» » » 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   . Это возможно при условии (|Х |*2   - |Y|)<0

     Поэтому перед выполнением операций деления производится так
называемое "пробное" вычитание:  из делимого X вычитают делитель
Y, сдвинутый на (n-1) разрядов влево, а при неподвижном делителе
сдвигается делимое на один разряд влево.
     Если результат "пробного" вычитания больше 0, то
           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 осуng 1ћ





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 юсуng 1ћ


скачать dle 11.0фильмы бесплатно
загрузка...

Внимание! Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.