А
Б В
Г Д
Е Ж
З И
К Л
М Н
О П
Р С
Т У
Ф Х
Ц Ч
Ш Э
Ю Я
Реферат: Лабораторная работа №4 по информатике
Лабораторная работа №4 по информатике
Лабораторная работа 4 ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ. СТРУКТУРА АЛУ ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ ЧИСЕЛ С ФИКСИРО- ВАННОЙ ЗАПЯТОЙ Ц е л ь р а б о т ы: Изучение принципов построения и функционирования АЛУ для деления чисел с фиксированной запятой. В в е д е н и е Деление в ЭВМ обычно сводится к выполнению последователь- ности вычитаний делителя сначала из делимого, а затем из образу- ющихся в процессе деления частичных остатков и сдвига частичных остатков. Алгоритм деления аналогичен алгоритму деления при ручном счете. Рассмотрим особенности деления на примере деления целых чисел. Пусть Z=X/Y где X-делимое, представленное обычно двойным словом (2n-1 цифровых разрядов), Y-делитель и Z-частное, предс- тавленное словами, содержащими n-1 цифровых разрядов. Так как частное Z-слово, размещаемое в n-разрядном регист- ре, то должно иметь место неравество n-1 n-1 |Z|=2 и деление невозможно, если меньше 0, то можно выполнить деление. Реализовать деление можно двумя основными способами: 1.Деление с неподвижным делимым и сдвигаемым вправо делите- лем. 2.Деление с неподвижным делителем и сдвигаемым влево дели- мым. Второй способ широко используется в арифметико-логических устройствах. В этом случае возможно два алгоритма: - алгоритм деления с неподвижным делителем и восстановлени- ем остатка, - алгоритм деления с неподвижным делителем без восстановле- ния остатка. Последний алгоритм используется наиболее часто и состоит из следующих этапов: 1.Берутся модули от делимого и делителя. 2.Исходное значение частичного остатка полагается равным старшим разрядам делимого. 3.Частичный остаток удваивается путем сдвига на один разряд влево, при этом в освобождающийся при сдвиге младший разряд час- тичного остатка заносится очередная цифра делимого. 4.Из сдвинутого частичного остатка вычитается делитель, ес- ли остаток положителен ,или к сдвинутому частичному остатку при- бавляется делитель, если остаток отрицателен. 5.Очередная цифра модуля частного равна 1, если результат вычитания положителен, и 0, если отрицателен. 6.Пункты 3-5 последовательно выполняются для получения всех цифр модуля частного. 7.Знак частного-"плюс", если знаки делимого и делителя оди- наковы, и "минус" в противном случае. Деление без восстановления остатка всегда требует для получения одной цифры частного только сложения или вычитания и сдвига частичного остатка . После за- вершения всех циклов деления выдается результат, при этом если остаток отрицателен, то он восстанавливается путем подсуммирова- ния Y. Структура АЛУ для выполнения деления приведена на рис.3. В состав АЛУ входят: входной регистр PrY (хранит дели- тель-неподвижный); многофункциональный регистр PrX, который яв- ляется входным регистром сумматора, входным регистром АЛУ, хра- нит первоначальное