Учебная работа. Курсовая работа: Алгоритм решения задач

Учебная работа. Курсовая работа: Алгоритм решения задач

Содержание

Введение

1 метод решения многофункциональной задачки

2 Выбор системы установок спец ЭВМ

3 Форматы установок и операндов

4 Содержательные графы микропрограмм операций АЛУ

5 Разработка объединенной микропрограммы работы АЛУ

6 Закодированные методы микропрограмм

7 Проектирование управляющего автомата

Введение

Целью курсового проектирования является закрепление познаний по курсу: «Организация ЭВМ и систем» , приобретенных в итоге исследования лекционного курса и выполнения лабораторного практикума.

Объектом курсового проектирования является машина — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач) (либо вычислительной системы) которое делает арифметические и логические операции данные программкой преобразования инфы управляет вычислительным действием и коор спец ЭВМ .

В микропроцессоре выделяют устройство, в каком производятся все главные (арифметические и логические) операции. Это устройство именуют арифметико-логическим устройством (АЛУ). Если все главные операции производятся за один такт (это имеет пространство в большинстве современных процессоров), АЛУ является частью операционного автомата микропроцессора; если же некие либо все главные операции производятся алгоритмически за много тактов, АЛУ имеет собственное устройство управления.

Разработка микропроцессора спец ЭВМ содержит в себе последующие этапы:

— Разработка метода решения многофункциональной задачки.

— Выбор системы установок спец ЭВМ .

— Определение форматов установок и операндов.

— Разработка алгоритмов микропрограмм выполнения мало нужного набора операций АЛУ.

— Разработка объединенной микропрограммы работы АЛУ.

— Разработка структурной схемы операционного автомата АЛУ.

— Разработка управляющего автомата АЛУ.

1 метод решения многофункциональной задачки

Укрупненный метод решения поставленной задачки представлен на рисунке 1.1. метод вычисления функций F приведен соответственно на рисунке 1.2.

Рис.1.1 Укрупненный метод

Для вычисления функции F можно пользоваться степенным :

1

Функция Arth(x) разлагается [3] в степенной ряд:

Этот ряд сходится при |x|<1,

Рис.1.3

. Сумму ряда комфортно отыскивать при помощи рекуррентных соотношений. Общий член ряда выражается в данном случае через предшествующий член ряда при помощи равенства:

2 Выбор системы установок спец ЭВМ

Для двухадресной системы установок без признака засылки главные операции над 2-мя операндами будут смотреться так:

,

где

А1
– 1-ый адресок в команде;

А2
– 2-ой адресок в команде;

* — обозначение операции.

Введем обозначение:

N . Наименование операции . X . Y

X – 1-ый операнд и итог операции.

Y – 2-ой операнд (если он не участвует, то ставится -).

Для двухадресной системы установок без признака засылки программка будет смотреться так:

часть установок в данной нам программке имеют два адреса, а часть – один адресок, потому и система установок ЭВМ обязана состоять из одноадресных и двухадресных установок.

3 Форматы установок и операндов

Будем считать, что оперативная память (ОП) состоит из 256 ячеек длиной в один б любая.

Двухадресная система установок без признака засылки содержит 13 разных наименований установок, для кодировки которых поле КО обязано иметь 4 разряда.

Так как в данном случае имеются одноадресные команды и двухадресные команды, для их различия введено одноразрядное поле кода длины команды (КДК) и принято считать: КДК=1 — для одноадресных и КДК=0 — для двухадресных установок.

Разряды 5-7 первого б всех установок тут не употребляются. формат установок приведен на рисунке 3.1.

В качестве операнда будет употребляться 16-разрядное слово, запятая считается фиксированной перед старшим разрядом, а ОП оперирует с однобайтовыми словами. формат операнда в ОП представлен на рисунке 3.2:

Таковой операнд загружается за два воззвания к ОП, тут старшие разряды операнды и символ содержатся в первом б, а младшие разряды – во 2-м.

