- •Глава 7.
- •Операционные устройства вычислительных машин
- •Структуры операционных устройств
- •Операционные устройства с жесткой структурой
- •Операционные устройства с магистральной структурой
- •Классификация операционных устройств с магистральной структурой
- •Организация узла рон магистрального операционного устройства
- •Организация операционного блока магистрального операционного устройства
- •Базис целочисленных операционных устройств
- •Сложение и вычитание
- •Целочисленное умножение
- •2N битов. Таким образом, алгоритм умножения предполагает последовательное
- •Алгоритм сдвига влево
- •Умножение чисел со знаком
- •Умножение целых чисел и правильных дробей
- •Модифицированный алгоритм Бута
- •Обработка двух разрядов множителя за шаг
- •Аппаратные методы ускорения умножения
- •Матричное умножение чисел без знака
- •1 Полусумматоры называется одноразрядное суммирующее устройство, имеющее дна входа для слагаемыx и два входа и два выхода — выход бита суммы и выход бита переноса.
- •Матричное умножение чисел в дополнительном коде
- •Алгоритм Бо-Вули
- •Алгоритм Пезариса
- •Древовидные умножители
- •Сравнительная оценка схем умножения с матричной и древообразной структурой
- •Конвейеризация параллельных умножителей
- •Рекурсивная декомпозиция операции умножения
- •Целочисленное деление
- •Деление с восстановлением остатка
- •Деление без восстановления остатка
- •Деление чисел со знаком
- •Устройство деления
- •Ускорение целочисленного деления
- •Замена деления умножением на обратную величину
- •XiD). Количество итераций определяется требуемой точностью вычисления X/d. Реализация метода для n-разрядных чисел требует 2 int(log2n) - 1 операций умножения.
- •Ускорение вычисления частичных остатков
- •Алгоритм srt
- •Деление в избыточных системах счисления
- •Операционные устройства с плавающей запятой
- •Подготовительный этап
- •Заключительный этап
- •Сложение и вычитание
- •Умножение
- •Деление
- •Реализация логических операций
- •Контрольные вопросы
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте состав операционных устройств, входящих в АЛУ. Из каких соображений и каким образом он может изменяться?
2. Поясните понятие «операционные устройства с жесткой структурой». В чем заключается жесткость их структуры? Каковы их достоинства и недостатки?
3. Чем обусловлено название операционных устройств с магистральной структурой? Сравните магистральные структуры е жесткими структурами, выделяя достоинства, недостатки и область применения.
4. Дайте развернутую характеристику классификации операционных устройств с магистральной структурой. Поясните достоинства и недостатки «минимального» и «максимального» вариантов.
5. Поясните функциональный состав параллельного операционного блока магистрального ОПУ. Каким образом можно минимизировать количество внешних связей этого блока? Ответ сопроводите конкретным примером.
6. Чем обусловлена специфика целочисленного сложения и вычитания? Какую роль играет в них дополнительный код? К чему бы привел отказ от дополнительного кода? Ответ поясните па примерах. Как выявляется переполнение в этих операциях?
7. Сформулируйте достоинства, недостатки и область применении четырех вариантов целочисленного «традиционного» умножения. Как учитываются знаки сомножителей?
8. Охарактеризуйте суть двух групп логических методов ускорения умножения.
9. Попарно сравните алгоритм Бута, модифицированный алгоритм Бута, алгоритм Лемана.
10. Разработайте алгоритм умножения с обработкой за шаг трех разрядов множителя.
11. Поясните суть аппаратных методов ускорения умножения, выделив три возможных подхода.
12. Сравните умножители Брауна, Бо-Вули, Пезариса. Чем они схожи и в чем отличаются друг от друга?
13. В чем заключается основная идея древовидных умножителей? Каковы особенности их организации?
14. Сформулируйте, в чем состоит сходство и различие дерева Уоллеса, дерева Дадда и перевернутого ступенчатого дерева.
15. С какой целью и каким образом выполняется конвейеризация матричных и древовидных умножителей? Приведите (и поясните) конкретные примеры
16. На конкретном примере объясните, как можно нарастить разрядность аппаратного умножителя.
17. Сравните организацию целочисленного деления с восстановлением остатка и без восстановления остатка. Как учитываются при делении знаки операндов?
18. Обоснуйте возможность совмещения структур умножителя и делителя. Опишите объединенную структуру.
19. Сформулируйте четыре пути ускорения целочисленного деления. Сравните между собой их возможную реализацию.
20. Какие из операций с плавающей запятой считаются наиболее сложными? Ответ обоснуйте на конкретных примерах.
21. В чем состоит специфика умножения с плавающей запятой? Поясните эту специфику на примере.
22. Разработайте серию примеров для иллюстрации всех особенностей деления с плавающей запятой.
23. Создайте структуру операционного блока для выполнения как сложения/вычитания, так и базового набора логических операций. Обоснуйте каждый элемент этой структуры.