Реферат по предмету "Информатика, программирование"


Алгоритм решения задач

Содержание
Введение
1 Алгоритмрешения функциональной задачи
2 Выборсистемы команд специализированной ЭВМ
3 Форматыкоманд и операндов
4Содержательные графы микропрограмм операций АЛУ
5 Разработкаобъединенной микропрограммы работы АЛУ
6Закодированные алгоритмы микропрограмм
7Проектирование управляющего автомата
Введение
Цельюкурсового проектирования является закрепление знаний по курсу: «Организация ЭВМи систем», полученных в результате изучения лекционного курса и выполнениялабораторного практикума.
Объектомкурсового проектирования является процессор специализированной ЭВМ.
Впроцессоре выделяют устройство, в котором выполняются все основные(арифметические и логические) операции. Это устройство называютарифметико-логическим устройством (АЛУ). Если все основные операции выполняютсяза один такт (это имеет место в большинстве современных микропроцессоров), АЛУявляется частью операционного автомата процессора; если же некоторые или всеосновные операции выполняются алгоритмически за много тактов, АЛУ имеетсобственное устройство управления.
Разработкапроцессора специализированной ЭВМ включает в себя следующие этапы:
- Разработка алгоритма решенияфункциональной задачи.
- Выбор системы командспециализированной ЭВМ.
- Определение форматов команд иоперандов.
- Разработка алгоритмовмикропрограмм выполнения минимально необходимого набора операций АЛУ.
- Разработка объединенноймикропрограммы работы АЛУ.
- Разработка структурной схемыоперационного автомата АЛУ.
- Разработка управляющего автоматаАЛУ.
1 Алгоритм решения функциональной задачи
Укрупненныйалгоритм решения поставленной задачи представлен на рисунке 1.1. Алгоритмвычисления функций F приведен соответственно на рисунке 1.2.
/>
Рис.1.1 Укрупненный алгоритм
Длявычисления функции F можно воспользоваться степенным рядом:
1   Функция Arth(x) разлагается [3] в степеннойряд:
/>
Этотряд сходится при |x|
 Рис.1.3   />/>/>/>/>/>/>/>/>
/>/>    />  
            />    />   />
/>    />  
            />    />   . Сумму ряда удобно находить с помощью рекуррентныхсоотношений. Общий член ряда /> выражается в данном случае черезпредыдущий член ряда с помощью равенства:
/>/> /> /> /> /> />   /> />  
/>2 Выбор системы командспециализированной ЭВМ
Длядвухадресной системы команд без признака засылки основные операции над двумяоперандами будут выглядеть так:
/>,
где
А1– первый адрес в команде;
А2– второй адрес в команде;
*- обозначение операции.
Введемобозначение:
N. Наименование операции. X. Y
X– первый операнд и результат операции.
Y– второй операнд (если он не участвует, то ставится -).
Длядвухадресной системы команд без признака засылки программа будет выглядеть так:
Частькоманд в этой программе имеют два адреса, а часть – один адрес, поэтому исистема команд ЭВМ должна состоять из одноадресных и двухадресных команд. 3 Форматы команд и операндов
Будемсчитать, что оперативная память (ОП) состоит из 256 ячеек длиной в один байткаждая.
Двухадреснаясистема команд без признака засылки содержит 13 различных наименований команд,для кодирования которых поле КО должно иметь 4 разряда.
Посколькув данном случае имеются одноадресные команды и двухадресные команды, для ихразличия введено одноразрядное поле кода длины команды (КДК) и принято считать:КДК=1 — для одноадресных и КДК=0 — для двухадресных команд.
Разряды5-7 первого байта всех команд здесь не используются. Формат команд приведен нарисунке 3.1.
Вкачестве операнда будет использоваться 16-разрядное слово, запятая считаетсяфиксированной перед старшим разрядом, а ОП оперирует с однобайтовыми словами. Форматоперанда в ОП представлен на рисунке 3.2:
Такойоперанд загружается за два обращения к ОП, здесь старшие разряды операнды изнак содержатся в первом байте, а младшие разряды – во втором. 4 Содержательные графы микропрограмм операций АЛУ
Числапредставляются в 16-разрядном формате, старший (нулевой) разряд используетсядля представления знака числа, для операции сложения используетсямодифицированный дополнительный код, поэтому регистр RG имеет 17 разрядов(0:16) (поле RG(1:16) – для хранения первого слагаемого), регистр RG1 имеет 16разрядов RG1(0:15) – для второго слагаемого, одноразрядному полю признакапереполнения изначально присвоено нулевое значение, при операции сложенияслагаемые помещаются по младшим разрядам, результат (сумма) помещается в полеRG(1:16), прибавление константы /> означаетприбавление 1 к младшему разряду слова.
