Информатика и выч. техника \ Микропроцессорные устройства

Проектирование электрической принципиальной схемы процессора для вычисления произведения двух чисел с плавающей запятой, страница 2

Анализируемая тетрада	В дополнительном коде	Слагаемые
Анализируемая тетрада	В дополнительном коде	1 - е (аппаратно сдвинутое на 2)	2-ое
1	2	3	4
0000	не интересует	0	0
0001		0	Х
0010		0	Х -> на 1
0011	00100	0	Х доп
0100		Х	0
0101		Х	Х
0110		Х	Х -> на 1
0111	01100	Х	Х доп
1000		Х -> на 1	0
1001		Х -> на 1	Х
1010		Х -> на 1	Х -> на 1

1	2	3	4
1011	10100	Х -> на 1	Х доп
1100	10000	Х доп	0
1101	10001	Х доп	Х
1110	10010	Х доп	Х -> на 1
1111	100100	Х доп	Х доп

2.2 Описание алгоритма

1. Этап. Убедиться, что множитель число не отрицательное. Иначе множимое и множитель перевести в дополнительный код. Просуммировать и проверить на переполнение.

2. Этап. Подать на сумматор сдвинутые иди обращенные слагаемые частичных произведений, полученные в результате анализа тетрад. Далее просуммировать частичные произведения.

Проверить на окончание цикл умножения (3 сдвига по 4 ) и, если надо, повторить этот этап.

З.Этап. Проверить результат на нормализацию.

2.3 Блок схема алгоритма:

3. Выбор реализации

Как видно из алгоритма, основную часть времени занимают операции сдвига и алгебраического сложения.

Для выполнения операций алгебраического сложения удобно использовать ALU с внутренним параллельным переносом с разрядностью 16. В виду отсутствия ALU с такой разрядностью, применяются 4-х. разрядные АLU, присутствующие в серии микросхем 1533, которых необходимо 4 штук.

При применении последовательной схемы включения данных ALU, при которой выходной перенос предыдущей секции является входным переносом следующей секции, общее время выполнения операции будет равно;

Тобщ=Тформирования переноса*(число АЛУ-1)+Тсложения-45*6+26=296 нс. Данное время велико. Поэтому лучше будет применить параллельную схему включения, которой выходы каждого АЛУ Р(распространение переноса) и G(формирование переноса) поступают на входы дополнительного устройства формирования переносов. Далее сформированные переносы поступают непосредственно на соответствующие входы переносов АЛУ, производится суммирование, и через Т суммирования, на выходах АЛУ находится верный результат операции сложения. Таким образом, операция происходит в три стадии: сложение операндов и генерация каждым АЛУ сигналов Р и G, формирование устройством обработки переносов для каждого АЛУ, корректировка результата сложения каждым АЛУ в соответствии с входным переносом:

Тсл. общ,.=Тформирования Р,G+Тформирования переноса+Тсложения-34+30+26=90нc. Время суммирования при такой структуре для 16 разрядов имеет более чем четырехкратный выигрыш по сравнению с последовательной структурой.

Сдвигать множимое будем аппаратно, для этого увеличим мантиссу на 4 разряда. Сдвиг влево на один разряд - добавить один разряд к младшим.

4, Проектирование функциональной схемы

Перед проектированием функциональной схемы необходимо разработать интерфейс для связи процессора с внешним устройством, и выбрать аппаратную базу.

4.1 Формат данных и протокол обмена на шине.

В качестве системы счисления для реализации процессора используется двоичная система счисления. Принимаемое от внешнего устройства слово состоит из 28 бит, а т.ж. отдельный стартовый бит.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Скачать файл