Разработка спецпроцессора для выполнения операции сложения чисел, представленных в формате с плавающей точкой - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Разработка спецпроцессора для выполнения операции сложения чисел, представленных в формате с плавающей точкой

Разработка функциональной схемы операционного автомата микросхемы специализированного процессора, выполняющего заданную арифметическую операцию. Закодированная граф-схема машинного алгоритма. Таблица входов мультиплексора выбора осведомительного сигнала.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Данный курсовой проект предназначен для закрепления у студентов теоретической базы и навыков логического проектирования узлов ЭВМ. Результат работы над курсовым проектом - синтезированный спецпроцессор, выполняющий заданную арифметическую операцию над двоичными числами в заданных кодах обработки и состоящий из двух основных блоков: операционного и управляющего автоматов.
В курсовом проекте представлены функциональные схемы операционного и управляющего автоматов, подробно описаны назначения функциональных узлов, а также представлена таблица прошивки ПЗУ.
1. Разработка функциональной схемы операционного автомата микросхемы специализированного процессора, выполняющего заданную арифметическую операцию
1.1 Условное графическое изображение спецпроцессора
Функциональная схема, представленная на чертеже, выполняет операцию сложения двух чисел с фиксированной точкой. Числа A и В поступают в дополнительном немодифицированном коде. Сложение чисел выполняется в дополнительном немодифицированном коде. Результат поступает на выход спецпроцессора также в дополнительном немодифицированном коде.
Входы D14-D8: значащие разряды числа А.
Вход D14 - старший значащий разряд.
Входы D6 - D0: значащие разряды числа B.
Вход RI: сигнал о готовности входных операндов.
Выходы R6 - R0: значащие разряды результата.
Выход R7 - знаковый разряд результата.
Выход R6 - старший значащий разряд результата.
Выход R0 - младший значащий разряд результата.
Выход RО: сигнал о готовности результата.
Выход ER: сигнал о возникновении ошибки.
Выход OF: сигнал о возникновении переполнения.
1.2 Назначение и описание режимов работы функциональных узлов операционного автомата
Эти регистры предназначены для хранения числа A. Являются 8-ми разрядными последовательно-параллельными сдвигающими регистрами (7 значащих и 1 знаковый разряд). Предназначены для приема, хранения и сдвигов в сторону младших разрядов числа А.
D7-D0 - прямые входы регистров (D7 - знаковый разряд, D6 - старший значащий разряд, D0 - младший значащий разряд)
- сдвиг в сторону младших разрядов на один разряд.
При подаче сигнала на вход S информация с входов D7-D0 записывается в регистр.
При подаче сигнала на вход сдвига происходит сдвиг содержимого регистра в сторону младших разрядов на один разряд, при этом в освободившийся разряд вдвигается знаковый разряд.
8-ми разрядный последовательно-параллельный реверсивный регистр. (7 значащих и 1 знаковый разряд). Предназначены для приема, хранения и сдвига в сторону младших/старших разрядов числа B.
(D7 - знаковый разряд, D6 - старший значащий разряд, D0 - младший значащий разряд).
- сдвиг информации в сторону старших разрядов, при этом в Q0
вдвигается то, что находится на входе DI.
- сдвиг информации в сторону младших разрядов. При этом в Q7 вдвигается то, что находится на входе DR.
S - разрешение параллельной записи.
RgS - 8-разрядный параллельный регистр, служит для хранения результата суммирования.
S - разрешение параллельной записи.
Q7-Q0 - параллельные прямые выходы.
дополнительных кодов. Предназначеный для прибавления единицы в младшие разряды числа.
S 7-S 0 - параллельные прямые выходы(сумма операндов);
Предназначен для выбора операции, сложения(+B) или вычитания(-B). При подаче на адресный вход Z сигнала «1» на выход мультиплексора коммутируются сигналы с входов 1.7-1.0, при подаче сигнала «0», на выход мультиплексора коммутируются сигналы с входов 0.7-0.0
0.7-0.0 - группа входов, на которые подается число +B.
1.7-1.0 - группа входов, на которые подается число -B.
Предназначен для выбора операции, сложения («вычитания») чисел A и B либо преобразования числа A. При подаче на адресный вход Z сигнала «1» на выход мультиплексора коммутируются сигналы с входов 1.7-1.0, при подаче сигнала «0», на выход мультиплексора коммутируются сигналы с входов 0.7-0.0.