Содержательныйалгоритм сложения представлен на рисунке 4.1:

/>
Рисунок 4.1 – Алгоритм операции сложения
Описаниеслов, использованных в микропрограмме сложения, представлены в таблице 4.1:
Таблица 4.1Тип Слово Пояснение ILO RG(0:16) Слагаемое (Сумма) IL RG1(0:16) Слагаемое ILO ПП Признак переполнения
Содержательныйалгоритм вычитания представлен на рисунке 4.2:
/>
Рисунок 4.2 – Алгоритм вычитания
Описаниеслов, использованных в микропрограмме вычитания представлены в таблице 4.2:
Таблица 4.2Тип Слово Пояснение ILO RG(0:16) Уменьшаемое (разность) IL RG1(0:16) Вычитаемое ILO ПП Признак переполнения
Содержательныйалгоритмы умножения и деления представлены на рисунках 4.3 и 4.4:
Описанияслов, использованных в микропрограммах представлены в таблицах 4.3 и 4.4:
Таблица 4.3Тип Слово Пояснение ILO RG(0:16) Множитель, произведение IL RG1(0:16) Множимое L RG2(0:16) Множитель, произведение L СТ(1:4) Счетчик циклов
Таблица 4.4Тип Слово Пояснение ILO RG(0:16) Делимое, остаток, частное IL RG1(0:16) Делитель L RG2(0:16) Частное L СТ(1:4) Счетчик ILO ПП Признак переполнения
Содержательныеалгоритмы умножения на 2 и нахождения абсолютной величины числа представлены нарисунке 4.5 и 4.6, а описания слов, использованных в микропрограммах – втаблице 4.5 и 4.6:
/>
Рисунок 4.5 – Алгоритм операции «умножение на 2»
/>
Рисунок 4.6 – Алгоритм приведения абсолютной величинычисла
Таблица 4.5Тип Слово Пояснение ILO RG(2:16) Операнд ILO ПП Признак переполнения

Таблица 4.6Тип Слово Пояснение ILO RG(0:1) Операнд
Содержательныйалгоритм микропрограммы специальной функции Arth(x) представлен на рисунке 4.7,здесь до начала выполнения программы регистру RG4 присваивается значение X. Описанияслов, использованных в микропрограмме – в таблице 4.7:
Таблица 4.7Тип Слово Пояснение ILO RG(0:16)
Переменная x,n,b,a,F множитель, произведение, делимое,
остаток, частное, слагаемое, сумма,
уменьшаемое, разность IL RG1(0:15)
Переменная F,b,a
константа,
Множимое, делитель, слагаемое, вычитаемое L RG2(0:16) Множитель, произведение, частное L RG3(0:15) Переменная F L RG4(0:15) Переменная x,a,b L RG5(0:15) Переменная n L CT(1:4) Счетчик ILO ПП Признак переполнения
Теперьнеобходимо составить схему укрупненного алгоритма, используя уже полученнуюмикропрограмму вычисления функции Arth(x). Предполагается, что переменные x1,x2 и x3 перед началом выполнения программы уже будут загружены соответственно врегистры RG4, RG3 и RG5. Данная схема алгоритма представлена на рисунке 4.8:

/>
Рисунок 4.8 – Схема алгоритма
Втаблице 4.8 представлено описание слов, использованных в программе. Так какописание слов для микропрограммы вычисления специальной функции былопредставлено в таблице 4.7, здесь приводится описание только тех слов, которыепринимали значения отличные от тех, что использовались в алгоритме на рисунке4.7.
Таблица 4.8Тип Слово Пояснение ILO RG(0:16)
Переменная x1, x2,X делимое,
остаток, частное,
уменьшаемое, разность
абсолютная величина числа IL RG1(0:15)
Переменная x2, x3
константа, делитель, вычитаемое L RG3(0:15) Переменная x2 L RG4(0:15) Переменная x1, X L RG5(0:15) Переменная x3  
5 Разработка объединенной микропрограммы работы АЛУ
Процессорсостоит из АЛУ и УЦУ.
