БГУИР---2012 / Лекции в БГУИР / FK13-Функциональные блоки компьютера. Чвсть 3
.ppt
31
Устройство сравнения на больше (A>B) (прдлж)
Получим по аналогии функцию для n разрядных
F(A B) an 1 bn 1 an 2 bn 2 rn 1 an 3 bn 3rn 1rn 2 ... a0 b0 rn 1rn 2 ...r2 r1
Если мы можем воспользоваться компаратором на «равно» для вычисления ri, то последняя формула
приемлема для синтеза схемы.
Если подобного компаратора нет, то функцию можно оптимизировать для синтеза схемы.
Физика компьютеров 2011 Л.А.Золоторевич
32
Компаратор на базе сумматора
Компаратор естественным образом можно выполнить на
основе сумматора, для чего следует выполнить операцию
вычитания A - B и проанализировать результат. Операция
получения разности двух чисел выполняется на
сумматоре. При этом вычитаемое представляется в дополнительном коде.
ПРИМЕР: A=13 1101 ; B=12 1100
Слово В в дополнительно
0100
Рассмотрим три случая для
примерах:
Случай 1. A > B (13 > 12)
Случай 2. A = B (12 =
Физика компьютеров 2011
Случай 3. A < B (11Л.А.Золоторевич< 12)
33
Компаратор на базе сумматора
Проанализируем все три случая:
Очевидно, что
CR=0 тогда и только тогда когда A < B S = 0 тогда и только тогда когда A = B
CR= 1, S ≠ 0 тогда и только тогда когда A > B
Обладая набором этих условий построим функциональную схему компаратора на
Физика компьютеров 2011
основе сумматора:
Л.А.Золоторевич
34
Компаратор на базе сумматора
К сумматору добавим блоки анализа
CR=0 тогда и только тогда ко
S = 0 тогда и только тогда ко
CR= 1, S ≠ 0 тогда и только тогда когда A > B
Физика компьютеров 2011 Л.А.Золоторевич
35
Умножители
Алгоритм умножения можно разработать основе последовательных сдвигов операндов и параллельным сложением полученных после сдвига частичных произведений.
Очевидно, что реализация операции умножения по такому алгоритму будет очень медленной операцией.
Поэтому все частичные произведения могут быть выполнены на конъюнкторах.
Рассмотрим это на примере:
Пусть имеются два целых
A=a3a2a1a0 и B=b3b
Физика компьютеров 2011 Л.А.Золоторевич
36
Матричные умножители (прдлж)
В матричных умножителях частичные произведения
вырабатываются параллельно во времени с помощью
коньюнкторов.
Их сложение в столбцах, которое можно выполнять разными способами, составляет основную операцию для умножителя и определяет почти целиком время перемножения.
В нашем примере умножитель 4x4 разрядов будет содержать
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сумматоров и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
т |
о |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
ю |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ъ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физика компьютеров 2011 получения Л.А.Золоторевич
37
Матричные умножители (прдлж)
В 80-годы появились матричные умножительные устройства высокого быстродействия. Они выпускались в виде ИМС высокого уровня интеграции.
Структура матричных умножителей тесно связана со структурой мате операцию у
Например, "Инте (г. Минск) выпускал
умножитель КА1843ВР1
размерностью 32 х в корпусе с 172 выводами.
Физика компьютеров 2011 Л.А.Золоторевич
38
Матричные умножители (прдлж)
Физика компьютеров 2011 Л.А.Золоторевич
39
Реализация операций над числами с
|
плавающей точкой |
|
Функциональные блоки для реализации операций с |
|
вещественными числами существенно сложнее по |
|
сравнению с рассмотренными блоками реализации |
|
операций с целыми числами. |
|
Первоначально операции над вещественными числами |
|
как на больших |
|
ЭВМ так и на ПК моделировались программным |
|
путем. |
|
Затем в персональные компьютеры можно было докупить |
|
специальный |
|
операционный блок – так называемый арифметический |
|
сопроцессор. |
СледующийФизикашаг компьютеров– сопроцессор2011наконец встроили в
центральный процессорЛ.А.Золоторевич.
40
Реализация операций над числами с плавающей точкой
Рассмотрим общую структуру выполнения операции сложения над числами с плавающей точкой:
1) Сначала нужно выровнять порядки. Выровнять порядки
– значит сдвинуть мантиссу, например, вправо для числа, имеющего меньший порядок, на количество разрядов, равное разности порядков этих двух чисел. Операции над порядками выполняются в специальных блоках: сумматор порядков и регистры.
2) Действия над мантиссами выполняются в сумматоре мантисс аналогично выполнению операций над числами с фиксированной точкой. Результат может оказаться ненормализованным. При сложении двух мантисс может
произойти переполнение.
3) Полученный результат необходимо нормализовать,
сдвигая результат влево на несколько разрядов (или
право на один разряд в случае переполнения). Количество
Физика компьютеров 2011
сдвигов попадает в сумматор порядков.
Л.А.Золоторевич