Назначение, состав и структура арифметическо-логических устройств, их классификация, средства представления. Принципы построения и функционирования АЛУ ЭВМ. Создание блок-схемы алгоритма умножения, определение набора управляющих сигналов, схемное решение.
Аннотация к работе
Цель этого проекта заключается в разработке вычислительного устройства для выполнения операции умножения двоичных чисел, с фиксированной точкой со знаком, представленные в прямом коде. Исходными данными являются количество разрядов (коды чисел): Мн=4 (0.0101); Мт=6(0.101010), и алгоритм умножения: на один разряд множителя, начинается с младших разрядов множителя, со сдвигом частного произведения влево. При создании этого проекта предполагается словесно описать операции умножения, определит набор управляющих сигналов, синтезировать АЛУ (Арифметика-логическое устройство), выделить схемное решение и наконец написание микропрограмму выполнения команды умножения. Одним из способов решения проблемы с фиксированной точкой можно решить следующим способом: так как в ЭВМ операции умножения чисел с фиксированной точкой с помощью соответствующих алгоритмов сводиться к операциям сложения и сдвига.Все основные операции по преобразованию данных в ЭВМ производятся в операционных блоках, которые в большинстве случаев называются арифметическо-логическим устройством. Набор операций, выполняемых АЛУ универсальных ЭВМ, должен быть функционально полным, т.е., обеспечивать реализацию любого вычислительного алгоритма. И хотя функциональную полноту можно обеспечить очень узким набором операций, число различных операций, выполняемых в АЛУ, обычно составляет от нескольких десятков до нескольких сотен. Поэтому в составе АЛУ в общем случае можно выделить четыре группы узлов, соответствующих основным системным процессам: хранения, передачи, преобразования, управления. К узлам хранения в АЛУ относятся: · регистры, обеспечивающие хранение операндов, промежуточных и окончательных результатов;Числа с плавающей запятой могут иметь мантиссу и порядок (целое со знаком) или мантиссу и характеристику (смещенный порядок), что влияет на процедуры обработки порядков. Кроме того, следует также упомянуть наличие и других форм представления, используемых в калькуляторах: так называемая автоматическая запятая, при которой положение запятой в результате операции определяется количеством разрядов дробной части чисел, участвующих в операции; естественная запятая - то же для целых частей. Такое представление обеспечивает возможность независимой обработки разрядов (остатков) чисел, что, в частности, представляет интерес для цифровой оптической обработки информации. По разрядности обрабатываемых чисел: АЛУ, выполняющие операции над числами (кодами) фиксированной разрядности; АЛУ, обрабатывающие операнды переменной длины. В обоих случаях само АЛУ имеет фиксированную разрядность блоков, но во второй группе предусмотрены специальные средства, обеспечивающие обработку операндов по частям, и соответствующие микропрограммы выполнения операций.Необходимость в представлении АЛУ возникает в различных случаях: а) при описании устройств в литературе, документации, рекламе; При этом, поскольку ЭВМ в целом и АЛУ можно отнести к классу многоуровневых систем, их представление может осуществляться на различных уровнях детализации: начиная от уровня электронных компонентов логических элементов и кончая уровнем всего устройства в целом. Кроме того, представление АЛУ (ЭВМ) может быть ориентировано на описание структуры устройства, его функционирования и его технической реализации. Начало систематической разработки средств представления ЗВМ принято относить к 60-м годам XX столетия, когда стали появляться языки для описания аппаратных средств ЭВМ. Один из возможных вариантов, включающий шесть уровней представления структуры и соответствующие им процессы функционирования и техническую реализацию, а так же средства представления, приведен в таблице (см. таблицу 1.1) арифметический логический управляющий сигналВ ЭВМ операции умножения чисел с фиксированной запятой с помощью соответствующих алгоритмов сводиться к операциям сложения и сдвига. При умножении двух чисел произведение формируется суммированием частичных произведений. В зависимости от цифры множителя к сумме частичных произведений прибавляется либо множимое, либо ноль. В зависимости от способа формирования суммы частичных произведений различают четыре метода выполнения умножения (рисунок 2.1). Умножение, начиная с младших разрядов множителя, при сдвиге множимого влево и неподвижной сумме частичных произведений, регистр множимого и сумматор частичных произведений имеют двойную длину.Построить блок-схему алгоритма и определить набор управляющих сигналов. Исходя из алгоритма и формата исходных данных, следует определить набор составляющих АЛУ элементов. Затем требуется определить связи между элементами и установить порядок функционирования устройства. Построить временную диаграмму управляющих сигналов, которые должны быть поданы на АЛУ от устройства управления. Представим расчеты числа с фиксированной точкой со знаком, представленные в прямом коде; алгоритм умножения на 1 разряд множителя, начиная с младших разрядов множителя со сдвигом частного произведения влево.Блок-схема алгоритма умножения на один разряд чисел с фиксиро