Проектирование принципиальной схемы устройства вычисляющего экспоненциальную функцию EXP(x)

Страницы работы

26 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Оглавление

Оглавление. 1

Задание. 2

Введение. 3

Аналитический обзор существующих методов. 4

Описание алгоритма. 7

Описание числа. 8

Описание блок-схемы.. 8

Описание регистрового устройства. 10

Регистровая блок-схема. 12

Операционный автомат. 13

Управляющий автомат. 13

Описание функциональной схемы.. 14

Выбор тактовой частоты процессора. 15

Описание работы схемы.. 16

Расчёт вспомогательных цепей. 18

Описание элементной базы.. 20

Выводы.. 22

Приложения. 23

Список литературы.. 25


Задание

Спроектировать принципиальную схему устройства вычисляющего экспоненциальную функцию EXP(x).

Критерий оптимизации - быстродействие.

Разрядная сетка процессора - 16 разрядов

Элементная база - цифровые ИМС серий КР1533, К556, К155.

Метод вычисления - «Цифра за цифрой».


Введение

Научно-технический прогресс, развитие современной научной мысли, развитие практически всех отраслей народного хозяйства тесно связаны с использованием электронных вычислительных машин и вычислительных систем. Можно утверждать, что успешное разрешение современных научных и технических проблем в значительной степени зависит от уровня развития электронной вычислительной техники. В связи с этим во всём мире уделяется большое внимание развитию и совершенствованию средств электронной вычислительной техники и программному обеспечению [3, 7, 8].

Широкое применение специализированных процессоров характерно для самых разнообразных систем обработки информации, начиная от мультипроцессорных систем, и включая высокопроизводительные многопроцессорные вычислительные комплексы. Во всех этих случаях специализированные процессоры, будучи ориентированные на решение определенного класса задач, позволяют добиться максимальной производительности в рамках используемой элементарной технологической базы. Их применение в многопроцессорных системах семейства EC - ЭВМ, а так же в системах Intel8087, AMD 9511, TRW, MRY-16 намного повысило быстродействие систем, а также позволило распараллелить процесс решения широкого круга задач.

Специализированные процессоры  служат для решения узкого круга задач. Они применяются в качестве автономных вычислителей, контроллеров, и т.д.

Специализированные процессоры реализуются в трех основных видах:

1.  Программный специализированный процессор (ПСМ).

Для него характерно:

·  Развертка вычислительных процессоров во времени

·  Отсутствие возможности ввода новых команд

·  Взаимная пересылка информации между ОЗУ и процессором

·  Низкое быстродействие для относительно сложных задач

·  Максимальная гибкость

2.  Микропрограммный специализированный процессор (МПСП).

Для него характерно:

·  Возможность введения новых команд-микропрограмм

·  Имеется доступ к системе микрокоманд основного процессора

·  Команды микропрограммы реализуются на ПЗУ, ПЛМ

·  Более эффективны по сравнению с ПСМ

·  Менее гибкие по сравнению с ПСМ

3.  Аппаратные специализированные процессоры

Для него характерно:

·  Высокая схема параллелизма за счет введения дополнительного оборудования

·   Минимальное количество промежуточных  пересылок между регистрами и ОЗУ

·  Максимальное быстродействие

·  Отсутствие гибкости («жесткая логика»)

Выбор типа специализированного процессора связан с методами, алгоритмами вычислений и структурной организацией основного процессора. Так, например, если процесс происходит в реальном масштабе времени, то разумно будет применить аппаратный специализированный процессор.

Критерием оптимизации в поставленной задаче является быстродействие, следствием которого жесткая логика и минимальное количество промежуточных пересылок между регистрами и ОЗУ.

На основании всего выше сказанного можно сделать вывод, что проектируемый специализированный процессор, будет иметь вид аппаратного специализированного процессора.

В данном курсовом проекте рассмотрен пример аппаратного специализированного процессора для вычисления экспоненциальной функции EXP(x).

Аналитический обзор существующих методов

Существует большое количество методов вычисления элементарных функций. Лишь некоторые из них нашли применение в цифровой технике:

·  Разложение в ряд Тейлора

·  Аппроксимация с помощью различного рода полиномов наилучшего приближения

·  Цепные дроби

·  Рациональные дроби

·  Табличные методы

·  Итерационные методы

Кратко охарактеризую каждый из выше перечисленных методов. Степенные полиномы (отрезок ряда  Тейлора, полином Чебышева и т.д) вычисляются в ЦВМ чаще всего по схеме Горнера. Время необходимое для вычисления полинома при разложения функции произвольного вида равно tпол=m(tумн+tсл), где m – степень полинома, tумн  - время операции умножения, tсл – время операции сложения.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Схемотехника
Тип:
Курсовые работы
Размер файла:
499 Kb
Скачали:
0