Файл: Мельник А. Архітектура комп\'ютера.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.12.2021

Просмотров: 6834

Скачиваний: 22

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

280

Подібно до описаного, описані підходи можна застосувати до інших таблично-ал­горитмічних методів обчислення елементарних функцій, наприклад, при використанні ланцюгових дробів, раціональних наближень і т. д.

7.15. Короткий зміст розділу

Розглянуто принципи побудови арифметико-логічного пристрою сучасних комп'ю­терів, який є одним з основних вузлів процесора, призначеним для виконання арифме­тичних, логічних та інших операцій обробки даних. Розкрито структуру АЛП для ви­конання елементарних операцій та структуру багатоблокових АЛП, призначених для виконання складних операцій, які ініціюються командами обробки даних з системи ко­манд комп'ютера. Описані багатоблокові АЛП з внутрішньою регістровою пам'яттю на основі табличних, однотактових, багатотактових та конвеєрних операційних пристроїв. Проведено класифікацію АЛП залежно від способу обробки операндів. АЛП діляться на послідовні, послідовно-паралельні та паралельні. В першому випадку обробка операн­дів в АЛП здійснюється послідовно в часі над кожним розрядом, тоді як в останньому операції здійснюються паралельно в часі над всіма розрядами операндів. За способом представлення чисел розділяють АЛП з фіксованою та з рухомою комою, причому пер­ші можуть бути орієнтовані на обробку цілих або дробових чисел. Залежно від способу виконання операцій АЛП діляться на однотактові, коли задана операція виконується за один такт, та багатотактові, коли для виконання операції потрібно виконати деяку кількість тактів. АЛП можуть бути конвеєрними або скалярними. Показано, що вико­ристання конвеєрного принципу обробки даних дозволяє суттєво підвищити продук­тивність АЛП та комп'ютера в цілому.

Розглянуто структури та принципи організації обчислень в табличних, алгоритміч­них та таблично-алгоритмічних однотактових, багатотактових та конвеєрних операцій­них пристроях для виконання операцій додавання, віднімання, множення, ділення та обчислення елементарних функцій над двійковими числами в форматах з фіксованою та рухомою комою.

7.16. Література для подальшого читання

Питання побудови арифметико-логічного пристрою розглянуті в багатьох підруч­никах з організації комп'ютерів, зокрема в роботах [1-8]. Формалізації питань побудови багатотактових операційних пристроїв присвячена робота [9], в якій вони названі опера­ційними пристроями з закріпленими мікроопераціями. Опис стандартного 4-розрядного АЛП приведено в роботі [3]. В роботах [10-12] є опис структури арифметико-логічного пристрою процесорів Nios, UltraSPARC та РА-8000. Принципи побудови табличних та таблично-алгоритмічних операційних пристроїв розглянуті в роботах [13-15]. Прин­ципи побудови однотактових, багатотактових та конвеєрних операційних пристроїв за­пропоновано в роботах [17-19].

7. Т 7. Література до розділу 7

1. Благовещенский Ю. В., Теслер Г. С. Вычисление элементарных функций на ЭВМ. - К., "Тех-ника", 1977. - 208 с.

281

  1. Байков В. Д., Смолов В. Б. Аппаратурная реализация элементарных функций в ЦВМ. - Л. ЛГУ. - 96с.

  2. Каган Б. М. Электронные вычислительные машины и системи. М.: Энергия, 1979. - 528 с.

  3. Каган Б. М., Каневский М. М. Цифровые вычислительньїе машины и системы. М.: Энергия, 1974. - 680 с.

  4. Майоров С. А., Новиков Г. И. Структура электронных вычислительных машин. Л. Маши-ностроение. 1979. - 384 с.

  5. Мельник А.А. Выбор метода вычисления элементарных функций в процессорах обработки сигналов. Тезисы Всесоюзной конференции "Методы и микроэлектронные средства цифрового преобразования и обработки сигналов". - Рига, 1983.

  6. Мельник А.А. О вычислении одного класса элементарных функций путем конвейерной реализации метода Волдера. -Автоматика и вычислительная техника, 1983, N 6.

  7. Мельник А.А. Использование алгоритма Волдера в высокопроизводительных вычисли­тельных БПФ. - Автометрия, 1984, N 6, с. 85-87.

  8. Мельник А.А. Процессоры обработки сигналов. Препринт N 29-89, ИППММ АН УССР, 1989,63 с.


  1. Мельник А.О. Спеціалізовані комп'ютерні системи реального часу. - Львів: Державний університет "Львівська політехніка", 1996. - 54 с.

  2. Коркішко Т., Мельник А., Мельник В. Алгоритми та процесори симетричного блокового шифрування. - Львів: БаК, 2003. - 168 с.

  3. Оранский A.M. Аппаратные методы в цифровой вычислительной технике. -Минск, Из-во БГУ, 1977. - 208 с.

  4. Справочник по цифровой вычислительной технике. Б.Н. Малиновский и др. К. Техніка, 1980.-320 с.

