42430

Проектирование AU

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Оценить сложность полученной схемы и её быстродействие.C 0100 X 1 C 0000 0000 0000 5 R2 = R2R3 0100 1 0 X 0001 0010 0001 6 R1 = R1 1 0110 1 0 X 0000 xxxx 0000 7 R4=R41 0110 1 0 X 0011 xxxx 0011 2 R5=R1xorR3 0001 0 0 X 0000 0010 0100 Коды операций из 2 лабораторной: 0 0000 P 0011 P 1 0110 P Q 0100 P Q 0001 CIопределяет арифметическая операция или логическаяучитывание переноса F3F2F1F0 код операции F разрешение левого сдвига D сдвигаемый разряд Схема арифметического...

Русский

2013-10-29

284.5 KB

7 чел.

Лабораторная работа №5

по курсу:

«Компьютерная схемотехника»

тема: «Проектирование AU»

Выполнил: студент группы ИВ-83

НТУУ «КПИ» ФИВТ

Воробйов Виталий

ЗАДАНИЕ

На PLMT с параметром и ранее разработаных LSM и FM спроэктировать AU с сосредоточённой логикой и памятью. В AU предусмотреть схемы, генерирующие признаки результата операции, и схемы, обеспечивающие выполнение в AU многотактных операций. Провести полное описание всех копий кода операций AU. Оценить сложность полученной схемы и её быстродействие. Разработать алгоритм выполнения многотактной операции и построить цифровую диаграмму работы AU при выполнении указанной в таблице операции, где Yi – умножение по i-тому способу (I = 1,2,3,4) с формированием n или 2n – бит результата.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАРИАНТА

Номер зачётной книжки => 8322

=(8322 mod 10 + 2) mod 6 + 4 = 8 входов максимум

= 2  = 2 => Умножение 3 способом  с 2n битами результата. Числа поданы в прямом коде.

Исходя из характеристик шин FM и LSM, приходим к выводу, что структурная схема AU будет иметь следующий вид:

F>=1 – разрешение правого сдвига.

Для реализации операций умножения нам понадобится добавить в список команд сдвиги операндов влево и вправо, а также условные команды условного и безусловного перехода. Команды переходов являются управляющими и работают со счётчиком операций ICTR, поэтому при проектировании AU мы не учитываем их реализацию. Сдвиг влево с помощью P+Q (Q=P). Сдвиг вправо вводится сдвигатель SHU>. Также для работы с оперативной памятью, сверхоперативной памятью и пересылки операндов нам понадобится мультиплексор, который сможет работать с шинами результата операций, считывания из оперативной памяти, и шиной внешнего ввода данных. Спроектируем нужные нам устройства.

Проектирование мультиплексора.

Определимся, как должен работать мультиплексор. При DI =1 выдавать данные. При DI=0 выдавать ноль.

DI

D

0

NULL

1

Di

Реализуем данную функцию для однобитных шин:

Полный мультиплексор: 24 бита.

(24 PLM)

Проектирование сдвигателя

Сдвигатель в избранно й нами структуре процессора должен реализовывать необходимый для функциональной полноты команд сдвиг вправо на 1 разряд. Исходя из этого, разработаем реализуемую им функцию, таблицу истинности и логическую схему. Также создадим эту схему и реализуем ее в виде символа.

Обозначим символами E - командный сигнал, Qi – разряд шины данных, поступающих с сумматора, Q – шина данных, поступающих с сумматора, Pi – разряд шины данных, отображающих результат работы сдвигателя, P – шина данных, отображающих результат работы сдвигателя, p – разряд вытесняющийся сдвигом (сигнал подается только в случае сдвига), Qz – вносимый слева разряд при сдвиге. Приняв данные обозначения, приходим к выводу, что функция, реализуемая сдвигателем, должна иметь следующий вид:

Qi = not Fsh  Di  v  Fsh Di - 1, причем в нулевом разряде используется вносимый разряд, а p=E Q23.

Реализуем данные функции на схеме. Учтём, что в некоторых операциях нам потребуется проверка перенесённого за сетку разряда и, исходя из этого,  подключим для Q PLMT с входом E на запись и Qz как записываемый разряд. Тогда схема будет иметь следующий вид:

25 PLM (на 24 разряда  и перенос).

Сдвиг I-того бита

Символ сдвигателя

Проектирование регистра

I-тый розряд регистра


Полный регистр

24 PLM

Составление алгоритма и мнемонической программы выполнения заданного действия.

Приведем структурную схему заданного действия – умножения по 3му способу с сохранением 2n разрядов:

Блоксхема алгоритма.

Приведем цифровую диаграмму умножения для чисел с 6 разрядами.

#

C

RG1

RG2

RG3

RG4

1.1

0

010100

000000

011100

111010

Начальные значения

1.3 1.4

0

101000

000000

<-RG1.C <-RG2.0

1.7

0

111011

RG4=RG4+1

2.3 2.4

1

010000

000000

<-RG1.C <-RG2.0

2.5,2.6

1

011100

R2=R2+R3; R1=R1+O

2.7

1

111100

RG4=RG4+1

3.3 3.4

0

100000

111000

<-RG1.C <-RG2.0

3.6

0

111101

RG4=RG4+1

4.3 4.4

1

000001

110000

<-RG1.C <-RG2.0

4.5, 4.6

1

000010

001100

R2=R2+R3; R1=R1+O

4.7

1

111110

RG4=RG4+1

5.3 5.4

0

000100

011000

<-RG1.C <-RG2.0

5.7

0

111111

RG4=RG4+1

6.3 6.4

0

001000

<-RG1.C <-RG2.0

6.7

0

001000

011000

000000

RG4=RG4+1

Адреса операндов в FM:

R1 ->0000

R2 ->0001

R3 ->0010

R4 ->0011

R5 ->0100

Таблица управляющих сигналов для блоков алгоритма.