Вобъединенном списке микроопераций, используемых в микропрограммах минимальногонабора операций АЛУ, для унификации формы записи различных операций и форматоводноименных слов следует по сравнению с рисунком 4.3 изменить тримикрооперации:
- для вершины 2 вместо микрооперацииRG2 := RG нужно использовать микрооперацию RG2 := RG(1:16).0;
- для вершины 6 вместо микрооперацииRG2(1:15):=R1(RG (15).RG2(1:15)) – использовать микрооперацию RG2(1:15):=R1(RG(16).RG2(1:16);
- вместо микрооперации RG(0):=1 ввершине 11 – использовать микрооперацию RG(0:1):=11.
Благодаряэтим изменениям значение числовой части результата каждой операцииприсваивается полю RG(2:16) слова RG, а нулевой и первый разряды этого словаиспользуются для представления знака числа. Появляется возможность считать, чтоперед началом каждой операции над двумя операндами в АЛУ значение первогооперанда присваивается полю RG(1:16) слова RG, а значение второго операнда –слову RG1. При выполнении этого условия перед началом сложения и вычитаниянеобходимо произвести присваивание RG(0) := RG(1), перед началом умножениянужно осуществить передачу RG2 := RG(1:16).0, а перед делением – микрооперацииRG2(0):= RG(1) и RG(0:1):= 00.
Втаблице 5.1 приведен список логических условий, используемых в микропрограммах:
Таблица 5.1Обозначение Лог. Условие Тип операции X1 RG(0)
Сложение и
Вычитание X2 RG1(0) X3 RG(1) X4 RG2(15) Умножение X5 CT=0 X6 RG2(1) X7 RG1(0)ÅRG2(0) Деление X8 RG2(16) Умножение на «2» X9 RG(2) Вычисление функции Arth(x) X10  RG(0:16)
Втаблице 5.2 приведен список микроопераций, используемых в микропрограммах:
Таблица 5.2№ Микрооперации Тип операции Y1 RG(0):=RG(1) Сложение Y2
RG(2:16):=ù RG(2:16) + /> Y3 RG:=RG+RG1(1:15) Y4
RG:=RG+11.ù RG1(1:15)+ /> Y5 ПП:=1 Y6 RG1(0):= ù RG1(0) Вычитание Y7 RG2:=RG(1:16).0 Умножение Y8 RG:=0 Y9 CT:=1510 Y10 RG2(1:16):=R1(RG(16).RG2(1:16)) Y11 RG(1:16):=R1(0.RG(1:16)) Y12 CT:=CT-1 Y13
RG:=RG+ /> Y14 RG(0:1):=11 Y15 RG2(0):=RG(1) Деление Y16 RG(2:16):=L1( RG(2:16).0) Y17 CT:=0 Y18 RG2(1:16):=0 Y19 RG2(1:16):=L1(RG2(1:16).ù RG(0)) Y20 RG:=RG2(1:15) Y21 RG(0:1):=00 Выделение абсолютной величины числа Y22 RG3:=RG4 Вычисление функции Arth(x) Y23
RG5:= /> Y24 RG:=RG4 Y25 RG1:=RG Y26 RG4:=RG Y27 RG:=RG5 Y28 RG4:=RG1 Y29
RG1:= /> Y30
RG5:=RG5+/> Y31 RG:=RG3
Вприложениях 1, 2 и 3 приведена соответственно схема объединенной микропрограммыработы АЛУ, закодированная схема объединенной микропрограммы работы АЛУ иструктурная схема операционного автомата.6 Закодированные алгоритмы микропрограмм
Закодированныеалгоритмы сложения, вычитания, умножения, деления, умножения на «2» и выделенияабсолютной величины числа представлены соответственно на рисунках 6.1, 6.2,6.3, 6.4, 6.5 и 6.6: 7 Проектирование управляющего автомата
Форматмикрокоманды при вертикальном кодировании имеет формат, представленный нарисунке 7.1:
Форматкоманды с принудительной адресацией представлен на рисунке 7.2:
Алгоримформирования исполнительного адреса обращения к микропрограммной памяти (МПП)представлен на рисунке 7.3:
/>
Рисунок 7.3 – Алгоритм формирования адреса
Втаблице 7.1 приведены все микрооперации, расположенные в микропрограммнойпамяти, где адрес A0 — переход по «истина»:
