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

72519. Олиго и полисахариды 131.5 KB
  Дисахариды Состоят из двух остатков моносахаридов, связанных гликозидной связью. Все дисахариды в кислой среде гидролизуются до моносахаридов. Восстанавливающие дисахариды мальтоза, лактоза, целлобиоза. Характерна цикло-оксо-таутомерия и мутаротация.
72520. Альфа-Аминокислоты. Пептиды. Белки 215 KB
  Белки это - важнейший класс биологических соединений. Они играют ключевую роль в клетке, присутствуют в виде главных компонентов в любых формах живой материи, поэтому по-прежнему неопровержимо определение Ф.Энгельса, что «жизнь есть способ существования белковых тел».
72521. Сущность понятия «человек» 314 KB
  Теория происхождения человека суть которой заключается в изучении процесса его возникновения и развития получила название антропогенез. Существует несколько подходов к решению вопроса о происхождении человека: Религиозная теория креационизм; теологическая.
72523. Производная 126.5 KB
  Производной функции у = fx в точке х называется предел отношения приращения функции к приращению аргумента если он существует Используется также эквивалентное обозначение и употребляется точка сверху когда речь идет о функциях времени. Производная это скорость изменения функции f при изменении аргумента x.
72525. Металлы 6.33 MB
  Знакомство с черными металлами начнем с чугуна так как чугун генетически по технологии предшествует стали определяет ее состав и в какой-то мере структуру и свойства Получение состав структура и свойства чугуна Черные металлы издавна получают так называемым пирометаллургическим способом: сначала из руд...
72526. Искусственные обжиговые каменные материалы 2.09 MB
  Таким образом получают кирпич и другие керамические изделия из глины. Характеристика глины как сырья для керамики. Превращения глины при обжиге. Да и клинописные записи из которых почерпнуты сведения о Вавилонском кирпиче сделаны на пластинках из обожженной глины они были записаны...
72527. Портландцемент – главное строительное вяжущее 586.5 KB
  Из природных смесей известняка с глиной глины 25 и более или из искусственных производственных смесей того же состава можно получать уже достаточно водостойкие гидравлические вяжущие называемые цементами. Начало современному цементу было положено также англичанином...