0.7-0.0 - группа входов, на которые подается число записанное в регистре RgA1;
1.7-1.0 - группа входов, на которые подается число +B либо -B;
Схема преобразования числа в противоположное
Предназначена для преобразования числа B, для того чтобы организовать операцию вычитания чисел.
Служит для того чтобы определить является ли число A кратным 4. На вход элемента подаются два младших разряда числа A.
Рис. 10 - Схема обнаружения числа, которое по модулю меньше 0.5
Служит для того чтобы определить явявляется ли модуль числа записанного в RgB, меньшим чем 0.5. На вход схемы подается знаковый разряд числа и его старший значащий разряд.
Рис. 11 - Элемент «или-не» для обнаружения «0»
Предназначен для определения равенства нулю регистров RgA RgB. На входы элемента подаются значащие разряды числа записанного в одном из регистров(RgA, RgB).
Рис. 12 - Схема преобразования числа в противоположное
Предназначена для преобразования числа записанного в регистре RgB в противоположное, для того, чтобы организовать операцию вычитания, на входы схемы подается число записанное в регистре RgB, в схеме происходит инвертирование всех разрядов числа и прибавление единицы к младшему разряду.
Рис. 13 - Схема определения переполнения регистра результата
Предназначена для определения переполнения регистра результата. Переполнение может возникнуть, когда знак результата противоположен знакам операндов и в случае нахождения разности чисел с разными знаками. На входы схемы подаются знаки чисел записанных в регистрах RgA, RgB, RgS и сигналы x3, x6. Сигнал x9 равный «1» сигнализирует о переполнении, таблица истинности данной функции представлена ниже (таблица 3).
Переполнение на наборе 10101 возникает потому что выполняется условие A>0, B-четное и выполняется операция А-0.5B, и при выполнении данной операции возникает сложение двух положительных чисел сумма которых превышает допустимую разрядность.
2. Разработка закодированной граф-схемы машинного алгоритма выполнения заданной арифметической операции
2.1 Список используемых осведомительных сигналов X
микросхема сигнал процессор мультиплексор
RI - сигнал готовности входных операндов.
X2 - проверка условия «A - кратно 4-ем».
Х6 - проверка условия, «B - четное».
Х9 - проверка на переполнение регистра результата.
2.2 Список используемых управляющих сигналов Y
ER - сигнал о возникновении ошибки.
Y3 - сдвиг содержимого регистра RgA в сторону младших разрядов.
Y5 -сдвиг содержимого регистра RgA1 в сторону младших разрядов.
Y6 - сдвиг регистра RgВ в сторону старших разрядов.
Y7 - сдвиг регистра RgВ в сторону младших разрядов.
Y8 - сигнал на адресный вход мультиплексора MUX1, для выбора того, что будет подано на MUX2.
Y9 - сигнал на адресный вход мультиплексора MUX2, для выбора того, что будет подано на сумматор SM2. Y10 - разрешение записи данных в регистр RgS. OF - сигнал о переполнение разрядной сетки.
2.4 Описание граф-схемы микропрограммы
1. Начальная инициализация спецпроцессора.
3. Запись операндов в регистры RgA, RgA1, RgB.
4. Проверка содержмого регистра RgB на равенство нулю. Если RgB=0, то выдаем сигнал об ошибке и переходим в конец микропрограммы.
5. Проверка содержмого регистра RgA на равенство нулю. Если RgA=0, то выдаем сигнал об ошибке и переходим в конец микропрограммы, иначе переходим в 6.
6. Проверка знака содержимого регистра RgA, если x3=1, то переходим в семь, иначе в 13.
7. Проверка знака содержимого регистра RgB, если x5=1, то переходим в 8, иначе в 13.
8. Проверка содержимого регистра RgA на кратность 4-ем, если содержимое регистра кратно четырем,переходим в 9, иначе в 13.
9. Проверка условия |RgB|<0.5, если условие выполняется переходим в 10, иначе в 13.
10. Сдвиг содержимого регистра RgA в сторону младших разрядов.
11. Сдвиг содержимого регистра RgA в сторону младших разрядов, и сдвиг содержимого RgB в сторону старших разрядов.
12. Запись в регистр RgS значения выражения 0.25RgA+2B.
13. Проверка знака содержимого регистра RgA, если знак отрицательный, то переходим в 14, иначе в 16.
14. Проверка знака содержимого RgB, если RgB>0, то переходим в 15, иначе в 17.
15. Сдвиг содержимого регистра RgA1 в сторону младших разрядов.
