Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа 3
ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИЗ УСТ РОЙСТВ. СТРУКТУРА АЛУ ДЛЯ УМНЛЖЕНИЯ ЧИСЕЛ С ФИКСИРОВАННОЙ ЗАПЯТОЙ
Ц е л ь р а б о т ы: Изучение принципов построения и функционирования АЛУ для умножения чисел с фиксированной запятой.
В в е д е н и е
В ЭВМ операция умножения чисел с фиксированной запятой с помощью соответствующих алгоритмов сводится к операциям сложения и сдвига. Для выпонения умножения АЛУ должно содержать регистры множимого, множителя и схемы формирования суммы частичных произ ведений - так называемый сумматор частичных произведений, в ко тором путем соответствующей организации передач производится по седовательное суммирование частичных произведений.
Операция умножения состоит из n-1 [(n-1) - число цифровых разрядов множителя] циклов. В каждом цикле анализируется очеред ная цифра множителя и если это "1", то к сумме частичных произ ведений прибавляется множимое, в противном сучае прибавления не происходит. Цикл завершается сдвигом множимого относительно сум мы частичных произведений ,либо сдвигом суммы частичных произве дений относительно неподвижного множимого.
В зависимости от способа формирования суммы частичных про изведений различают четыре основных метода выполнения умножения с соответствующими структурами АЛУ.
1.Умножение, начиная с младших разрядов множителя, со сдвигом суммы частичных произведений вправо при неподвижном мно жимом.
2.Умножение, начиная с младших разрядов множителя, при сдвиге множимого влево и неподвижной сумме частичных произведе ний.
3.Умножение, начиная со старших разрядов множителя, при сдвиге суммы частичных произведений влево и неподвижном множи мом.
4.Умноженине, начиная со старших разрядов множителя, при сдвиге вправо множимого и неподвижной сумме частичных произведе ний.
В лабораторной работе изучается наиболее распространенный метод умножения целых чисел, начиная с младших разрядов, со сдвигом суммы частичных произведений вправо. (рис.2)
А л г о р и т м
умножения чисел, представленных в прямом коде,
начиная с младших разрядов, со сдвигом суммы
частичных произведений вправо.
1.Берутся модули от сомножителей.
2.Исходное значение суммы частичных произведений принимает ся равным 0.
3.Если анализируемая цифра множителя равна 1, то к сумме частичных произведений прибавляется множимое; если эта циф ра равна 0, прибавление не производится.
4.Производится сдвиг суммы частичных произведений вправо на один разряд.
5.Пункты 3 и 4 последовательно выполняются для всех цифро вых разрядов множителя, начиная с младшего.
6.Произведению присваивается знак плюс, если знаки сомножи телей одинаковы, в противном случае - знак минус.
Особенностью умножения целых чисел является то, что резуль тат перемножения двух n-разрядных слов представляется словом двойной длины, при этом число цифровых разрядов двойного слова 2n-1 на единицу больше числа 2n-2 цифровых разрядов, произведе ния двух n-1 разрядных чисел. В связи с этим после получения ре зультата в формате двойного слова необходимо дополнительно сдви нуть его цифровые разряды на один разряд вправо, чтобы правильно расположить произведение в разрядной сетке.
В структуру АЛУ для умножения n-разрядных целых чисел вхо дят (рис.2): входной регистр множимого Pr1, регистры множителя Pr2 и Pr2',на которых с помощью косой передачи вправо Pr2':=n(1)Pr2 и передачи Pr2:=Pr2' выполняется сдвиг множителя вправо; сумматор Cm для преобразования суммы частичных произве дений; входной и выходной регистры суммы частичных произведений; входной и выходной регистры сумматора PrA, PrB, PrCm соответс твенно, в которых хранятся текущие значения и образуется новое значение суммы, счетчик циклов СчЦ. Работа АЛУ при умножении це лых положительных чисел происходит следующим образом. Первона чально на Pr1 поступает множимое, регистр PrB, хранящий сумму частичных произведений обнуляется. В счетчик циклов СчЦ заносит ся число цифровых разрядов сомножителей. В регистр Pr2 записыва ется множитель. На этом завершается процедура начальных устано вок и начинается процесс вычислений.
В зависимости от значения младшего разряда 0 или 1 множите ля к частичному произведению прибавляется либо 0, либо множимое. В первом случае PrA:=0, во втором - PrA:=Pr1. В сумматоре полу чаем сумму PrA и PrB . Содержимое Pr2 путем косой передачи впра во в Pr2' и затем обратно сдвигается на один разряд вправо. Циф ра младшего разряда суммы частичных поизведений передается в старший разряд Pr2'.
Производится сдвиг суммы частичных произведений вправо на один разряд: косая передача из сумматора в PrCm со сдвигом впра во на один разряд, а затем передача PrB:=PrCm. Содержимое счет чика тактов уменьшается на единицу.
Если СчЦ <> 0, то все операции повторяются.
Если СчЦ=0, то вычисления заканчиваются в регистре PrCm и Pr2' будут хранться старшие и младшие разряды произведения.
Знак произведения определяется суммированием по mod2 знако вых разрядов сомножителей.
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 умножения чисел с фиксированной запятой и алгоритм его функционирования моделируется с помощью программы, реализованной на языке Турбо-Паскаль-7.
Работа с программой осуществляется в интерактивном режиме. После запуска программы mult.exe на экране дисплея появляется инструкция для пользователя, согласно которой и выполняется ла бораторная работа. Текст описания работы содержится 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.
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 умножения для чисел с фиксированной запятой.
К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы
1.В введении к лабораторной работе перечислены четыре воз можных алгоритма умножения. Дайте их сравнительный анализ.
2.Какие действия при выполнения умножения влияют на ско рость вычислений?
3.Как можно увеличить скорость выполнения умножения?
4.Как работают матричные умножители?
5.Как выполняется умножение чисел с плавающей запятой?
6.Какое умножение требует большего времени - чисел с фикси рованной запятой или чисел с плавающей запятой?
7.В чем различие между программной и аппаратной реализацией умножения?
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 системы.-М.: Высшая школа, 1989-336 с.
3.Вычислительные машины, системы и сети: Учебник под ред. проф7 А.П. Пятибратова - м.:Финансы и статистика, 1991-400 с.
4.Соловьев Г.Н. Арифметические устройства ЭВМ - М.:Энергия, 1978-176 с.
5.Чернов В.Г. Математические и логические основы вычисли тельных машин. Методические указания к самостоятельной работе студентов.-ВПИ, 1992-47 с.
6.Перспективы развития вычислительной техники: в 11 кн.: Справ. пособие /под ред. Ю.М.Смирнова кн.3:ЭВМ общего назначе ния/ Ю.С. Ломов и др.-М.:Высш. шк.-1989-143 с.
7.Анамия М., Танака Ю. Архитектура ЭВМ и искусственный ин теллект: Пер. с японского -М.:Мир, 1993-400с.