Разработка управляющей части автомата для сложения двух чисел с плавающей запятой в дополнительном коде с помощью модели Мура
Дисциплина: ПрограммированиеТип работы: Курсовая
Тема: Разработка управляющей части автомата для сложения двух чисел с плавающей запятой в дополнительном коде с помощью модели Мура
Содержание
Стр.
Задание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1й раздел. Разработка машинного алгоритма выполнения операций . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.
Построение алгоритма операций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.
Пример выполнения сложения, оценка погрешности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2й раздел. Разработка ГСА и функциональной схемы ОА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1. Разработка ГСА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .5
2.2. Построение функциональной схемы ОА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3й раздел. Разработка логической схемы управляющей части автомата . . . . . . . . . . . . .8
3.1. Составление таблицы переходов-выходов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Граф автомата Мура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Построение функций возбуждения входов триггеров и логической схемы . . . .10
4й раздел. Оценка времени выполнения микропрограммы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Задание
Разработать управляющую часть автомата для сложения двух чисел с плавающей запятой в дополнительном коде с помощью модели Мура. Логическую схему реализовать в базисе «И-НЕ» на
D-триггерах.
Раздел 1. Разработка машинного алгоритма выполнения операции.
Шаг 1. Сравнить порядки чисел A и B. Вычислить разность порядков чисел. Если
14, то выдать число A и закончить выполнение. Если
-14, то выдать число B и закончить выполнение. Если 0
lb D
то сдвинуть мантиссу числа B на
разрядов вправо. Если 0
то сдвинуть мантиссу числа А на
разрядов вправо. Порядок ответа равен большему порядку.
Шаг 2. Сложить мантиссы по правилам ДК.
Шаг 3. Проверить условие нормализации
Если оно не выполняется, сдвинуть сумму на один разряд вправо, к порядку результата прибавить единицу и перейти к п. 5.
Шаг 4. Циклически проверять условие нормализации
Если оно не выполняется, сдвинуть сумму на один разряд влево, от порядка результата отнять единицу.
Шаг 5. Проверить сумматор порядков на переполнением. Если возникло переполнение, установить флаг №1. Если возникла ошибка типа «машинный ноль», установить флаг №2.
Блок-схема имеет следующий вид.
СМП(0)
СММ:=РгВ(0:15);
СМП:=РгВ(16:21)
СММ:=РгА(0:15);
СМП:=РгА(16:21)
СМП
]=-14
СМП:=РгА(16:21)
РгВ(16:21)
СМП
]=14
РгА:=А; Рг
:=В; СММ:=0;
F1:=0; F2:=0
Начало
СМП
СМП
РгА(0:15);
СМП:=
СМП
РгВ(0:15);
СМП:=
СМП
СМП:=РгВ(16:21)
СМП:=РгА(16:21)
СММ:=РгА(0:15)+РгВ(0:15);
F1:=
СМП(0)
СММ
СМП:=
[СМП]+1
СММ
СМП:=
[СМП]-1
СМП(0)
СМП(0)
F1:=0;
F2:=1
F1:=0
F1:=1
Конец
Рассмотрим пример выполнения операции.
При сдвиге мантиссы числа В получается погрешность, равная:
Раздел 2. Разработка ГСА и функциональной схемы ОА.
Регистры РгА и РгВ имеют 22 разряда: биты 0-1 – знак числа, биты 2-15 – мантисса, бит 16 – знак порядка, бит 17-21 – порядок. Сумматор мантисс СММ имеет следующую структуру: биты
0-1 – знак, биты 2-15 – мантисса. Сумматор порядков СМП имеет следующую структуру: бит 0 – знак, биты
-5 – порядок. Используются два одноразрядных регистра в качестве флагов переполнения F1 и машинного нуля F2. Типы слов, используемых в микропрограмме, представлены в
таблице.
Тип
Слово
Пояснение
A(0:21)
Первое слагаемое
B(0:21)
Второе слагаемое
PrA(0:21)
Регистр А
PrB(0:21)
Регистр В
CMM(0:15)
Сумматор мантисс
CMП(0:5)
Сумматор порядков
F1(0)
Флаг переполнения
F2(0)
Флаг машинного нуля
Список микроопераций и логических условий представлен в таблице.