делимое, а затем частичные остатки, а также используется при их сдвиге; сумматор PrCM, используемый для сдвига частичных остатков вправо; счетчик циклов СчЦ. В начальный момент с шины данных делимое и делитель посту- пают в соответствующие им регистры PrX и PrY. Затем из делимого в PrX вычитается делитель PrY (при этом начальное значение час- тичного остатка равно делимому); результат пересылается в PrCm, а из PrCm -в PrX. Таким образом остаток получает новое значение, а счетчик циклов сбрасывается в 0. На этом заканчивается уста- новка исходного состояния. По знаку остатка в PrX определяется очередная цифра частно- го PrZ, если PrX>=0, то PrZ [СчЦ]:=1, иначе - PrZ[СчЦ]:=0. В PrCm поступает сдвинутый на разряд влево PrX (остаток удваивает- ся), затем содержимое PrCm пересылается в PrX. Выполняется вычитание (прибавление) делителя. Из сумматора разность (сумма) поступает в PrCm и пересылается в PrX. На этом шаге заканчиваеся вычисление нового остатка. Содержимое счетчика циклов увеличивается на единицу. Если СчЦ=n-1, то вычисления заканчиваются, в противном случае - пов- торяются. В ы п о л н е н и е л а б о р а т о р н о й р а б о т ы Структура АЛУ для деления чисел с фиксированной запятой и алгоритм его функционирования моделируется с помощью программы, реализованной на языке Турбо-Паскаль-7. Работа с программой осу7843 ществляется в интерактивном режиме. После запуска программы division.exe на экране дисплея появляет- ся инструкция для пользователя, согласно которой и выполняется лабораторная работа. Текст описания лабораторной работы хранится в файле .... Выполнение изучаемой операции АЛУ осуществляется по шагам и результат каждого шага отражается на экране в виде кодов содер- жимого соответсвующего регистров, промежуточных и конечных ре- зультатов. В процессе выполнения лабораторной работы необходимо зафиксировать по шагам состояние всех элементов АЛУ, индицируе- мые соответствующими кодами. Работу АЛУ необходимо изучить для различных значений опе- рандов и различных сочетаний их знаков. По результатам работы необходимо построить блок-схему мик- ропрограммы работы АЛУ. С о д е р ж а н и е о т ч е т а 1.Описание работы АЛУ. 2.Блок-схема микропрграммы выполнения операций деления для чисел с фиксированной запятой. К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы 1.Укажите недостатки алгоритма деления с неподвижным дели- мым и сдвигаемым вправо делителем. 2.Укажите недостатки алгоритма деления с восстановлением остатка. 3.Какие операции влияют на скорость выполнения деления? 4.Как выполныется деление с плавающей запятой? 5.Какое деление требует большего времени - чисел с фиксиро- ванной запятой или чисел с плавающей запятой? Л и т е р а т у р а 1.Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы.- М.: Энергоатомиздат, 1985-552 с. 2.Нешумова К.А. Электронные вычислительные машины и систе- мы.-М.: Высшая школа, 1989-336 с. 3.Соловьев Г.Н. Арифметические устройства ЭВМ - М.:Энер- гия, 1978-176 с. 4.