1. Перечень использованных сокращений и обозначений

1. Сокращения

КОП – код операции

ОА – операционный автомат

УА – управляющий автомат

Ш.И.ВХ. – шина информационная входная

Ш.И.ВЫХ. – шина информационная выходная

1. Обозначения в тексте и на схемах

СОМР – компаратор

СТ – счётчик

M2 – сумматор по модулю два

МХ – мультиплексор

RG – регистр

SM – сумматор

ROM – постоянное запоминающее устройство

1. Формат слова

В проектируемом устройстве все данные, приходящие по входной информационной шине, представляются в форме 12 разрядного двоичного числа с плавающей точкой для первого задания

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1-4 разряды – порядок числа

5 разряд содержит знак мантиссы

6-12 разряды – мантисса

и 12 разрядного двоичного числа с фиксированной точкой для второго задания

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1 разряд содержит знак мантиссы

2-12 разряды – мантисса

Выходная информационная шина представляется в форме 16 разрядного числа для оценки переполнения при суммировании массива. При этом если возникает переполнение при суммировании массива результат вычисления представляется в форме

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1 разряд знаковый

2-5 разряды переполнения

Если они не равны 0000 или 1111 то имеет место переполнение

6-16 разряды мантиссы

При нахождении среднего арифметического двух чисел значащими разрядами будут

1-4 разряды порядка

5 разряд знака мантиссы

6-12 разряды мантиссы

Разряды 13-16 нулевые и влияние на результат не оказывают

Дополнительно на выходную управляющую шину подаётся сигнал переполнения f

2.1. Интерфейс проектируемого устройства

Интерфейс и общий вид вычислительного устройства представлены на рисунке:

I[1-12]	ВУ	D[1-12]
Ri
КОП		Ro
С

I[1-12] - входная информационная шина по которой в устройство поступают элементы массива

D[1-12] – выходная информационная шина на которую по окончанию вычисления передаётся результат

Ri – входной сигнал готовности

Ro – выходной сигнал готовности

С – единый для операционного и управляющего автомата синхроимпульс

КОП – код операции, который приходит с шины управления

1. Математическое обоснование используемых алгоритмов и алгоритм в содержательной форме

1. Алгоритм работы устройства

Среднее арифметическое двух чисел с плавающей точкой. При работе с числами с плавающей точкой сначала необходимо выровнять порядки чисел, в данном случае используется сравнение смещённых порядков на компараторе и коррекция мантиссы и порядка числа с меньшим порядком на регистре и счётчике. Т.к. обработка порядков и мантисс происходит отдельно, то для нахождения среднего арифметического двух чисел достаточно сложить две мантиссы и сдвинуть сумму на один разряд вправо.

Суммирование элементов массива со сложением в двухрядовом коде выполняется по разрядно на одноразрядных сумматорах, причём в каждый последующий такт на вход Pi

сумматора подаётся значение переполнения Pi-1 полученное в предыдущем такте. По достижению конца массива, в последнем такте производится окончательное сложение выходов S и Pi-1 всех сумматоров на стандартном 12 разрядном сумматоре. Подобный способом сложения больших массивов даёт значительный временной выигрыш в работе устройства.

Функция работы одноразрядного сумматора:

Выбор операции, которую должно выполнять разрабатываемое вычислительное устройство, зависит от кода операции, который приходит с входной шины управления.

1. Алгоритм в содержательной форме.

2. Решение типовых примеров

Среднее арифметическое двух чисел с плавающей запятой

-А=11.0110000 * 2²

B=00.1110000 *2⁵

А=-2.5

В=28

-А+В -А 0010 11.0110000

+В 0101 00.1110000

необходимо выровнять порядки т.к. Pa<Pb то Pa=Pa+1 Ma=Ma*2^-1

Получим -А 0011 11.1011000

0100 11.1101100

0101 11.1110110

+В 0101 00.1110000

С= -А+В 0101 100.1100110

Сдвиг суммы в право на один разряд

С=00.0110011

С=00.0110011*2⁵

С=12.75

Сумма массива с использованием сложения в двухрядовом коде

А=53/64 00.0000.1101010

B=-1/16 11.1111.1111000

C=107/128 00.0000.1101011

D=27/32 00.0000.1101100

S=A+B+C+D

				RGS		RGP
A	0000001101010			0000001101010		0000000000000
B	1111111111000			1111110010010		0000011010000
C	0000001101011			0000000001001		0000001100010
D	0000001101100			0000010100001		0000001001100
S				0000100111001

S=313/128

1. Функциональная схема операционного и управляющего автоматов

1. Операционный автомат

Функциональная схема ОА представлена в конце курсовой работы

1. Таблицы состояний функциональных элементов ОА

Регистры RGA, RGB, RGSM’ используются как для записи, хранения, так и для сдвига информации.

S0	S1	Режим
0	0	Хранение
0	1
1	0
1	0	Запись

1. Четырёх разрядный компаратор сравнивает два числа, поступающих ему на вход.

Соотношение операндов	Выход
А>B A<B A=B	> < =

1. Семнадцать одноразрядных сумматоров работают по следующей таблице

a	b	pi	s	pi-1
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	0 1 1 0 1 0 0 1	0 0 0 1 0 1 1 1

1. Четырёхразрядный счётчик производит вычитание или прибавление единицы в зависимости от управляющих сигналов. При достижении нуля счётчик выдаёт сигнал на соответствующий выход.

1. Управляющий автомат с альтернативной адресацией

Таблица управляющих слов, структурная схема УА в конце курсовой работы

1. Список использованной литературы

Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. –М.: Высшая школа,1987–313с.

Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. –СПб.: БВХ –Санкт-Петербург,2000–528с.