2. Прибавить к содержимому сумматора первое частичное произведение.
3. К содержимому сумматора прибавить сдвинутое на разряд вправо второе частичное произведение.
4. Далее аналогично прибавить третье, четвертое и последующие частичные произведения.
После n тактов суммирования в сумматоре сформируется произведение. Процесс умножения двух чисел отражен в табл. 2.2 (здесь RG2— регистр множимого, RG1—регистр множителя, SM—сумматор). Младшие разряды произведения записываются в разряды RG1, освободившиеся при сдвиге множителя, а старшие хранятся в сумматоре.
§2.5 Выбор схемы операционного устройства
Задача синтеза (выбора) схемы является неформализованной задачей. Трудность построения эффективного алгоритма выбора операционного автомата связана с многочисленностью алгоритмов выполнения одной и той же операции в машине и многообразием схемных решений, которые могут использоваться для реализации алгоритма. По этой причине выбор структуры операционного автомата носит в основном качественный, эвристический характер. Основной принцип выбора заключается в отборе структуры операционного автомата с минимальными аппаратурными затратами, которая обеспечивала бы выполнение необходимой операции за требуемое время.
Для реализации описанной выше операции умножения необходимы следующие типовые логические узлы:
1) Два регистра (регистр множимого rg2 и регистр множителя rg1);
2) Сумматор (5м);
3) Счетчик (ст) для подсчета числа суммирований. На рис. 2.9 показаны обозначения этих узлов на схемах.
Рис. 2.9. Структурная схема операционного устройства, реализующего операцию умножения
Схема на рис. 2.9 реализует операционный автомат для вычисления произведения без учета знака (здесь у1— установка SM в нулевое состояние (SM:=0); y2 в сумматор подается сумма, которая суммируется с содержимым второго регистра (SM: = SM + RG2); у3 — пересылка содержимого первого регистра в первый регистр со сдвигом вправо (RG1 = R1 (RG1)); y4 — сдвиг содержимого сумматора вправо (SM := R1 (SM)); y5—перенос младшего разряда сумматора в старший разряд регистра (RG1[n]: = SM [1]); y6 — ввод в счетчик числа п (СТ: = п); y7 — сигнал выполнения операции счета, т. е. в счетчик пересылается сигнал, уменьшающий его показание на единицу (СТ: = СТ— 1).
Рис. 2.10. Содержательная ГСА умножения двух чисел
Рис. 2.11. ГСА с закодированными МО
§3. Запоминающие устройства §3.1 Запоминающие устройства и их назначение
К запоминающим устройствам (ЗУ) относятся технические средства, предназначенные для записи, хранения и выдачи информации, представленной в виде цифровых кодов. ЗУ служат для хранения программ, исходных данных и промежуточных результатов.
К основным характеристикам ЗУ относятся информационная емкость и быстродействие. Под информационной емкостью понимают то наибольшее количество машинных слов или двоичных разрядов, которое одновременно может храниться в ЗУ; под быстродействием — время, необходимое для записи или считывания информации из ЗУ (это время еще называется циклом ЗУ).
По назначению ЗУ делятся на четыре основных типа: сверхоперативные ЗУ (СОЗУ), оперативные ЗУ (ОЗУ), постоянные ЗУ (ПЗУ) и внешние ЗУ (ВЗУ). В качестве СОЗУ, ОЗУ и ПЗУ в настоящее время применяются в основном полупроводниковые ЗУ.
Сверхоперативное ЗУ предназначено для хранения операндов и промежуточных результатов вычислений. СОЗУ —это память, обычно встраиваемая в вычислитель. Она выполняется в виде регистров общего назначения (РОН), информация которых используется при вычислениях в арифметических логических устройствах (АЛУ). СОЗУ изготавливается обычно по полупроводниковой технологии с быстродействием от единиц до десятков наносекунд и емкостью в 8—16 машинных слов.
Оперативное ЗУ служит для хранения программ и данных, необходимых в процессе выполнения задачи. Из оперативной памяти (ОП) в устройство управления (УУ) поступают команды программы, а в регистры АЛУ — операнды, участвующие в операции. Из АЛУ в ОП направляются для хранения промежуточные и окончательные результаты вычислений.
Постоянное ЗУ — это устройство, из которого можно считать заранее записанную информацию. Считывание—основной режим работы ПЗУ. ПЗУ является энергонезависимым устройством (поскольку информация, занесенная в ПЗУ, при отключении питания не исчезает) . ПЗУ часто называют памятью типа ROM (Read — Only memory— память только со считыванием).
Внешнее ЗУ предназначено для сбора и долговременного хранения больших массивов информации и часто используется для увеличения объема ОП, однако быстродействие ВЗУ ниже быстродействия ОП. Информация из ВЗУ может быть использована только после передачи ее в ОП. Запись информации в ВЗУ также происходит через ОП. Обмен информацией между ВЗУ и ОП осуществляется по мере необходимости массивами слов. В качестве ВЗУ в настоящее время используются магнитные ленты и диски, которые позволяют менять носитель информации; поэтому емкость таких ЗУ практически не ограничена.
Запоминающее устройство на магнитных дисках — это ЗУ с прямым доступом к информации, так как хранящаяся в ЗУ информация может быть считана в ОП за время, не превышающее некоторого значения, необходимого для перемещения считывающей головки дисковода на заданный участок магнитного диска. ЗУ на магнитных лентах — это ЗУ с последовательным доступом, так как запись и считывание информации производятся путем последовательной перемотки.
В настоящее время также развиваются еще такие ВЗУ, как ЗУ с последовательной выборкой на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). ПЗС ЗУ заполняют промежуток между магнитными ЗУ большой емкости и оперативными полупроводниковыми ЗУ с произвольной выборкой.
Кроме перечисленных основных типов ЗУ, в последнее время появились комбинированные магнитооптические ЗУ и оптические ЗУ на дисках, позволяющие записывать 1 Гбайт информации на одной стороне диска диаметром 30 см.