#

Операция

F3F2F1F0

CI

F<

D

AP

AQR

AQW

1

R2 = 0

0000

X

X

0

xxxx

xxxx

0001

3

R2=l[R2].0

0100

X

1

0

0001

0001

0001

4

R1 =l[R1].C

0100

X

1

C

0000

0000

0000

5

R2 = R2+R3

0100

1

0

X

0001

0010

0001

6

R1 = R1 + 1

0110

1

0

X

0000

xxxx

0000

7

R4=R4+1

0110

1

0

X

0011

xxxx

0011

2

R5=R1xorR3

0001

0

0

X

0000

0010

0100

Коды операций из 2 лабораторной:

0           -0000

P           -0011

P +1      -0110

P +Q     -0100

P Q  - 0001

CI-определяет арифметическая операция или логическая(учитывание переноса)

F3F2F1F0 –код операции

F< -разрешение левого сдвига

D- сдвигаемый разряд

Схема арифметического устройства:

FM, LSM, Сдвигатель(SHU), Регистр AC(rg), мультиплексор(mux)


Сложность схемы

Это общая сложность:

  1.  Сложность FM
  2.  Сложность LSM
  3.  Сложность сдвигателя 25 PLM
  4.  Сложность регистра AC 24 PLM
  5.  Сложность мультиплексора  2*(24PLM)

Общая задержка схемы

Это сумма задержек:

  1.  Задержка FM 
  2.  Задержка LSM
  3.  Задержка сдвигателя - 1 такт
  4.  Задержка регистра AC - 1 такт
  5.  Задержка мультиплексора - 1 такт


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21452. Линейные неоднородные дифференциальные уравнения 256.5 KB
  Линейные неоднородные дифференциальные уравнения. Будем рассматривать линейные неоднородные уравнения вида 1 Это уравнение сохраняя прежние обозначения запишем в виде Если при в уравнении 1 все коэффициенты и правая часть fx непрерывны то оно имеет единственное решение удовлетворяющее условиям где любые действительные числа а любая точка интервала . Действительно правая часть уравнения 1 В окрестности рассматриваемых...
21453. Комплексные числа. Комплексные числа являются естественным обобщением понятия вещественных чисел 392 KB
  Комплексные числа. Комплексные числа являются естественным обобщением понятия вещественных чисел. При этом числа x и y называются вещественной и мнимой частями соответственного комплексного числа z. Два комплексных числа и считаются равными между собой тогда и только тогда когда равны их вещественные и мнимые части т.
21454. Линейные однородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами 234 KB
  Линейные однородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами. Оператор L можно представить в следующем виде 1б где корни характеристического уравнения 4 их кратности. При n=2 имеем причем где корни характеристического уравнения Далее Пусть теперь при некотором: где мы...
21455. Системы линейных дифференциальных уравнений 293 KB
  Системы линейных дифференциальных уравнений. Напомним что достаточными условиями существования и единственности решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений 1 удовлетворяющего начальным условиям 2 являются: непрерывность всех функций в окрестности начальных значений; выполнение условия Липшица для всех...
21456. Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами 282 KB
  Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Итак общее решение однородной системы 1 имеет вид 6 причем векторы 7 частные решения системы 1 которые могут быть получены следующим образом. Итак решения линейно...
21457. Матричная экспонента 394 KB
  а матрица j й столбец которой есть решение системы 1а с начальными условиями т. матрица имеет вид и удовлетворяет уравнению Тогда вектор t решение системы 1а с начальным условием может быть записан в виде т. Запишем теперь jе решение уравнения 1а удовлетворяющее начальному условию где диагональная матрица вектор столбец коэффициентов и положим где матрица коэффициентов . Теперь окончательно имеем...
21458. Спектральные приборы 519 KB
  различаются методами спектрометрии приёмниками излучения исследуемым рабочим диапазоном длин волн и др. Форма отверстия в равномерно освещенном экране 1 соответствует функции f описывающей исследуемый спектр распределение энергии излучения по длинам волн . группа 2 информация об исследуемом спектре получается путём одновременной регистрации без сканирования по  несколлькими приёмниками потоков излучения разных длин волн    .
21459. Управление света светом 870.5 KB
  ставит очень амбициозную задачу создание устройств выполняющих функции управления характеристиками оптического излучения с помощью другого оптического излучения. Предлагается воспользоваться свойствами поляризованного электромагнитного оптического излучения а именно использовать эффект оптического гашения который описан например в [3]. 1 Если четвертьволновую пластинку P1 установить так чтобы её быстрая ось была ориентирована под углом к оси OX то для излучения прошедшего через пластинку P1 получим = 1 = . 2 Согласно [4]...
21460. Применение лазерного излучения для управления движением атомами и ионами 789.5 KB
  Этот эффект называется охлаждением атомов давлением лазерного излучения. Методы позволяющие с помощью лазерного излучения охлаждать атомы основаны на эффекте вязкой жидкости оптическая патока в которой атомы медленно перемещаются. При охлаждении вещества его энергия и энтропия понижаются поэтому процесс охлаждения возможен если энергия и энтропия излучения после взаимодействия с веществом повышаются.