- •1. Освоить практически возможности алгоритмов перевода чисел с использованием различных систем счисления. 5
- •2. Научиться применять способы выполнения арифметических операций с применением машинных кодов чисел. 5
- •3. Приобрести навыки практической работы с информацией во внутримашинном представлении. 5
- •1. Закрепление теоретических знаний по теме занятия. 106
- •Пз№1. Выполнение арифметических операций над числами в эвм Цель занятия:
- •Освоить практически возможности алгоритмов перевода чисел с использованием различных систем счисления.
- •Научиться применять способы выполнения арифметических операций с применением машинных кодов чисел.
- •Приобрести навыки практической работы с информацией во внутримашинном представлении. Теоретические сведения
- •Числа в системах счисления
- •Частные правила перевода
- •Арифметические действия над числами
- •Машинные коды чисел
- •Операции над машинными кодами чисел
- •Задания для работы на занятии:
- •Контрольные вопросы
- •Задание на самоподготовку:
- •Список литературы:
- •1.Освоить практически различные способы минимизации логических функций.
- •2.Научиться применять различные способы решения задач по минимизации логических функций.
- •3.Приобрести навыки практической работы по использованию различных способов минимизации логических функций.
- •Расчетный метод
- •Табличный метод
- •Задание для работы на занятии
- •Законы алгебры логики, следствия из них
- •Свойства элементарных функций.
- •Логические элементы
- •Синтез и анализ логических схем без памяти Синтез логических схем без памяти
- •Выводы:
- •1. Закрепление теоретических знаний по теме занятия;
- •2. Приобрести навыки анализа различных способов представления информации в эвм;
- •3. Совершенствование практических навыков оценки характеристик эвм.
- •Отображение чисел в разрядной сетке эвм.
- •Представление других видов информации
- •Методические рекомендации по подготовке к занятию
- •Задания для работы на занятии:
- •Разрядная функциональная группа
- •Озу типа 2d
- •Алгоритм функционирования озу типа 2d Выполнение операции "Запись";
- •Выполнение операции "Считывание";
- •Озу типа 3d
- •Постоянные зу
- •Определение основных параметров зу
- •Задание для работы на занятии:
- •Задание на самоподготовку
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Пз №6. Составление алгоритмов и микропрограмм работы алу Цель занятия:
- •Краткие теоретические сведения
- •Запросы прерывания
- •Структура арифметико – логического устройства
- •Алгоритм работы алу при сложении n двоичных чисел с фиксированной запятой в дополнительном коде
- •Алгоритм работы алу при умножении чисел с фиксированной запятой
- •Задание для работы на занятии:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Задание на самоподготовку:
- •Литература:
- •Пз №7. Составление алгоритмов и микропрограмм работы устройства управления Цель занятия:
- •Краткие теоретические сведения об уу цвм
- •Алгоритм работы микропрограммного уу при выполнении операций сложения и умножения.
- •Методические рекомендации:
- •Задание для работы на занятии:
- •Задание для работы на самоподготовке:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Пз №8. Разработка модулей памяти на бис
- •Закрепление теоретических знаний по теме занятия.
- •Краткие теоретические сведения о структуре памяти эвм
- •Разработка модулей памяти на бис зу
- •Задание для работы на занятии:
- •Задание на самоподготовку:
- •Контрольные вопросы:
- •Приобретение навыков решения задач, связанных с составлением отдельных микрокоманд (микроинструкций) для мпк к589.
- •. Приобретение навыков решения задач, связанных с разработкой алгоритмов и микропрограмм для мпк к589.
- •Проверка степени усвоения материала практического занятия (выполнение курсантами заданий по вариантам).
- •Методические рекомендации по проведению занятия:
- •Вопросы для контроля и самоконтроля: Проверка степени усвоения лекционного материала (устно) и уровня подготовленности курсантов к занятию (летучка).
