Определение характеристик озу

В качестве исходных данных должны быть известны:

- разрядность АЛУ, УУ; - объем информации, предполагаемой для хранения в ОЗУ; - быстродействие АЛУ.

Требуется определить :

- Етреб - требуемая емкость ОЗУ; - n - разрядность ячеек ОЗУ; - Тобр - длительность цикла обращения.

Для определения емкости ОЗУ необходимо знать объем информации, хранящейся в ОЗУ. Кроме того, емкость ОЗУ должна обеспечить хранение промежуточных и окончательных результатов, а также программу операционной системы. Следует иметь в виду, что определенная таким образом емкость ОЗУ является минимально необходимой.

Обычно ее увеличивают до ближайшего «круглого» значения с учетом дальнейшего совершенствования программного обеспечения СВК.

Таким образом

Етреб > Еd + Er + Eoc (12.17)

Процедура «округления» выполняется путем увеличения Етреб до величины, ближайшей к

Е = 2^m > Етреб (12.18)

Разрядность ячеек ОЗУ, как правило, совпадает с разрядностью АЛУ и УУ. Поэтому принимаем разрядность ОЗУ n равной разрядности АЛУ и УУ.

Длительность цикла обращения к ОЗУ существенно влияет на быстродействие СВК в целом и АЛУ в частности. Это связано с тем, что рабочий цикл АЛУ при выполнении арифметико-логических операций предусматривает обращение к ОЗУ за операндами. Поскольку операции в АЛУ двухместные, т.е. требуют двух операндов, то приблизительно можно считать, что длительность цикла выполнения базовой операции (сложения) в АЛУ, так как при выполнении операции происходит трехкратное обращение к ОЗУ (два раза за операндами, один раз отсылка результата), и некоторое время тратиться собственно на операцию в АЛУ. Поэтому в дальнейшем полагаем

АЛУ

Тобр= Т_цикла/4 , (12.19)

где Т_цикла ^АЛУ =1/В ^АЛУ .

Таким образом, используя вышеизложенное, можно рассчитать основополагающие параметры устройств СВК и тем самым обеспечить формирование исходных данных для проектирования самих устройств. Следует иметь в виду, что рассчитанные таким образом параметры могут быть уточнены на следующих этапах проектирования СВК в связи с необходимостью учета ограничений по другим параметрам, таким, например, как габаритно-массовые характеристики СВК, надежность, потребляемая мощность и т.п. Однако вопросы проектирования представляют собой определенную проблему, не являющуюся целью настоящего раздела изучаемой дисциплины. Пусть необходимо определить параметры СВК по варианту 1 (приложение 12.1), следуя методике, изложенной выше.

Пример определения основных параметров вк

Рассмотрим в качестве иллюстрации к теоретическим сведениям п.12.1 пример, в соответствии с вариантом 1 (из Приложения 12.1), произведем нужные расчеты. Определим требуемое быстродействие АЛУ

А. Строим циклограмму обработки задач. Для этого согласно выражениям (12.1, 12.2), а также данным из табл.12.2 и 12.3 находим приведенную сложность всех задач смеси и общий объем приведенных операций в каждом режиме.

Таблица 12.2

Характеристика задач	Дежурный режим				Основной режим
	1	2	3	4	5	6	7
Приведенная сложность задач Рj	1*1200+ 1,5*2800+ 12*60+ 20*180+ 1*4000+ 3*450+ 2*60+ 4*30= =15310	240+240+ 960+ 1000+ 300+180+ 80+100= =3100	1600+ 1500+ 7200+ 2000+ 1600+ 720+ 200+ 400= =15220	4000+ 3000+ 6000+ 7000+ 1500+ 1200+ 1000+ 300= =24000	65650	58750	40450
Общий объем приведенных операций в смеси - V	V=15310*2 =30620	V=3100* 2=6200	V=15220* 2=30440	V=24000*1= =24000	V= 65650* 3= 196950	V= 58750* 2= 117500	V= 40450* 1= 40450
Объем операций в каждом режиме	Vдр = 91260 операций сложения				Vор=354900 операций сложения +30620

