению частных слагаемых;

6 – транспортировка очередного рез-та сложения из PrCM в Pr7.

7 – модифицированный сдвиг вправо на 1 разряд неполного произведения,     которое формируется в Pr7;

8 - модифицированный сдвиг вправо на 1 разряд множителя с целью анализа очередного разряда множителя;

9 – счетчик цикла, который обеспечивает повтор цикла n раз, если содержимое очередного разряда множителя – 1, то выполняется полный цикл, включающий микрооперации от 5 до 9, если содержимое очередного разряда множителя – 0, то выполняется короткий цикл, включающий микрооперации 5 и 6.

Пример. Рассмотрим пример получения произведения мантисс

М1=11,01001 (Pr3);              

М2=00,10001 (Pr4).

№ цикла

№ МкОп

Обозн. МкОп

<Pr3>

<Pr7>

Примечания

     

11,01001

00,00000

 

I

4

Pr3[M⋀]=

   

Полный цикл

00,10001

+00,00000

   ¯¯¯¯¯¯¯

00,10001

5

     

6

   

00,10001

7

   

00,01000

II

8

 

11,10100

 

Короткий

цикл

4

Pr3[M⋀]=

   

7

   

00,00100

8

 

11,11010

 

III

4

Pr3[M⋀]=

   

Короткий

цикл

7

   

00,00010

8

 

11,11101

 

IV

4

Pr3[M⋀]=

   

Полный цикл

00,10001

+00,00010

   ¯¯¯¯¯¯¯

00,10011

5

     

6

   

00,10011

7

   

00,01001

8

     

V

4

Pr3[M⋀]=

   

Короткий

цикл

7

   

00,00100

8

 

11,11111

 
  1. Процедура коррекции заключается в прибавлении к предварительному результату умножения инверсного значения множимого в дополнительном коде, если знак множителя отрицательный.Если же знак множителя является положительным числом, то коррекция не выполняется, а предварительный результат умножения мантисс является окончательным вместе со своим собственным знаком.

М2 = 11,01111

11,01111

+

00,00100

¯¯¯¯¯¯¯¯

11,10011 – окончательный результат перемножения мантисс.

  1. Нормализация произведения выполняется по стандартной процедуре нормализации результата.
  2. При формировании мантиссы в выходном регистре выполняется транспортировка откорректированной мантиссы в выход. Pr6.

Задание :

  1. Составить мк. Программу коррекции произведения мантисс.
  2. Выполнить умножение мантисс, поменяв местами числа в рассм. примере.
  3. Подсчитать погрешность выч-и рез-та перемножения мантисс в рассмотр. Примере и в примере заданном
Сбербанк VISA Яндекс Деньги QIWI WebMoney Золотая Корона Терминалы robokassa МТС Билайн Мегафон