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

55270. Казкові пригоди 40 KB
  Математика: продовжувати вчити дітей орієнтуватись в просторі; розв’язувати цікаві математичні задачі; формувати навички орієнтування в часі; закріплювати знання цифр у межах 10 вміння їх відшукувати на картинках; назви геометричних фігур та їхні ознаки; назви днів тижня частини доби місяців.
55272. НОВОРІЧНІ ПРИГОДИ В ЛІСІ 40 KB
  Мета: продовжити знайомити дітей із традиціями відзначання свята Нового року;підтримувати інтерес до музично-рухової творчості та художнього слова;викликати у вихованців святковий,піднесений настрій.
55273. Здоровим будь, або пригоди одного хлопчика 48.5 KB
  Мета: Розширювати знання дітей про складові здоров’я, ознаки хвороби та здоров’я, взаємозв’язок між поведінкою та здоров’ям людини. Розвивати світогляд, артистичність. Виховувати прагнення до здорового способу життя, почуття дружби і товаришування.
55274. Пригоди у королівстві Кровоносної системи 79 KB
  Мета: - продовжувати формувати уявлення про імунітет як реакцію – відповідь організму на проникнення в нього чужорідних тіл; - встановити біологічну роль імунної системи у збереженні гомеостазу; - ознайомити учнів з історією розвитку імунітету, роллю вчених (І.І.Мечников, П. Ерліх) у створені вчення про імунітет
55275. Географічне положення, історія дослідження Австралії. Рельєф і корисні копалини материка 271 KB
  Рельєф і корисні копалини материка Зміст кейсу Розділ програми Тема заняття Мета заняття Практичне завдання Режим роботи Теоретичний матеріал за темою Наочний матеріал Питання для перевірки засвоєння вивченого матеріалу Алгоритм виконання практичної частини завдання...
55276. Частини мови. Прикметник 121 KB
  Мета: повторити і закріпити прикметники; навчити учнів складати загадки, використовуючи дану частину мови; розвивати творчі здібності, естетичний смак.
55277. Богатство и своеобразие культуры Древней Руси 93 KB
  К УРОКУ РУССКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ В 9 КЛАССЕ Сообщение по теме Богатство и своеобразие культуры Древней Руси примерное направление повествования к презентации Архитектура Древней Руси Высокого уровня развития достигла архитектура. на Руси не было монументального каменного зодчества. На территории Руси известно 15 каменных храмов XI нач. В отличие от Новгорода и Киева во ВладимироСуздальской земле и ГалицкоВолынской Руси основным стройматериалом был белый камень.