Таблица 12.3

Операция	Вычи-тание	Умно-жение	Деление	Отсылка в ОЗУ	Пересылка из ОЗУ	Передача управ-ления	Логичес-кие операции	…	Специа-льные команды
Приведенная сложность ri	1.5	12	20	1	1	3	2	…	4

Таблица 12.4

	Номера задач
	1		2		3			4		5		6		7
	V1	V2	V1	V2	V1	V2		V1	V2	V1	V2	V1	V2	V1	V2
Сложение	1200	60	240	30	1600	40		4000	400	3000	150	9000	300	300	50
Вычитание	2800	40	160	20	1000	25		2000	200	2500	250	3000	100	900	90
Умножение	60	15	80	10	600	15		500	50	1600	80	1500	50	1500	150
Деление	180	6	50	10	100	10		350	70	1200	60	800	80	300	30
Пересылка в ОЗУ	4000	200	300	60	1600	80		1500	300	3000	300	6000	600	6000	1500
Передача управления	450	45	60	15	240	30		400	80	2700	90	350	70	2000	200
Логические операции	60	20	40	5	100	10		500	50	1500	30	1500	150	1000	100
Специальные команды	30	10	25	5	100	10		75	25	400	40	300	30	200	40
Всего команд в задаче	396		155		220			1175		100		1380		2180

	Номера задач
	1	2	3	4	5	6	7
Ed (ячеек)	3286	683	564	1260	2587	920	1210
Er(ячеек)	1600	1500	1400	1300	1200	1100	1000
Eoc(ячеек)	8к	8к	8к	8к	8к	8к	8к

Таблица 12.5

В таблице 12.5 обозначены: Е_d – объем памяти, занимаемой данными; E_r - результатами в задачах, а также E_oc -операционной системой.

Временная диаграмма обработки задач (12.1) строится в относительных временных единицах (временах выполнения операции сложения).

Б. Рассчитаем требуемое быстродействие в каждом из режимов с учетом коэффициента непроизводительных затрат, используя выражение (12.3…12.5).

4

Q_др= V_j= 30620+6200+30440+2400=91260 оп/сл;

j=1

Q_оp=196959+17500+40450=354900 оп/сл;

В_др=Q_др*К_нз/Т_знз=91260*2,5/5=45630 оп/сл;

В_ор= Q_ор*К_нз/Т_знз=354900*2,5/5=117450 оп/сл.

Тогда В_алу = mах{В_др, В_ор}=117450 оп/сл.

1. Определим разрядность АЛУ.

Разрядность мантиссы вычисляем, используя выражение (12.8). Тогда

n=] log₂[ +1= ]log₂(10^-3)[ +1 = ] 3 log₂ 10 [ +1 =12.

Разрядность порядка вычисляем, используя выражение (12.10). Тогда

r₁]  1-log₂ log₂ x [ =] – log₂ log₂ 10⁹ [ 6,

r₂log₂ (1+log₂ x/(1-2^-n)) log₂ (1+ log₂ 10⁹/(1-2^-12))6.

Отсюда l=]max {r₁ , r₂ }[ =6.

Общая разрядность АЛУ с учетом знаковых разрядов z.

N=n+l+z = 12+ 6+ 4= 22 разряда.

При выполнении расчетов целесообразно составить простейшую программу, например на Бейсике .

10 x=10000

20 D1=LOG(x)/LOG(2)

30 D2=LOG(D1)/LOG(2)

40? “L>”;D2

50 N=8

60 P1= 2^N

70 P2=1/P1

80 P3=1-P2

90 P4=x/P3

100 L1= LOG(P4)/LOG(2)

110 P5=1+L1

120 L2=LOG (P5)/LOG(2)

125 ? “L”;L2

130 ?L2

140 END