- •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:
Синтез и анализ логических схем без памяти Синтез логических схем без памяти
Целью синтеза является построение такой логической схемы (ЛС), которая бы отвечала бы заданным на проектирование условиям.
Как правило, они формулируются словесно и содержат не только первоначальные сведения о принципах функционирования, но и требования к надежности, стоимости, быстродействию схемы, указания о типе или свойствах элементной базы и т.п.
Основные этапы синтеза:
Этап 1. При синтезе сложной (а обычно и любой) ЛС её разбивают на отдельные блоки – подсхемы, поэтому часто первый этап называют этапом блочного синтеза:
- уточняются условия работы ЛС, т.е. определяется её взаимодействие с другими устройствами или объектами;
- выявляются необходимые входы и выходы;
- намечается общий закон появления выходных сигналов в зависимости от воздействия на входы.
Этап 2. Этот этап называется абстрактным синтезом:
- производится формализация задания ЛС, в частности, построение таблиц соответствия для функций выходов (существенным требованием к словесной формулировке условий функционирования является требование полноты этого задания;
- находятся минимальные описания функций выходов.
Таким образом, получаются математические модели ЛС без памяти.
Этап 3. Этот этап называется этапом структурного синтеза:
- производится выбор элементной базы (системы элементов), минимальные логические функции выходов часто преобразуются в иные формы, в частности, в выражения под общим знаком отрицания при реализации на ИМС;
- затем по этим формам строится функциональная, а если нужно, и принципиальная электрические схемы ЛС без памяти.
При этом следует придерживаться следующей последовательности действий:
1. Словесное описание работы схемы;
2. Формализация словесного описания;
3. Запись функций в дизъюнктивной (конъюнктивной) совершенной нормальной форме по таблицам истинности;
4. Минимизация логических зависимостей с целью их упрощения;
5. Представление полученных выражений в выбранном логически полном базисе элементарных функций;
6. Построение схемы устройства;
7. Проверка работоспособности полученной схемы.
Покажем взаимосвязь перечисленных этапов на примере.
Пример 3.1. Синтезировать схему, фиксирующую появление «неправильной» тетрады в двоично-десятичном представлении чисел.
1. Произведем словесное описание схемы. Каждая тетрада двоично-десятичного представления числа содержит десятичные цифры 0...9, что соответствует двоичным числам 0000...1001. Значения тетрады, соответствующие двоичным числам 1010...1111 (шестнадцатеричные цифры A...F), не должны появляться при представлении десятичных чисел.
2. Составим таблицу истинности функции (табл. 3.4), которая принимает значения, равные единице, при появлении «неправильных» тетрад. Разряды тетрады обозначим переменными х, у, z, u.
Таблица 3.4
-
x
y
z
u
F
0
0
0
0
0
Разрешенные комбинации
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
Неправильные
тетрады
1
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
3. Исходная совершенная дизъюнктивная нормальная форма записывается как
F = xyzuÚ xyzuÚxyzuÚ xyzuÚ xyzuÚ xyzu
4. Эта форма функции допускает упрощение аналитическим способом.
5. Минимальная форма функции F в логически полном базисе {&, v, é} будет иметь вид:
F = xy Ú xz = x(yÚz).
Для представления этой же схемы в другом полном базисе, например {&, é}, воспользуемся правилом де Моргана:
F = xyÚxz = xy×xz
6. По полученным зависимостям можно построить схемы фиксации «неправильных» тетрад (рис.3.2).
Проверить работоспособность построенных схем можно путем задания различных комбинаций переменных х, у, z, u и определения реакции на выходе схемы F.
F(x,y,z) F(x,y,z)
x y z a) x y z б)
Рис. 3.2. Схема фиксации неправильных тетрад: а) - схема в базисе (И,ИЛИ,НЕ), б) -схема в базисе (И-НЕ)
Анализ логических схем без памяти
Целью анализа цифровых автоматов без памяти (комбинационных логических схем) является определение условий их функционирования, в результате чего выявляются наборы комбинаций элементов (весовые состояния), на которых значение функций выходов равно I (рабочие состояния).
Необходимость в анализе возникает:
- при поиске ответа на вопрос - отвечает ли спроектированное устройство заданным условиям функционирования ?;
- при оценке схемных решений для выбора оптимального по какому-либо критерию варианта;
- при исследовании переходных процессов в схеме, чтобы оценить влияние задержек и выявить критические режимы работы;
- при изучении ЛС, условия работы которой неизвестны.
Методы анализа ЛС можно разделить на прямые и косвенные.
Прямые методы опираются на аналитические или иные формы, отражающие в том или ином виде структуру схемы. Они дают возможность непосредственно определить входные последовательности, нужные для получения заданной реакции схемы.
Косвенные методы - различные виды моделирования, позволяющие воспроизводить поведение ЛС.
Основные этапы анализа:
Этап 1. Определить входы и выходы цифрового автомата, проверить отсутствие обратных связей.
Этап 2. По функциональной (принципиальной) схеме получить логические функции выходов в аналитической форме, которая часто зависит от типа системы логических элементов.
Этап 3. Привести функции выходов к виду удобному для построения таблиц соответствия.
Этап 4. Построить таблицы соответствия, описывающие условия появления выходных сигналов автомата в зависимости от тех или иных состояний входов.
Задания для работы на занятии:
Задание1. Синтезировать схему, сигнализирующую о переполнении разрядной сетки ЭВМ.
Задание2. Синтезировать схему формирования контрольного разряда для системы контроля на четность.
Задание3.
Определить состав элементов устройства по таблице истинности:
х1 |
х2 |
х3 |
х4 |
y |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Задание 4. Провести анализ комбинационной схемы, представленной на
рис. 3.3.
&
&
1
1
1
&
X1 X2 X3 X4
Рис. 3.3.