16. Запись в регистр RgS значения выражения 1.5A.
17. Проверка знака содержимого регистра RgA, если RgA<0, то переходим в 24, иначе в 18.
18. Проверка является ли содержимое регистра RgB четным, если RgB-кратно 2, то переходим в 19, иначе в 24.
19. Сдвиг содержимого RgB в сторону младших разрядов.
20. Запись в регистр RgS значения выражения A-0.5B.
21. Проверка содержимого регистра RgS на переполнение, если x9=1, выдаем сигнал о переполнении и переходим в конец микропрограммы, иначе выдаем сигнал о готовности результата и переходим в конец микропрограммы.
23. Выдача сигнала о готовности результата.
2.5 Таблица работы операционного автомата
Числа для проверки работы спецпроцессора[1]:
A = -76 В двоичной системе счисления: [A] пк = 1.1001100
B = -48 В двоичной системе счисления: [В] пк = 1.0110000
Представленные в кодах поступления:
Таблица 4 - Значения регистров автомата в каждом такте работы
Переведем в десятичну систему счисления:
R = -1* (20+21+24+25+26 ) = -1*(1+2+16+32+64)=-115.
0.25А+2В=0.25*(-76) +2*(-48)= -19-96= -115.
Вывод: результат, выданный автоматом является верным.
3. Разработка функциональной схемы управляющего автомата микросхемы специализированного процессора
Данный управляющий автомат построен на основе принципа программного управления, с принудительной адресацией. Формат микрокоманды управляющего автомата представлен в табл. 5.
Таблица 5 - Формат микрокоманды управляющего автомата с принудительной адресацией
Адрес - адрес микрокоманды в памяти.
CX - поле управления выбором опрашиваемого входного осведомительного сигнала xi;
A1 - поле адреса следующей микрокоманды, если опрашиваемый осведомительный сигнал xi =1;
A0 - поле адреса следующей микрокоманды, если опрашиваемый осведомительный сигнал xi =0;
na - разрядность полей адреса следующей микрокоманды.
nx - разрядность поля выбора входного сигнала.
nx = log2 nвх = log2 12 = 4 - разрядность поля выбора входного сигнала.
nвх - число входных осведомительных сигналов х;
na = log2 (nусл + nоп) = log2 (12 + 11) = 5 - разрядность полей адреса следующей микрокоманды.
nY = k =11- разрядность поля выходных управляющих сигналов.
k - число выходных управляющих сигналов.
Организация ПЗУ 32х25 (32*25=800 бит).
3.1 Описание функциональной схемы управляющего автомата
Управляющий автомат с программируемой логикой на ПЗУ с принудительной адресацией.
Регистр адреса. Содержит адрес текущей микрокоманды.
АD4-АD0 - прямые информационные входы;
ПЗУ предназначено для хранения микропрограммы управляющего автомата. Организация 32x25.
При подаче адреса на адресные входы, на выходе появляются данные (выходной(ые) сигнал(ы), адрес микрокоманды «A0», адрес микрокоманды «A1», опрашиваемый сигнал) соответствующие микрокоманде поданной на вход.
Q24-Q14 - выходы, содержащие управляющие сигналы для ОА.
Q13-Q9, Q8-Q4 - выходы, содержащие адреса для мультиплексора выбора следующего адреса.
Q3-Q0 - выходы, содержащие опрашиваемый осведомительный сигнал.
Параллельный 25-ти разрядный регистр микрокоманды, содержит текущую микрокоманду из ПЗУ.
D24 - D0 - прямые информационные входы.
Q24 - Q14 - выходы, содержащие управляющие сигналы для ОА;
Q8 - Q4, Q13 - Q9 - выходы, содержащие адреса для мультиплексора выбора следующего адреса;
Q3 - Q0 - выходы, содержащие опрашиваемый осведомительный сигнал.
Мультиплексор выбора следующего адреса. Выбирает адрес следующей микрокоманды в зависимости от значения на входе Z. Принцип работы мультиплексора показан в табл. 6
0.4-0.0-входы адреса микрокоманды «A0»
1.4-1.0-входы адреса микрокоманды «A1»
Q4-Q0 - сигналы содержащие, коммутируемую информацию с одного из входов(0.4-0.0 или 1.4-1.0).
Таблица 6 - Принцип работы мультиплексора MUX ARD
Мультиплексор выбора осведомительного сигнала.
В зависимости от значения на входах D3-D0 выводит на выход значение осведомительного сигнала со входов 0-9.