  5. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт-Петерберг, 2000. - 528 с.

  6. Altera Corporation. Nios programmer's Reference manual. March 2001.

  7. Kane, Gerry. PA-RISC 2.0 Architecture, ISBN 0-13-182734-0, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1996.

  8. Melnyk A. Synthesis of the Data Flow Graph Pipeline Operation Devices. IWK-95, Ilmenau, 1995.

  9. Melnyk A.O. The Architecture of the Teal-Time Processing System Optimized to the Data Flow Intensity. International Conference, Zakopane, August, 1996.

  10. D. Patterson, J. Hennessy. Computer Architecture. A Quantitative Approach. Morgan Kaufmann Publishers, Inc. 1996.

  11. Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. Computer Organization and Design, The Hardware/Software Interface, 2nd ed., San Mateo, CA: Morgan Kaufmann, 1997.

  12. Stallings, W. Computer Organization and Architecture, 5th ed., New York, NY: Macmillan Pub­lishing Company, 2000.

  13. Sun Microelectronics. UltraSPARC I&II. Sun Microelectronics. 1997.

  14. Tanenbaum, Andrew. Structured Computer Organization, 4th ed., Upper Saddle River, NJ: Pre­ntice Hall, 1999.

  15. Voider J.E. The CORDIC trigonometric computing technique. - "IRE Trans" 1959, 3, pp. 330-334.

7. 18. Питання до розділу 7

  1. Назвіть місце АЛП в комп'ютері.

  2. Назвіть функції АЛП.

  3. Яким чином АЛП взаємодіє з іншими вузлами процесора.

  4. Наведіть класифікацію АЛП.

282

  1. Порівняйте послідовний, паралельний та послідовно-паралельний способи обробки ін­формації в АЛП.

  2. Поясніть роботу АЛП для виконання елементарних операцій.

  3. Назвіть елементарні операції АЛП. Чому до складу системи команд сучасних комп'ютерів входять команди виконання елементарних операцій?

  4. Назвіть складні арифметичні і логічні операції АЛП.

  5. Поясніть, що таке граф алгоритму та як його можна використати при виборі структури операційного пристрою.


  1. Приведіть класифікацію операційних пристроїв.

  2. Як організована робота табличних операційних пристроїв?

  3. Поясніть принципи роботи багатотактових операційних пристроїв.

  4. Поясніть принципи роботи однотактових операційних пристроїв.

  5. Поясніть принципи роботи конвеєрних операційних пристроїв.

  6. Наведіть схему та опишіть роботу послідовного АЛП додавання та віднімання двійкових чисел з фіксованою комою.

  7. Наведіть схему та опишіть роботу паралельного АЛП додавання та віднімання двійкових чисел з фіксованою комою.

  8. Як побудований однотактовий суматор двійкових чисел за методом вибору переносу?

  9. Які є методи прискорення роботи паралельного АЛП додавання та віднімання двійкових чисел з фіксованою комою?

  10. Назвіть чотири методи та чотири базові структури множення двійкових чисел з фіксова­ною комою.

  11. Поясніть роботу багатотактового пристрою множення двійкових чисел з молодших роз­рядів множника при нерухомому множеному з зсувом суми часткових добутків.

  12. Поясніть роботу багатотактового пристрою множення двійкових чисел з молодших роз­рядів при нерухомій сумі часткових добутків з зсувом множеного вліво.

  13. Поясніть роботу багатотактового пристрою множення двійкових чисел з старших розря­дів при нерухомій сумі часткових добутків з зсувом множеного вправо.

  14. Поясніть роботу багатотактового пристрою множення двійкових чисел з старших розря­дів при нерухомому множеному з зсувом суми часткових добутків вліво.

  15. Як будується однотактовий пристрій множення двійкових чисел з фіксованою комою?

  16. Наведіть структуру конвеєрного операційного пристрою множення двійкових чисел з фіксованою комою.

  17. Наведіть структуру багатотактового АОП ділення двійкових чисел з відновленням залишку.

  18. Наведіть структуру багатотактового АОП ділення двійкових чисел без відновлення залишку.

  19. Наведіть структуру конвеєрного операційного пристрою ділення двійкових чисел з фіксо­ваною комою за алгоритмом з відновленням залишку.

  20. Наведіть структуру конвеєрного операційного пристрою ділення двійкових чисел з фіксо­ваною комою за алгоритмом без відновлення залишку.

  21. Поясніть роботу багатотактового пристрою для обчислення елементарних функцій мето­дом "цифра за цифрою".

  22. Поясніть роботу конвеєрного пристрою для обчислення елементарних функцій методом "цифра за цифрою".


  1. Як будуються пристрої додавання і віднімання чисел з рухомою комою?

  2. Як будуються пристрої множення та ділення чисел з рухомою комою?

  3. Поясніть роботу операційного пристрою для обчислення елементарних функцій таблич­но-алгоритмічним методом.

Смотрите также файлы