Лекции: Скан первой лекции по БВМиС
Описание
Характеристики лекций
Список файлов
Файлы скачаны со студенческого портала для студенты "Baumanki.net"
Файлы представлены исключительно для ознакомления
Не забывайте, что Вы можете зарабатывать, выкладывая свои файлы на сайт
Оценивайте свой ВУЗ в различных голосованиях, в том числе в досье на преподавателей!
Распознанный текст из изображения:
«Бортовые вычислительные машины и системыл
(БВМиС);
Лектор: проф. Белоусов Юрий Алексеевич
Распознанный текст из изображения:
Тема 1.
Особенности бортовых вычислительных машин и систем (БВМ и С) по
сравнению со стационарными ЭВМ
Особенности БВМ и С по сравнению со стационарными ЭВМ
определяются совокупностью двух факторов:
в Назначением;
в Условиями применения.
Назначение: Бортовые ВМиС предназначены для решения заданного,
фиксированного (ограниченного) набора задач;.
Условия приивнеиия БВМ и С отличаются от условия применения
стационарных ЭВМ:
жесткими ограничениями по массе, габаритам, потребляемой
мощности;
— повышенным уровнем воздействия дестабилизирующих факторов:
широкий диапазон температур (-70' —: -ь125');
повышенный уровень влажности;
в широкий диапазон атмосферного давления;
высокий уровень механических воздействий (линейные
ускорения, удары, вибрация);
в радиационные воздействия;
в нестабильность электропитания (изменения напряжения,
скачки, перепады, перерывы);
в высокие требования по надежности вычислений;
специфические терминальные устройства;
в реальный масштаб времени.
Совокупность перечисленных факторов определяет существенные различия
бортовых ВМ и С от стационарных ЭВМ в следующих вопросах:
в специальная конструкция (малые габариты, прочность,
защита от воздействий дестабилизирующих факторов);
в использование простых архитектурных решений;
в использование упрощенного набора команд;
в ограниченная разрядная сетка;
широкое использование форматов с фиксированной запятой;
в использование постоянного запоминающего устройства для
хранения программы;
в использование надежных специальных интерфейсов.
Все это в совокупности приводит к тому, что разработка БВМ и С вЂ” это
специальное направление (раздел) вычислительной техники.
Распознанный текст из изображения:
Тема №2.
Методика оценки узлов и устройств БВМ и С по критериим сложности
(С) и быстродействия (Б).
22К Противоречивость критериев С и Б.
Проектирование узлов и устройств бортовых ВМ - это поиск рационального компромисса между критериями сложности и быстродействия.
Требования к увеличению быстродействия, связанные с усложнением и увеличением качества решаемых на борту задач, достигается за счет усложнения аппаратуры, т.е. приводит к росту сложности (С).
С другой стороны ограничения по массе, потребляемой мощности и физическому объему БВМ ужесточаются (на современном истребителе устанавливается более 20- ти БВМ), т.е. требуется минимизировать затраты оборудования, т.е. сокращать сложность аппаратной части БВМ.
Таким образом выбор решения по построению любого устройства и БВМ и С в целом — это поиск компромисса между критериями С и Б.
2.2. Критерий сложности — С (по Квайну).
Сложность устройства определяется суммарным количеством входов
логических элементов в составе устройства.
Единица сложности — один вход логического элемента, цена
инверсного входа принимается равной 2.
Достоинства критерия оценки слозкности по Квайну:
является наиболее точным методом, т.к, применяется
минимальная единица измерения сложности по сравнению с
другими единицами (вентилем, триггером, корпусом и т.д.);
позволяет оценивать логические схемы по булевым выражениям;
я все классические методы минимизации обеспечивают минимум
сложности (по Квайну).
Недостаток критерия — трудности расчета сложности для больших
у'стройств — может быть преодолен за счет заранее подготовленных таблиц
сложности для более простых узлов.
Пример таблицы сложности триггеров:
Распознанный текст из изображения:
2.3. Критерий быстродействии - Б.
Быстролействие — это величина обратная максимальному времени выполнения устройством своих основных функций:
Б = 1 ! Т,„
Величина Т,„измеряется в условных единицах времени. Единица измерения Т„„- это задержка сигнала на одном логическом элементе (И, ИЛИ, И-НЕ, ...) Задержка сигнала от инверсного входа логического элемента до его выхода принимается равной 2.