4 Содержательные графы микропрограмм операций АЛУ

Числа представляются в 16-разрядном формате, старший (нулевой) разряд употребляется для представления знака числа, для операции сложения употребляется измененный доп код, потому регистр RG имеет 17 разрядов (0:16) (поле RG(1:16) – для хранения первого слагаемого), регистр RG1 имеет 16 разрядов RG1(0:15) – для второго слагаемого, одноразрядному полю признака переполнения вначале присвоено нулевое значит прибавление 1 к младшему уровню слова.

Содержательный метод сложения представлен на рисунке 4.1:

Набросок 4.1 – метод операции сложения

Описание слов, использованных в микропрограмме сложения, представлены в таблице 4.1:

Таблица 4.1

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(0:16)
Слагаемое (Сумма)

IL
RG1(0:16)
Слагаемое

ILO
ПП
признак переполнения

Содержательный метод вычитания представлен на рисунке 4.2:

Набросок 4.2 – метод вычитания

Описание слов, использованных в микропрограмме вычитания представлены в таблице 4.2:

Таблица 4.2

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(0:16)
Уменьшаемое (разность)

IL
RG1(0:16)
Вычитаемое

ILO
ПП
признак переполнения

Содержательный методы умножения и деления представлены на рисунках 4.3 и 4.4:

Описания слов, использованных в микропрограммах представлены в таблицах 4.3 и 4.4:

Таблица 4.3

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(0:16)
Множитель, произведение

IL
RG1(0:16)
Множимое

L
RG2(0:16)
Множитель, произведение

L
СТ(1:4)
Счетчик циклов

Таблица 4.4

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(0:16)
Делимое, остаток, личное

IL
RG1(0:16)
Делитель

L
RG2(0:16)
Личное

L
СТ(1:4)
Счетчик

ILO
ПП
признак переполнения

Содержательные методы умножения на 2 и нахождения абсолютной величины числа представлены на рисунке 4.5 и 4.6, а описания слов, использованных в микропрограммах – в таблице 4.5 и 4.6:

Набросок 4.5 – метод операции «умножение на 2»

Набросок 4.6 – метод приведения абсолютной величины числа

Таблица 4.5

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(2:16)
Операнд

ILO
ПП
признак переполнения

Таблица 4.6

Тип
Слово
Пояснение

ILO
RG(0:1)
Операнд

Содержательный метод микропрограммы специальной функции Arth(x) представлен на рисунке 4.7, тут до начала выполнения программки регистру RG4 присваивается

Таблица 4.7

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(0:16)

Переменная x,n,b,a,F множитель, произведение, делимое,

остаток, личное, слагаемое, сумма,

уменьшаемое, разность

IL
RG1(0:15)

Переменная F,b,a

константа,

Множимое, делитель, слагаемое, вычитаемое

L
RG2(0:16)
Множитель, произведение, личное

L
RG3(0:15)
Переменная F

L
RG4(0:15)
Переменная x,a,b

L
RG5(0:15)
Переменная n

L
CT(1:4)
Счетчик

ILO
ПП
признак переполнения

Сейчас нужно составить схему укрупненного метода, используя уже полученную микропрограмму вычисления функции Arth(x). Предполагается, что переменные x1, x2 и x3 перед началом выполнения программки уже будут загружены соответственно в регистры RG4, RG3 и RG5. Данная схема метода представлена на рисунке 4.8:

Набросок 4.8 – Схема метода

В таблице 4.8 представлено описание слов, использованных в программке. Потому что описание слов для микропрограммы вычисления специальной функции было представлено в таблице 4.7, тут приводится описание лишь тех слов, которые воспринимали значения хорошие от тех, что использовались в методе на рисунке 4.7.

Таблица 4.8

Тип
слово
Пояснение

ILO
RG(0:16)

Переменная x1, x2,X делимое,

остаток, личное,

уменьшаемое, разность

абсолютная величина числа

IL
RG1(0:15)

Переменная x2, x3

константа, делитель, вычитаемое

L
RG3(0:15)
Переменная x2

L
RG4(0:15)
Переменная x1, X

L
RG5(0:15)
Переменная x3

5 Разработка объединенной микропрограммы работы АЛУ

Микропроцессор состоит из АЛУ и УЦУ.