Таблица 7.1Логичеcкий адрес МК в МПП Формат микрокоманды
  Операционная зона Адресная зона
  Y X(1..l) A0 A1
  Y0 1
  1 Y31 2
  2 Y33 3
  3 Y15 4
  4 Y21 5
  5 Y4 6
  6 X1 23 7
  7 Y16
  8 Y9 9
  9 Y18 10 10 X1 12 11 11 Y4 13 12 Y3 13 13 Y19 14 14 Y16 15 15 Y12 16 16 X5 17 10 17 Y20 18 18 X8 19 20 19 Y13 20 X7 22 21 21 Y21 24 22 Y14 24 23 Y5 24 24 Y25 25 25 Y24 26 26 Y6 27 27 Y1 28 28 X1 29 30 29 Y2 30 30 X2 32 31 31 Y3 33 32 Y4 33 33 X1 35 34 34 X2 36 38 35 X2 37 36 36 Y5 38 37 Y2 38 38 Y26 39 39 Y21 40 40 Y34 41 41 Y6 42 42 Y1 43 43 X1 44 45 44 Y2 45 45 X2 47 46 46 Y3 48 47 Y4 48 48 X1 50 49 49 X2 51 53 50 X2 52 51 51 Y5 53
  52 Y2 53
  53 X1 54
  54 Y22 55
  55 Y23 56
  56 Y24 57
  57 Y25 58
  58 Y7 59
  59 Y8 60
  60 Y9 61
  61 X4 62 63
  62 Y3 63
  63 Y10 64
  64 Y11 65
  65 Y12 66
  66 X5 67 61
  67 X6 68 69
  68 Y13 69
  69 X7 70 71
  70 Y14 71
  71 Y26 72
  72 Y27 73
  73 X9 75 74
  74 Y16 76
  75 Y5 76
  76 Y6 77
  77 Y1 78
  78 X1 79 80
  79 Y2 80
  80 X2 82 81
  81 Y3 83
  82 Y4 83
  83 X1 85 84
  84 X2 86 88
  85 X2 87 86
  86 Y5 88
  87 Y2 88
  88 Y25 89
  89 Y24 90
  90 Y28 91
  91 Y7 92
  92 Y8 93
  93 Y9 94
  94 X4 95 96
  95 Y3 96
  96 Y10 97
  97 Y11 98
  98 Y12 99
  99 X5 100 94
  100 X6 101 102
  101 Y13 102
  102 X7 103 104
  103 Y14 104
  104 Y25 105
  105 Y24 106
  106 Y28 107
  107 Y29 108
  108 Y1 109
  109 X1 110 111
  110 Y2 111
  111 X2 113 112
  112 Y3 114
  113 Y4 114
  114 X1 116 115
  115 X2 117 38
  116 X2 118 117
  117 Y5 119
  118 Y2 119
  119 Y25 120
  120 Y24 121
  121 X10 122 158
  122 Y15 123
  123 Y21 124
  124 Y4 125
  125 X1 142 126
  126 Y16 127
  127 Y9 128
  128 Y18 129
  129 X1 131 130
  130 Y4 132
  131 Y3 132
  132 Y19 133
  133 Y16 134
  134 Y12 135
  135 X5 136 129
  136 Y20 137
  137 X8 138 139
  138 Y13 139
  139 X7 141 140
  140 Y21 143
  141 Y14 143
  142 Y5 143
  143 Y30 144
  144 Y31 145
  145 Y32 146
  146 Y1 147
  147 X1 148 149
  148 Y2 149
  149 X2 150 151
  150 Y3 152
  151 Y4 152
  152 X1 154 153
  153 X2 155 157
  154 X2 156 155
  155 Y5 157
  156 Y2 157
  157 71
  158 Y0
  /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Анализ использования ОС в СПК
Реферат Soil Erosion Essay Research Paper SOIL EROSIONSoil
Реферат Юрген Хабермас о колонизации жизненного мира системами
Реферат Аудирование на уроках иностранного языка
Реферат Программный комплекс CREDO
Реферат Дипломная работа на тему: "Анализ конкурентоспособности фирмы на региональном рынке услуг сотовой связи" (на примере Ростовской области).
Реферат Русская музыка XVIII и первой половины XIX века. Музыкальная культура Европы после I мировой войны: эстетика экспрессионизма
Реферат Порядок формирования отчета об изменениях капитала
Реферат Османская империя. Народные движения и власть султанов
Реферат Адвокатская этика. Психологические особенности деятельности адвокатуры
Реферат Организация и технология ремонта при внутренней отделке зданий
Реферат Позиционирование всему свое место
Реферат Порядок сертификации аудиторов
Реферат Коммуникативная грамматика при обучении английскому языку на среднем этапе
Реферат Договорная работа в юридическом отделе ОАО "МИнБ"