12.1 Краткие теоретические сведения

ТТХ любого ВК в значительной степени определяют не только схемотехнические решения при его разработке, но и довольно тесную увязку их друг с другом. Например, диапазон представления чисел в ЦВМ определяет как разрядность АЛУ, ОЗУ, так и форму представления чисел. Или принятые способы адресации определяют не только предельную ёмкость памяти, но и разрядность составных частей команды и т. д. Иначе говоря, между техническими параметрами устройств в этих случаях существует довольно четкая увязка. Специализация вычислительного комплекса во многих случаях определяется характером и параметрами решаемых задач. Очень часто при проектировании СВК выбор его основных параметров диктуется структурой и характеристиками заданного для решения на ВК набора задач (ЗНЗ). Исходя из ЗНЗ и требований к времени его обработки на ВК, можно рассчитать основные параметры устройств ВК.

Рассмотрим наиболее характерные случаи, когда по известным параметрам тех или иных устройств ЦВМ, а также по характеристикам задач, подлежащих обработке на ВК, требуется определить недостающие параметры основных устройств ВК. Будем руководствоваться схемой, которую условно назовем «проектирование от задач».

Общие исходные данные для работы на ПЗ приведены в таблице 12.1.

Таблица12.1

Задано	Определить
Смесь задач для обработки на ВК (по варианту указанному преподавателем) Система команд ВК (количество) Время обработки смеси задач - ТЗНЗ Количество данных, используемых в задачах Диапазон, форма и точность представления чисел Коэффициент непроизводительных затрат – КНЗ	Требуемое быстродействие АЛУ, ОЗУ Разрядность основных устройств ВК (АЛУ, ОЗУ) Структуру команд в УУ (разрядность КОП, адреса) Способы адресации, реализуемые в УУ

12.1.1 Расчет основных параметров алу.

К числу основных параметров АЛУ отнесем следующие:

• разрядность;

• диапазон представления;

• точность (погрешность) вычислений;

• форма представления чисел;

• тип используемых машинных кодов;

• быстродействие.

12.1.2 Определение требуемого быстродействия алу.

Должны быть известны:

• характеристики задач – число задач, операционный состав каждой задачи, последовательность решения задач во всех режимах работы СВК;

• характеристики операций – приведенная сложность, время выполнения базовой операции (сложения);

• время решения заданного набора задач - Т_ЗНЗ

• коэффициент непроизводительных затрат - К_НЗ

Тогда последовательность действий по определению быстродействия выглядит следующим образом:

1. Построить циклограмму обработки задач. Для этого найти приведенную сложность каждой задачи Р_j

m

Р_j= r_iN_i , i=1,m , j = 1, k (12.1)

i=1

где r_i – сложность операции i – го типа; N_i – число операций i – го типа, выполняемых при решении j – й задачи; Р_j – приведенная сложность j – задачи; k- количество задач.

Затем определить общий объем, приведенных к операции сложения операций, выполняемых при обработке каждой задачи

Vj= j Pj , (12.2)

где j – количество повторений задач j – го типа при обработке смеси задач.

Построить временную диаграмму (циклограмму) рис.12.1 выполнения задач во всех режимах.

2. Определить быстродействие АЛУ. Для этого вычислить число приведенных операций, выполняемых на каждом из режимов

k

Q_p=  Vj (12.3)

j=1

Деж. режим

1

1 2 3 2 3 4

1,53* 10⁴ 9,126*10⁴

Осн.режим

t_сл

1 5 6 1 5

1,53*10⁴ 3,54*10⁵

Рис.12.1. Циклограмма обработки ЗНЗ.

Определяем требуемое быстродействие В_треб в каждом из режимов с учетом К_НЗ – коэффициента непроизводительности затрат

B_i= Q_i/ T_ЗНЗ * К_НЗ (12.4)

откуда

В_требmax B_i. (12.5)