В объединенном перечне микроопераций, применяемых в микропрограммах малого набора операций АЛУ, для унификации формы записи разных операций и форматов одноименных слов следует по сопоставлению с рисунком 4.3 поменять три микрооперации:

— для верхушки 2 заместо микрооперации RG2 := RG необходимо употреблять микрооперацию RG2 := RG(1:16).0;

— для верхушки 6 заместо микрооперации RG2(1:15):=R1(RG (15).RG2(1:15)) – употреблять микрооперацию RG2(1:15):=R1(RG(16).RG2(1:16);

— заместо микрооперации RG(0):=1 в верхушке 11 – употреблять микрооперацию RG(0:1):=11.

Благодаря сиим изменениям слова RG, а нулевой и 1-ый разряды этого слова употребляются для представления знака числа. Возникает возможность считать, что перед началом каждой операции над 2-мя операндами в АЛУ слова RG, а значение второго операнда – слову RG1. При выполнении этого условия перед началом сложения и вычитания нужно произвести присваивание RG(0) := RG(1), перед началом умножения необходимо выполнить передачу RG2 := RG(1:16).0, а перед делением – микрооперации RG2(0):= RG(1) и RG(0:1):= 00.

В таблице 5.1 приведен перечень логических критерий, применяемых в микропрограммах:

Таблица 5.1

Обозначение
Лог. Условие
Тип операции

X1
RG(0)

Сложение и

Вычитание

X2
RG1(0)

X3
RG(1)

X4
RG2(15)
Умножение

X5
CT=0

X6
RG2(1)

X7
RG1(0)ÅRG2(0)
Деление

X8
RG2(16)
Умножение на «2»

X9
RG(2)
Вычисление функции Arth(x)

X10
RG(0:16)

В таблице 5.2 приведен перечень микроопераций, применяемых в микропрограммах:

Таблица 5.2

№
Микрооперации
Тип операции

Y1
RG(0):=RG(1)
Сложение

Y2
RG(2:16):=ù RG(2:16) +

Y3
RG:=RG+RG1(1:15)

Y4
RG:=RG+11.ù RG1(1:15)+

Y5
ПП:=1

Y6
RG1(0):= ù RG1(0)
Вычитание

Y7
RG2:=RG(1:16).0
Умножение

Y8
RG:=0

Y9
CT:=1510

Y10
RG2(1:16):=R1(RG(16).RG2(1:16))

Y11
RG(1:16):=R1(0.RG(1:16))

Y12
CT:=CT-1

Y13
RG:=RG+

Y14
RG(0:1):=11

Y15
RG2(0):=RG(1)
Деление

Y16
RG(2:16):=L1( RG(2:16).0)

Y17
CT:=0

Y18
RG2(1:16):=0

Y19
RG2(1:16):=L1(RG2(1:16).ù RG(0))

Y20
RG:=RG2(1:15)

Y21
RG(0:1):=00
Выделение абсолютной величины числа

Y22
RG3:=RG4
Вычисление функции Arth(x)

Y23
RG5:=

Y24
RG:=RG4

Y25
RG1:=RG

Y26
RG4:=RG

Y27
RG:=RG5

Y28
RG4:=RG1

Y29
RG1:=

Y30
RG5:=RG5+

Y31
RG:=RG3

В приложениях 1, 2 и 3 приведена соответственно схема объединенной микропрограммы работы АЛУ, закодированная схема объединенной микропрограммы работы АЛУ и структурная схема операционного автомата.

