Разработка программно-вычислительного комплекса, предназначенного для разработки эффективных форматов микрокоманд для различных способов микропрограммирования - Дипломная работа

Функция любого управляющего автомата - генерирование последовательности управляющих слов (микрокоманд), определенной реализуемым алгоритмом с учетом значений осведомительных сигналов. Если заранее разместить в запоминающем устройстве все необходимые для реализации заданного алгоритма (группы алгоритмов) микрокоманды, а потом выбирать их из памяти в порядке, предусмотренном алгоритмом (с учетом значения осведомительных сигналов), то получим управляющий автомат, структура которого слабо зависит от реализуемых алгоритмов, а поведение в основном определяется содержимым запоминающего устройства. При проектировании управляющего автомата с программируемой логикой (УА) необходимо выбрать формат (форматы) микрокоманд (микрокоманды), способы кодирования микроопераций и адресации микрокоманд. Выбор способа кодирования определяется требованиями к объему хранимых микрокоманд, быстродействию автомата, а также данным о количестве различных МК и МО в микропрограмме и ее структуре (степени разветвленности алгоритма). Во втором разделе дается обзор литературных источников, включающий общие сведения об управляющих автоматах, построенных на основе принципа программируемой логики, способах адресации микрокоманд, перечислены алгоритмы кодирования операционной части.Программно-вычислительный комплекс должен следовать главным целям: - кодирование набора микрокоманд с указанным списком микроопераций различными видами микропрограммирования;Входные данные представлены списком микрокоманд и входящих в нее микроопераций, перечисленных через запятую.Конечная цель проектирования - создание программно-вычислительного комплекса, реализующего алгоритмы оптимизации структуры операционной части микрокоманд и вывод статистических данных на экран. Выходные данные представляют собой следующее: - список исходных незакодированных микроопераций;В основе идеи микропрограммирования (использования принципа «программируемой» логики) лежит тот факт, что для инициирования любой микрооперации (МО) или их совокупности достаточно сформировать управляющее двоичное слово, в котором каждый бит соответствует одному управляющему сигналу, инициирующему конкретную МО. Последовательность МК, реализующих определенный алгоритм функционирования управляющего автомата (УА), образует микропрограмму (МП) [1]. Характерной особенностью УА с программируемой логикой является хранение МП в специализированном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), называемом памятью микропрограмм (ПМП). Обобщенная структура УА с хранимой в памяти логикой изображена на рисунке 2.1. Запуск микропрограммы выполнения того или иного вычислительного процесса осуществляется в результате подачи на РАМК «начального адреса» МП (адреса первой микрокоманды конкретной МП) и последующего выбора текущей МК по сигналу ЧТМК (чтение МК).Каждая операторная вершина должна реализоваться в один такт машинного времени, причем после операторной вершины в ГСА может следовать: - операторная вершина; В первом случае осуществляется безусловный переход к следующей микрокоманде, и адрес этой единственной микрокоманды (А1) должен размещаться в поле адреса выполняемой микрокоманды [3]. В поле адреса микрокоманды следует разместить: - номер х логического условия, по значению которого осуществляется выбор; адрес А1 микрокоманды, которая будет выполняться, если указанное условие истинно; адрес АО микрокоманды, которая будет выполняться, если указанное условие ложно.При горизонтальном способе кодирования МО (рисунок 2.4) под каждый управляющий сигнал yi (i=1, 2,…, m) в операционной (М) части МК выделяется один (свой) двоичный разряд, что позволяет в рамках одной МК формировать любые сочетания управляющих сигналов. ФСМО для такого способа кодирования обладает наименьшей стоимостью и минимальным временем срабатывания.При вертикальном способе кодирования (рисунок 2.5) каждой различимой совокупности МО, включенной в ту или иную МК, присваивается позиционный код минимальной длины , где - количество различимых по операционной части МК. ФСМО в этом случае представляет собой комбинационную схему (КС), реализующую m булевых функций от k переменных.При горизонтально-вертикальном способе кодирования МО (рисунок 2.6) все множество МО разбивается на подмножества, в каждое из которых включаются только несовместимые по времени исполнения МО. Внутри каждого подмножества сигналы управления кодируются вертикальным способом. Подмножества в операционной части МК располагаются по горизонтальному принципу. Расшифровка кодов МО осуществляется ФСМО, представляющим собой R дешифраторов (по одному на каждое выделенное подмножество МО).При вертикально-горизонтальном способе кодирования (рисунок 2.7) все множество МО также делится на подмножества, однако в каждое подмножество включаются только те МО, которые связаны между собой отношением совместимости по времени исполнения (встречаются вместе хотя бы в одной МК). Для всех этих подмножеств выделяется в операционной части МК одно поле М3, длина которого определяется максимальным количеством МО в подмножес