РгА:=А
T0T4
T0T1
РгА(16)T0
РгВ:=В
РгА(16)
РгВ(16)
СММ:=0
T0=0
F1:=0
СМП=0
F2:=0
СМП:=РгА(16:21)+
РгВ(16:21)+1
СММ:=РгА(0:15)
F1T0
СМП:=РгА(16:21)
СММ:=РгВ(0:15)
СМП:=РгВ(16:21)
РгА(0:15):=R1(РгА(0).РгА(0:15))
СМП:=СМП+1
РгВ(0:15):=R1(РгВ(0).РгВ(0:15))
СМП:=СМП-1
СММ:=РгА(0:15)+РгВ(0:15)
F1:=СМП(0)
СММ:=R1(СММ(0).СММ(0:15))
СММ:=L1(СММ(0:15).0)
F1:=1
F2:=1
Ti – разряды СМП, Zi – разряды СММ. Условия X5 и X6 соответствуют условиям
в блок-схеме.
ГСА имеет вид:
Начало
Y1, Y2, Y3, Y4, Y5
Y7, Y8
Y9, Y10
Y11, Y12
Y13, Y14
Y15, Y16
, Y12
, Y1
, Y2
Конец
Функциональная схема ОА имеет вид:
X5, X6
СММ
СМП
РгВ
РгА
Раздел 3. Разработка логической схемы управляющей части автомата.
Каждое состояния автомата кодируется двоичным числом, равным индексу данного состояния. Например, b12 = 1100. Таблица переходов-выходов имеет вид:
Код ABCD
Исх. сост.
Входной набор
Выходной набор
След. сост.
0000
0001
Y1…Y5
0010
0010
X1X2
0010
0010
X3X4
0010
0010
X2X4
0011
Y7 Y8
0100
Y9 Y10
0101
Y11 Y12
0101
Y11 Y12
0110
Y13 Y14
0110
Y13 Y14
0111
1000
1001
Y15 Y16
1001
X5X6
Y15 Y16
1001
X6X8
Y15 Y16
1001
Y15 Y16
1010
Y17 Y12
1010
Y17 Y12
1011
Y18 Y14
1011
Y18 Y14
1011
X6X8
Y18 Y14
1100
1101
1110
Y4 Y20
Граф автомата Мура имеет вид:
Из таблицы переходов-выходов можно вывести выражения для выходных сигналов:
Из графа автомата Мура выводятся выражения для сигналов возбуждения триггеров:
Заменим комбинации ABCD на Bi (например, B12 = A
D) и будем минимизировать выражения в скобках.
Теперь осуществим переход в базис «И-НЕ».
Раздел 4. Оценка времени выполнения микропрограммы.
Временной граф имеет следующий вид.
Начало
104/256
152/256
108/256
148/256
Конец
В графе имеются три цикла: 8-9, 11-12, 17-21. Будем считать, что количество итераций циклов 8-9 и 11-12
равно 5, а цикла 17-21 – 3. Таким образом, время выполнения циклов 8-9 и 11-12, имеющих по две вершины, равно 10, а цикла 17-21 – 6. Теперь рассчитаем вероятности
выполнения каждой вершины, заменив циклы вершинами: 8-9 – Ц1, 11-12 – Ц2, 17-21 – Ц3.
Заключение.
В результате проделанной работы построена управляющая часть операционного автомата, который умеет складывать числа с плавающей запятой. В ходе работы
приобретены навыки практического решения задач логического проектирования узлов и блоков ЭВМ. Логическая схема автомата, построенная в базисе «И-НЕ», содержит
элемента «И-НЕ», один дешифратор и 4
-триггера. В ходе вычисления оценки времени выполнения микропрограммы было определено, что операция сложения двух чисел с плавающей запятой выполняется в среднем в течение 11
тактов.
Язык: Русский
Скачиваний: 145
Формат: AutoCAD, DWG/DXF, Microsoft Word
Размер файла: 388 Кб
Автор:
Скачать работу...