6 Закодированные методы микропрограмм

Закодированные методы сложения, вычитания, умножения, деления, умножения на «2» и выделения абсолютной величины числа представлены соответственно на рисунках 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 и 6.6:

7 Проектирование управляющего автомата

Формат микрокоманды при вертикальном кодировке имеет формат, представленный на рисунке 7.1:

Формат команды с принудительной адресацией представлен на рисунке 7.2:

Алгорим формирования исполнительного адреса воззвания к микропрограммной памяти (МПП) представлен на рисунке 7.3:

Набросок 7.3 – метод формирования адреса

В таблице 7.1 приведены все микрооперации, расположенные в микропрограммной памяти, где адресок A0 — переход по «правда»:

Таблица 7.1

Логичеcкий адресок МК в МПП
формат микрокоманды

Операционная зона
Адресная зона

Y
X(1..l)
A0
A1

0
Y0
1

1
Y31
2

2
Y33
3

3
Y15
4

4
Y21
5

5
Y4
6

6
X1
23
7

7
Y16

8
Y9
9

9
Y18
10

10
X1
12
11

11
Y4
13

12
Y3
13

13
Y19
14

14
Y16
15

15
Y12
16

16
X5
17
10

17
Y20
18

18
X8
19
20

19
Y13

20
X7
22
21

21
Y21
24

22
Y14
24

23
Y5
24

24
Y25
25

25
Y24
26

26
Y6
27

27
Y1
28

28
X1
29
30

29
Y2
30

30
X2
32
31

31
Y3
33

32
Y4
33

33
X1
35
34

34
X2
36
38

35
X2
37
36

36
Y5
38

37
Y2
38

38
Y26
39

39
Y21
40

40
Y34
41

41
Y6
42

42
Y1
43

43
X1
44
45

44
Y2
45

45
X2
47
46

46
Y3
48

47
Y4
48

48
X1
50
49

49
X2
51
53

50
X2
52
51

51
Y5
53

52
Y2
53

53
X1
0
54

54
Y22
55

55
Y23
56

56
Y24
57

57
Y25
58

58
Y7
59

59
Y8
60

60
Y9
61

61
X4
62
63

62
Y3
63

63
Y10
64

64
Y11
65

65
Y12
66

66
X5
67
61

67
X6
68
69

68
Y13
69

69
X7
70
71

70
Y14
71

71
Y26
72

72
Y27
73

73
X9
75
74

74
Y16
76

75
Y5
76

76
Y6
77

77
Y1
78

78
X1
79
80

79
Y2
80

80
X2
82
81

81
Y3
83

82
Y4
83

83
X1
85
84

84
X2
86
88

85
X2
87
86

86
Y5
88

87
Y2
88

88
Y25
89

89
Y24
90

90
Y28
91

91
Y7
92

92
Y8
93

93
Y9
94

94
X4
95
96

95
Y3
96

96
Y10
97

97
Y11
98

98
Y12
99

99
X5
100
94

100
X6
101
102

101
Y13
102

102
X7
103
104

103
Y14
104

104
Y25
105

105
Y24
106

106
Y28
107

107
Y29
108

108
Y1
109

109
X1
110
111

110
Y2
111

111
X2
113
112

112
Y3
114

113
Y4
114

114
X1
116
115

115
X2
117
38

116
X2
118
117

117
Y5
119

118
Y2
119

119
Y25
120

120
Y24
121

121
X10
122
158

122
Y15
123

123
Y21
124

124
Y4
125

125
X1
142
126

126
Y16
127

127
Y9
128

128
Y18
129

129
X1
131
130

130
Y4
132

131
Y3
132

132
Y19
133

133
Y16
134

134
Y12
135

135
X5
136
129

136
Y20
137

137
X8
138
139

138
Y13
139

139
X7
141
140

140
Y21
143

141
Y14
143

142
Y5
143

143
Y30
144

144
Y31
145

145
Y32
146

146
Y1
147

147
X1
148
149

148
Y2
149

149
X2
150
151

150
Y3
152

151
Y4
152

152
X1
154
153

153
X2
155
157

154
X2
156
155

155
Y5
157

156
Y2
157

157
71

158
Y0]]>