Чернов В.Г. Математические и логические основы вычисли- тельных машин. Методические указания к самостоятельной ра- боте студентов.-ВПИ, 1992-47 с. 5.Калабеков Б.А. Микропрцессоры и их применения в системах передачи и обработки сигналов - м.: Радио и связь, 1988. шч сыхфующшх этряют: 1.Бхрутся ьюфуыш ют фхышьюую ш фхыштхыя. 2.Исхюфэюх чэрчхэшх чрстшчэюую юстртър яюырурхтся рртэыь стрршшь ррчряфрь фхышьюую. 3.Чрстшчэыщ юстртюъ уфтрштрхтся яутхь сфтшур эр юфшэ ррчряф тыхтю, ярш этюь т юстюсюцфрющшщся ярш сфтшух ьырфшшщ ррчряф чрс- тшчэюую юстртър чрэюсштся ючхрхфэря цшфрр фхышьюую. 4.Ич сфтшэутюую чрстшчэюую юстртър тычштрхтся фхыштхыь, хс- ыш юстртюъ яюыюцштхыхэ ,шыш ъ сфтшэутюьу чрстшчэюьу юстртъу ярш- сртыяхтся фхыштхыь, хсыш юстртюъ ютршцртхыхэ. 5.Очхрхфэря цшфрр ьюфуыя чрстэюую рртэр 1, хсыш рхчуыьтрт тычштрэшя яюыюцштхыхэ, ш 0, хсыш ютршцртхыхэ. 6.Пуэъты 3-5 яюсыхфютртхыьэю тыяюыэяются фыя яюыучхэшя тсхх цшфр ьюфуыя чрстэюую. 7.Зэръ чрстэюую-"яыюс", хсыш чэръш фхышьюую ш фхыштхыя юфш- эръюты, ш "ьшэус" т ярютштэюь сыучрх. Дхыхэшх схч тюсстрэютыхэшя юстртър тсхуфр трхсухт фыя яюыучхэшя юфэющ цшфры чрстэюую тюыьъю сыюцхэшя шыш тычштрэшя ш сфтшур чрстшчэюую юстртър . Пюсых чр- тхршхэшя тсхх цшъыют фхыхэшя тыфрхтся рхчуыьтрт, ярш этюь хсыш юстртюъ ютршцртхыхэ, тю юэ тюсстрэртыштрхтся яутхь яюфсуььшрютр- эшя Y. Струътурр АЛУ фыя тыяюыэхэшя фхыхэшя ярштхфхэр эр ршс.3. В сюстрт АЛУ тхюфят: тхюфэющ рхушстр PrY (хррэшт фхыш- тхыь-эхяюфтшцэыщ); ьэюуюфуэъцшюэрыьэыщ рхушстр PrX, ъютюрыщ ят- ыяхтся тхюфэыь рхушстрюь суььртюрр, тхюфэыь рхушстрюь АЛУ, хрр- эшт яхртюэрчрыьэюх фхышьюх, р чртхь чрстшчэых юстртъш, р тръцх шсяюыьчухтся ярш шх сфтшух; суььртюр PrCM, шсяюыьчухьыщ фыя сфтшур чрстшчэых юстртъют тярртю; счхтчшъ цшъыют СчЦ. В эрчрыьэыщ ьюьхэт с шшэы фрээых фхышьюх ш фхыштхыь яюсту- ярют т сююттхтсттующшх шь рхушстры PrX ш PrY. Зртхь шч фхышьюую т PrX тычштрхтся фхыштхыь PrY (ярш этюь эрчрыьэюх чэрчхэшх чрс- тшчэюую юстртър рртэю фхышьюьу); рхчуыьтрт яхрхсыырхтся т PrCm, р шч PrCm -т PrX. Тръшь юсррчюь юстртюъ яюыучрхт эютюх чэрчхэшх, р счхтчшъ цшъыют ссррсытрхтся т 0. Нр этюь чрърэчштрхтся устр- эютър шсхюфэюую сюстюяэшя. Пю чэръу юстртър т PrX юярхфхыяхтся ючхрхфэря цшфрр чрстэю- ую PrZ, хсыш PrX>=0, тю PrZ [СчЦ]:=1, шэрчх - PrZ[СчЦ]:=0. В PrCm яюстуярхт сфтшэутыщ эр ррчряф тыхтю PrX (юстртюъ уфтрштрхт- ся), чртхь сюфхрцшьюх PrCm яхрхсыырхтся т PrX. Выяюыэяхтся тычштрэшх (яршсртыхэшх) фхыштхыя. Ич суььртюрр ррчэюсть (суььр) яюстуярхт т PrCm ш яхрхсыырхтся т PrX. Нр этюь шрух чрърэчштрхся тычшсыхэшх эютюую юстртър. Сюфхрцшьюх счхтчшър цшъыют утхышчштрхтся эр хфшэшцу. Есыш СчЦ=n-1, тю тычшсыхэшя чрърэчштрются, т ярютштэюь сыучрх - яют- тюряются. В ы я ю ы э х э ш х ы р с ю р р т ю р э ю щ р р с ю т ы Струътурр АЛУ фыя фхыхэшя чшсхы с фшъсшрютрээющ чряятющ ш рыуюршть хую фуэъцшюэшрютрэшя ьюфхышрухтся с яюьющью ярюуррььы, рхрышчютрээющ эр ячыъх Турсю-Прсърыь-7. Ррсютр с ярюуррььющ юсу7843$u
|