- •Вопросы для проведения письменного контроля:
- •Задание на самоподготовку:
- •Литература:
- •Система микроопераций микропроцессора к589
- •Пз №10 решение задач разработки аппаратных средств специализированных вычислительных комплексов. Цель занятия:
- •Задание для работы на занятии.
- •Задача №1
- •Краткий теоретический материал по задаче №1
- •Предварительный выбор типов смпк.
- •Расчет цикла работы об
- •Временные характеристики смпк
- •Расчет надежностных характеристик об и аппаратных затрат для его реализации.
- •Сравнительная оценка характеристик об и окончательный выбор типа смпк и структуры об смп
- •Разработка временной диаграммы функционирования об.
- •Пример решения подзадач 1…5
- •Заданные характеристики об
- •Задача №2
- •Краткий теоретический материал по задаче №2
- •1.Обоснование и выбор структурной схемы.
- •2. Построение функциональной схемы.
- •3.Построение принципиальной схемы
- •Разработка структурной, функциональной и принципиальной схем об смп
- •Методические рекомендации:
- •Контрольные вопросы:
- •Задание на самоподготовку:
- •Список литературы:
- •Режимы работы вс
- •Алгоритмы планирования работы вс в различных режимах
- •Алгоритм планирования вычислительного процесса вс, работающей в режиме однопрограммной пакетной обработки
- •Алгоритм планирования вычислительного процесса вс, работающей в режиме классического мультипрограммирования
- •Задание для работы на занятии:
- •Методические рекомендации:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Расчет основных параметров алу.
- •Определение требуемого быстродействия алу.
- •Определение разрядности алу с фиксированной запятой.
- •Определение разрядности алу с плавающей запятой.
- •Определение характеристик озу
- •Пример определения основных параметров вк
- •Определим структуру и формат команд уу.
- •Регистр команд
- •Регистр базы
- •Определим характеристики озу.
- •Задание для работы на занятии.
- •7. Доложить о результатах расчетов преподавателю, ответить на контрольные вопросы. Методические указания:
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы:
Законы алгебры логики, следствия из них
Основные соотношения булевой алгебры можно сформулировать в виде следующих законов:
1) Коммутативный (переместительный):
х1&х2 = х2&х1; или х1 Ú х2 = х2 Ú х1;
2) Ассоциативный (сочетательный):
(х1&х2) & х3 = (х1& х3) &х2;
(х1 Ú х2) Ú х3 = х1 Ú (х2 Ú х3).
3) Дистрибутивный (распределительный):
х1 & (х2 Ú х3) = х1&х2 Ú х1&х3.
4) Законы поглощения (в данном случае х1 поглощает х2):
х1 Ú х1&х2 = х1;
х1& (х1 Ú х2) = х1.
5) Законы склеивания:
х 1&х2 Ú х1&х2 = х1 .
6) Законы свертки :
х Ú х F = х Ú F;
х & (х Ú F) = хF.
8) Закон инверсии (правило де Моргана):
х 1 Ú х2 = х1&х2;
х1&х2 = х1 Ú х2.
9) Закон повторения:
х & х &…& х = х; x v x v …v x = x.
Основные законы дают правила преобразования булевых выражений, позволяющие получать эквивалентные выражения. Преобразованное выражение может быть проще или сложнее исходного в зависимости от преследуемой цели. Например, целью преобразования может быть получение выражения с минимальным числом символов или выражение в некоторой канонической форме (дизъюнктивная нормальная форма — ДНФ, конъюнктивная нормальная форма — КНФ и др.). Вопросы преобразования логических выражений представляют большой прикладной интерес, позволяя на формульном уровне получать оптимальные логические схемы.
Свойства элементарных функций.
Дизъюнкция, конъюнкция и инверсия обладают следующими свойствами:
х Ú 1 = 1;
х Ú х = 1;
х & 0 = 0;
х Ú 0 = х;
х & 1 = х;
х & х = 0;
х & х ... х = х;
х Ú х ... х = х.