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Цель проектирования

1.2 Описание исходных данных

1.3 Описание выходных данных

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 Общие сведения об управляющих автоматах (УА), построенных на основе принципа программируемой логики

2.2 Адресация микрокоманд

2.3. Алгоритмы кодирования операционной части

2.3.1 Горизонтальное кодирование

2.3.2 Вертикальное кодирование

2.3.3 Горизонтально-вертикальное кодирование

2.3.4 Вертикально-горизонтальное кодирование

2.4 Оценка трудоемкости при кодировании различными способами

3. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

3.1 Принцип конечной цели

3.2 Принцип единства

3.3 Принцип связности

3.4 Принцип модульности

3.5 Принцип иерархии

3.6 Принцип функциональности

3.7 Принцип развития

3.8 Принцип централизации и децентрализации

3.9 Принцип учета неопределенности и случайностей

4. ВАРИАНТНЫЙ АНАЛИЗ

4.1 Оценка критериев (второй уровень иерархии)

4.1.1 Синтез локальных приоритетов для матрицы парных сравнений 2-го уровня

4.1.2 Исследование на согласованность матрицы парных сравнений 2-го уровня

4.1.3 Анализ результатов оценки критериев

4.2 Оценка альтернатив (третий уровень иерархии)

4.2.1 Критерий «Быстродействие»

4.2.2 Критерий «Сложность реализации программы»

4.2.3 Критерий «Длина операционной части МК»

4.2.4 Критерий «Объем занимаемой памяти»

4.2.5 Критерий «Сложность реализации ФСМО »

4.2.6 Анализ результатов оценки альтернатив

4.3 Синтез глобальных приоритетов

4.4 Количественные оценки вкладов критериев в конечный результат

5. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЕКТА

6. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

6.1 Общие сведения

6.2 Структура программно-вычислительного комплекса

6.2.1 Класс Form1

6.2.2 Класс Graf

6.2.3 Класс Program

6.2.4 Класс PERMUTATIONSWITHREPETITION

6.2.5 Класс Statistic

6.3 Описание основных алгоритмов

6.3.1 Алгоритм Брона - Кербоша

6.3.2 Алгоритм поиска минимального покрытия

6.3.3 Алгоритм минимизации логических функций методом Квайна

7. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА

7.1 Горизонтальное кодирование

7.2 Вертикальное кодирование

7.3 Горизонтально-вертикальное кодирование

7.4 Вертикально-горизонтальное кодирование

7.5 Другие тестовые примеры

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

8.1 Маркетинговые исследования программного продукта

8.1.1 Исследования программного продукта

8.1.2 Сегментирование рынка

8.1.3 Обоснование выбора метода ценообразования

8.2 Определение затрат на проектирование программного продукта

8.2.1 Расчет трудоемкости

8.2.2 Расчет себестоимости часа машинного времени

8.3 Формирование цены предложения разработчика

8.4 Расчет капитальных затрат

8.5 Расчет эксплуатационных расходов

8.6 Оценка эффективности проектируемого программного продукта

9. ОХРАНА ТРУДА

9.1 Анализ условий труда лаборанта

9.1.1 Краткая характеристика помещения и выполняемых работ

9.1.2 Планировка и размещение оборудования и рабочих мест

9.1.3 Микроклимат рабочей зоны

9.1.4 Шум и вибрации

9.1.5 Освещение

9.1.6 Электро- и пожаробезопасность

9.1.7 Статическое электричество и излучение

9.1.8 Эргономика и техническая эстетика

9.2 Проектирование естественного освещения производственных помещений

9.2.1 Расчет естественного освещения

10. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

10.1 Вводная часть

10.2 Расчетная часть

10.3 Выводы и мероприятия по защите сотрудников университета

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А - ТЕКСТ ПРОГРАММЫ