Данный критерий обеспечивает высокую точность оценки быстродействия устройств и не зависит от типа используемых логических элементов. Для любой конкретной системы элементов можно легко перейти от условных единиц времени к реальным единицам времени. 2.4. Применение методики на примере построении двух вариантов
одноразрядного сумматора. Одноразрядный сумматор — это узел ВМ, осуществляющий арифметическое сложение трех одноразрядных операндов — а,, Ь,, с; и формирующий сигналы на выходах 3, (сумма) и Се~ (перенос следующий старший разряд) в соответствии со следующей таблицей истинности:
Й 2.4.1. Сумматор с раздельным формированием выходов В; и Сн, ( 2,, ).
В соответствии с таблицей истинности формируем совершенные дизьюнктивные нормальные формы булевых функций для выходов 3, и С,.-б
З,=(1,2,4,7), Сн1 =(3,5, 6,7);
Распознанный текст из изображения:
Проводим минимизацию этих функций с помощью диаграмм Вейча, принимая а, за старший разряд, а с, за младший: а, а, 5 С
с, Функция Я; не поддается минимизации:
5, =аЬ,с, маЬ,с, ма,Ь,с, ~ аЬс,; Функция С, после минимизации принимает следующий вид: чг
С„= аЬ, уас, мЬ с, Предполагаем, что на входе сумматора нет инверсий входных сигналов (а, Ь, с, ). Это предположение распространим на другой вариант построения сумматора. Схема сумматора 1 ( 2, ) представлена на рис, 2.1.
у .Л ~ уеуу уа яэу~я7 уумууу о уеэяу~ ыу /'. -. уувуу'е„у а гуу-~ е в ' с
~7. =~; к~а, ~""а
С=ЗГ. Гь =Л, г =З ~ (-,Г, Оценки ~з на критериям С иБз
С=31; т,. =3; 1, =2. Задержка тк считается как время распространения переноса, т.е. от входа С,до выхода С„,. Т.о. сумматор 1 характеризуется следующей тройкой цифр 2., (31, 3, 2),
Распознанный текст из изображения:
2.4.2. Сумматор с зависимым формированием входов С„, и Я, ( ~з ).
Идея построения етого варианта сумматора основана на анализе
показанной выше таблицы истинности функционирования сумматора. На всех наборах входных переменных, кроме двух крайних (000) и (111), сигнал на выходе б, можно легко сформллровать на основе сигнала на выходе С,,:
5, =Сса (т.е. Я, зто инверсия С„,) (2.1);
Теперь остаеться только подкорректировать зту формулу (2.1) для наборов
000 и 1!1:
— для набора (000) это можно сделать так:
5, = С,, (а, ч Ь, ч с, ) (2.2);
Скобка (а, мЬ, ос ) обращается в «Ов только на одном наборе (000).
Т.о. на наборе (000) формула 2.2. «работаетв в соответствии с
таблицей истинности, но на наборе (111) она формирует сигнал
Я, =0;
— для набора (111) формулу (2.2) необходимо дополнить знаком
дизъюнкции ( и ) с минтермом а,Ь,с,, который принимает значение
«1в только на одном наборе (1! 1). Окончательный вид формулы для
о, будет иметь вид:
Я, = С,,(а, мЬ, ос)маЬс, (23);
Для упрощения схемной реализации 2, запишем выражение для выхода
Д 1 Я;в следующем виде:
Х, = а,Ь,'~Ь,с, ма,с, =а,Ь, мс,(а, мЬ,) (2.4):
Схемная реализация 'Гз в соответствии с формулами 2.3 и 2.4 представлена на рис.2.2..
Распознанный текст из изображения:
—,рМ ~~рвЪ„, с ~на о в ъ8' .е. «р .х м е ' с и'а г е вг Г,,~
ру,
с=17; ! =к 1т=-б; ед1х2,6х Оиенни ~з по ~ритеритьи С и Б:
С=17; 1, =б; 1, =2. Здесь, как и в 2, величина 1„рассчитывается как задержка распространения сигнала от входа С, до выхода С,., Т.о. сумматор 2 характеризуется следующей тройкой цифр: 2„з (17, б, 2) 2.4.3. Сравнение ~~ и 'Г,
Сумматор 1 (2'1) лучше по критерию быстродействия; Сумматор 2 (2.з) лу ппе по критерию сложности.
Предпочтительность применения 2,, или 2з определяется конкретнои
схемой построения на их основе многоразрядных сумматоров.
Начать зарабатывать