Проектирование арифметико-логического устройства для выполнения операций сложения и вычитания чисел с плавающей точкой, страница 7

·  Счетчик циклов D16 и дешифратор D17 – используются для формирования управляющих сигналов.

·  Триггер D5.1 – управляет подачей синхросигналов на счетчик циклов через коньюнктор D8.1.

·  Сумматоры D25 и D26 – служат для сравнения порядков.

·  Счетчик D27 – используется для управления процессом сдвига мантисс при выравнивании порядков.

·  Сумматоры D46-D50 – служат для сложения мантисс.

·  Счетчики D60 и D61 – служат для хранения порядка результата вычислений и декремента порядка при нормализации результата.

·  Регистры D64 и D65 – служат для хранения мантиссы результата вычислений и сдвига мантиссы при нормализации результата в паре с регистрами D63 и D64.

·  Триггер D66.1 – служит для хранения знака мантиссы результата вычислений.

·  Триггер D5.2 – хранит признак окончания операции.

2.5 Расчетная часть

2.5.1 Расчет мощности, потребляемой АЛУ с плавающей точкой

Мощность, потребляемая устройством, определяется как сумма потребляемых мощностей всей интегральных микросхем, входящих в устройство. Данные о мощностях, потребляемых микросхемами, представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2         

Итого: 130 Вт

Из таблицы следует, что мощность, потребляемая данным устройством равна 130 Вт. Это необходимо будет учесть при проектировании источника питания.

2.5.2 Расчет времени АЛУ для выполнения операций сложения (вычитания) чисел с плавающей точкой

В данном АЛУ микрооперации выполняются по тактам, которые задаются синхроимпульсами. Максимальное время срабатывания имеет дешифратор

К155ИД1 – 50 нс, в связи с этим наилучший период через который будут подаваться синхроимпульсы будет 70 нс, соответственно  частота синхроимпульсов – 14,2 МГц. При выполнении микроопераций с большей длительностью часть тактов будет пропущена.

Продолжительность операции зависит от количества тактов сдвига мантиссы меньшего операнда при выравнивании порядков и количества сдвигов, которых надо выполнить при нормализации мантисс результата. Для расчета частоты с которой можно подавать входные операнды используются максимальные значения: тактов сдвига мантиссы – 3, тактов нормализации –3. В таблице 2.3 представлены микрооперации и количество тактов необходимых для их выполнения.

Таблица 2.3

Итого: 11

Из таблицы следует, что максимальное время выполнения операции – 11 тактов, поскольку один такт длится 70 нс, время выполнения операции 70*11=770 нс. Следовательно максимальная частота подачи входных операндов 1\770нс=1,2 МГц.

Заключение

В данном курсовом проекте было разработано АЛУ для выполнения операций сложения (вычитания) чисел с плавающей точкой. Выполнены структурная, функциональная и принципиальная схемы, произведены расчет мощности потребляемой устройством и расчет частоты подачи входных операндов. Подобрана оптимальная элементная база.

Список литературы

1.   Каган Б.М. «Электронные вычислительные машины и системы». Москва, «Энергоатомиздат» 1991.

2.  Бирюков С.А. «Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП».  Москва, «ДМК» 1999 год.