которые подается адрес коммутируемого сигнала;
0-9 - группа входов на которые поступают осведомительные сигналы
Таблица 7 - Принцип работы мультиплексора MUX X
3.3 Таблица назначения адресных входов мультиплексора сигнала
Микропрограмма состоит из 32 строк по (5+4+5+5+11=30) бит. Общий объём памяти занимаемый микропрограммой:
То есть 800 бит. Организация 32x25.
В данном курсовом проекте мною был разработан спецпроцессор для выполнения операции сложения чисел, представленных в формате с плавающей точкой. Были закреплены навыки синтеза операционного и управляющего автоматов и знания, полученные в ходе изучения данной дисциплины. Были рассмотрены основные стандарты ГОСТ и ЕСКД, которые используются при проектировании цифровой вычислительной техники.
1. Постников А.И. «Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 230101.65» Красноярск, 2011.
2. Постников А.И. «Прикладная теория цифровых автоматов. Машинная арифметика» Красноярск 2003.
3. Постников А.И. «Теория автоматов и машинная арифметика» Красноярск 2006.
4. ГОСТ 2.743-91 «Единая система конструкторской документации. Обозначения условные в графических схемах. Элементы цифровой техники».
Разработка устройства, реализующего набор команд из числа операций с плавающей точкой семейства процессора i486. Структура сопроцессора FPU. Принцип выполнения операций, разработка блок-схемы, построение структурной схемы основных блоков процессора. курсовая работа [734,9 K], добавлен 27.10.2010
Основные форматы данных и их представление. Запись чисел в формат с плавающей точкой. Вычитание чисел в формате с плавающей точкой. Регистры операндов и результата, размером формата числа с плавающей точкой, двойной точности. Поля смещённого порядка. курсовая работа [78,9 K], добавлен 09.09.2014
Общая характеристика и преимущество использования двоично-десятичных чисел с плавающей точкой. Разработка цифрового автомата. Функциональное назначение выводов корпуса МК51, арифметико-логического устройства, портов. Примеры деления данных чисел. курсовая работа [719,3 K], добавлен 12.09.2015
Операции, осуществляемые при реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов. Применение процессора ADSP-2106x для операций с фиксированной и плавающей точкой. Исключения при выполнении операций с плавающей точкой, режимы и границы округления. реферат [35,2 K], добавлен 13.11.2009
Разработка модели процессора, выполняющего набор машинных команд. Структурная схема процессора (операционного и управляющего автоматов), анализ принципа работы. Содержательный алгоритм микропрограммы, синтез управляющего автомата на основе жесткой логики. курсовая работа [871,9 K], добавлен 16.09.2010
Арифметические операции с целыми числами. Сложение и вычитание в дополнительном коде. Представление чисел в формате с плавающей точкой. Особенности выполнения арифметических операций в соответствии с IEEE. Точность выполнения арифметических операций. контрольная работа [5,6 M], добавлен 19.05.2010
Разработка структурной схемы вычислительного устройства, выбор системы команд и определение форматов. Разработка алгоритма командного цикла, выполнения арифметических и логических операций. Проектирование операционного автомата, устройств управления. курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.05.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка спецпроцессора для выполнения операции сложения чисел, представленных в формате с плавающей точкой курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Систематика И Номенклатура Микроорганизмов Реферат
Контрольная работа: Анализ численности населения
План Сочинения Евгения Онегина
Волейбол Техника Игры В Защите Реферат
Определение Слова Выбор Для Сочинения
Русская Деловая Культура Реферат
Нэп Эссе По Истории
Контрольная работа: Финансовое планирование на предприятии
Реферат: Оценка финансовой состоятельности проекта 2
Юридический перевод
Реферат: Массовая культура и массовая коммуникация
Сайт Который Пишет Сочинения Тик Ток
Реферат На Тему Конструктивно-Технологические Варианты Исполнения Элементов Кмдп-Бис
Курсовая работа по теме Социальная структура современного постиндустриального общества
Реферат: Основи менеджменту 3
Потери Смерть Горе Реферат
Отчет по практике по теме Многоквартирный жилой дом
Дипломная работа по теме Улучшение условий труда на участке заточки режущего инструмента
Курсовая работа: Маркетинговые исследования на рынке спортивных тренажеров
Получение помощи
Проектирование радиопередатчика ЧМ сигнала - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Многолетняя мерзлота - География и экономическая география презентация
Аляксандр II і яго рэформы - История и исторические личности реферат