Логические элементы
Элемент изделия (ЭВМ) - составная часть изделия, которая выполняет определенную функцию и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное функциональное назначение. (ГОСТ 2.701 - 76).
В связи с этим термин «элементная база ЭВМ» означает некоторую совокупность элементов на базе которых построена ЭВМ.
Совокупность логических элементов называется системой элементов, если выполняются следующие условия:
функциональная полнота системы логических функций, реализованных элементами;
одинаковая форма представления информации на входах и выходах элементов;
совместимость входов и выходов элементов, т.е. возможность подключения элементов друг к другу без специальных согласующих элементов;
отсутствие настройки элементов;
минимальное число номиналов напряжений питания.
Системы элементов характеризуются функциями, реализуемыми элементами, конструктивно-технологическим выполнением, электрическими параметрами и показателями надежности, быстродействия и стоимости.
Элементы подразделяются на:
логические;
запоминающие;
вспомогательные.
Логические элементы (ЛЭ) относятся к цифровым автоматам (ЦА) без памяти (комбинационные схемы), т.е. состояние выходов таких схем зависит только от состояния входов. Таким образом, ЛЭ - это элемент, реализующий ту или иную логическую функцию. Использование ЛЭ позволяет реализовать любую логическую функцию.
Запоминающие элементы (ЗЭ) - относятся к ЦА с памятью (состояние выходов зависит не только от состояния входов, но и от своего внутреннего состояния). Запоминающие элементы реализуются либо на ферритовых сердечниках, либо на базе триггеров - ЦА, имеющих два устойчивых состояния (0 или 1). Количество входов триггера определяется его типом, а количество выходов равно двум: прямой и инверсный. Применение триггеров в качестве ЗЭ позволяет строить устройства памяти большой емкости.
Вспомогательные элементы применяются в ЭВМ для выполнения вспомогательных функций. Например, генерация импульсов, задержка сигналов, формирование сигналов (импульсов), усиление сигналов и т.д.
На основе ЛЭ, ЗЭ и вспомогательных элементов строятся узлы ЭВМ: регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры и т.д.
Наборы логических элементов для построения цифровых вычислительных устройств чаще всего функционально избыточны, что позволяет создавать логические схемы более экономными по количеству используемых элементов. Наборы содержат элементы для выполнения базовых и дополнительных логических операций, запоминающие элементы, реализующие функции узлов ЭВМ, а также элементы для усиления, восстановления и формирования сигналов стандартной формы. Физически элементы представляют собой микросхемы, сформированные в полупроводниковом кристалле по соответствующей технологии. Серии элементов могут содержать различные по сложности микросхемы: малой степени интеграции (ИС), средней (СИС), большой (БИС) и сверхбольшой степени (СБИС). Логические элементы в виде ИС реализуют совокупность используемых логических вентилей: AND, OR, NOT, AND-OR, OR-ELSE и др., а также триггеры. На логических элементах на СИС, БИС и СБИС реализуются узлы и даже целые ЭВМ.
а) б) в)
Рис.3.1. (a) — И {AND}; (б) — ИЛИ {OR}; (в) — НЕ {NOT}
На основе базовых вентилей может быть построена любая ЛС; при этом вентили (a, б) могут иметь любое число входов, определяемое количеством переменных логического выражения, описывающего ЛС. Из математической логики известно, что наряду с {И, ИЛИ, НЕ} функционально полными являются и другие простые наборы базовых операций: {И-НЕ} (штрих Шеффера), {ИЛИ-НЕ} (стрелка Пирса) и др.
Схемы с изображениями элементарных или базовых ЛС и их связей называются логическими диаграммами (ЛД). Если ЛД состоит из вентилей и у нее отсутствуют обратные связи, то соответствующую ей ЛС называют комбинационной. Ввиду взаимно однозначного соответствия между комбинационными ЛД и булевыми выражениями, последние используются также для анализа и/или синтеза ЛД/ЛС; наряду с этим, булевы выражения в составе аппарата булевой алгебры широко используются во многих разделах современных технических наук.