Устройство деления 16-ти разрядных чисел с плавающей запятой


Сдавался/использовался	1997г.
	Загрузить архив:
	Файл: 240-0270.zip (7kb [zip], Скачиваний: 114) скачать

- 1 -

СОДЕРЖАНИЕ

1. Техническое задание......................2

2. Введение.................................3

3. Анализ технического задания..............4

Приложение 1................................7

Приложение 2................................8

Приложение 3................................9

Приложение 4...............................10

Список литературы..........................11

- 2 -

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Разработать устройство деления 16-ти разрядных чисел с плавающей

запятой, где :

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

1.1. Формат входных данных - двоичные числа сплавающейзапятой,

представленные в прямом коде

1.2. Длина одного слова 16 бит, где:

- порядок - 7 бит

- знаковая часть - 1 бит

- мантисса - 7 бит

- знаковая часть - 1 бит

1.3. Диапазон представления чисел:

от - 2[1]а0[1]А + 2[1]а-15[1]А до 2[1]а0[1]А - 2[1]а-15

1.4. Точность представления чисел : 2[1]а-15

1.5. Обнаружение одиночных ошибок в операции деления.

- 3 -

[1]Д2. ВВЕДЕНИЕ

В современных ЭВМ один из основных элементов являетсяблок АЛУ

(арифметико-логическое устройство), которое осуществляет арифметичес-

кие и логические операции над поступающими в ЭВМ машиннымисловами.

Важнейшей операцией, выполняемой в АЛУ, являетсяоперацияделения,

которая может проводиться над двоичными числами с фиксированной запя-

той, двоичными числами с плавающей запятой, десятичными целыми числа-

ми и т.д.

В данной курсовой работе деление производится над двоичными чис-

лами с плавающей запятой, причем для улучшения надежностиибыстро-

действия данной схемы используются микросхемы, применяемые для созда-

ния современных ЭВМ (в том числе и для ЭВМ, создаваемых вНПО "Пер-

сей").

- 4 -

[1]Д3. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

3.1. Техническое задание представляет собой задачу созданияус-

тройства деления для 16-ти разрядных чисел с плавающей запятой соб-

наружением ошибок.

В ЭВМ числа с плавающей запятой в общем случае представляютсяв

виде:

X = S[1]рp[1]Аg ; g < 1,

где: g- мантисса числа X;

S[1]аp[1]А - характеристика числа X;

p- порядок;

S- основание характеристики.

Обычно число S совпадает с основанием мантиссы g. Мантиссаg-

правильная дробь.

Порядок p, который можнт бытьположительным илиотрицательным

числом, определяет положение запятой в числе X.

Для двоичных чисел число с плавающей запятой имеет вид:

X = 2[1]рp[1]Аg; g < 1,

Структурно двоичное число с плавающей запятой в ЭВМ представлено

на рис. 1. в Приложении 1.

3.2. ДЕЛЕНИЕ КАК АРИФМЕТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ В ЭВМ

3.2.1. В ЭВМ для выполнения арифметических и логических преобра-

зований служит арифметическо-логические устройства (АЛУ).

Преобразования над операндами (словами) представляют собойсло-

жение, вычитание, вычитание модулей, умножение и деление. Это арифме-

тические операции. Группу логическихоперацийсоставляют операции

дизъюнкции и конъюнкции.

Специальные арифметические операции включают нормализацию, ариф-

метический сдвиг, логический сдвиг.

По способу представления чисел различают следующие типв АЛУ:

- для чисел с фиксированной запятой;

- для чисел с плавающей запятой;

- для десятичных чисел.

- 5 -

3.2.2. Деление чисел с плавающей запятой выполняется в соответ-

ствии с формулой:

X S[1]аpx[1]Аgxgx

--- = ------ = S[1]аp[1]АX[1]а-py[1]А ----

Y S[1]аpy[1]Аgygy.

При делении чисел с плавающей запятоймантиссачастного равна

частному от деления мантиссы делимого на мантиссу делителя, а порядок

частного - разности порядков делимого и делителя. Частное нормализу-

ется и ему присваивается знак "плюс", если делимое иделительимеют

одинаковые знаки ; и знак "минус", если делимое и делитель имеют раз-

ные знаки.

3.2.3. Таким образом нахождение частного сводится квыполнению

трех операций:

- определение знака частного;

- определение порядка частного;

- определение мантиссы частного.

Структурно все эти операции представлены на рис.2 в Приложении 1.

В соответствии с техническим заданием, необходимо проводить кон-

троль над конечным результатом, т.е. обнаружить одиночную ошибку. Для

данного задания обнаружениеодиночнойошибки производитсяметодом

сравнения.

Структурная схема разработанного устройства показана на рис. 2-а

в Приложении 2.

3.2.4. БЛОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА ЧАСТНОГО

В соответствии с Рис.1 в Приложении 1 знаки порядкаи мантиссы

частного будут зависеть от одноименностиилиразноименностизнаков

порядков и мантисс делимого и делителя.

Однако знаки порядка и мантиссы частного определяются по-разно-

му. А именно:

-- Для определения знака мантиссы частного рассмотрен двухтактный

счетчик (рис.3 в Приложении 1.). При поступлении информации счи-

таетсч, что комбинация одноименных значений (00 или 11) дает ко-

нечную информацию -"0" (т.е. "+" или "отсутствие знака"). В про-

тивном случае информация - "1" (т.е. "-" или"наличиезнака").

Организуются 2 такта работы.

-- Определение знака порядка производится с помощьюсложения по

модулю 2. Этот элемент схемы входит в блокопределенияпорядка

частного (см. рис.4 в Приложении 3.). Наличие знака дает инфор-

мацию по прямому выходу (это есть"1"), в противном случае инвер-

сный выход дает информацию "0".

- 6 -

3.2.5. БЛОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРЯДКА ЧАСТНОГО

(рис.4 в Приложении 3).

Определение порядка сводится к "вычитанию" порядковделимого и

делителя. Порядки операндов и их знаки поступаютврегистры Рг.1,

Рг.2, Зн.Рг.1 и Зн.Рг.2 соответственно. Затем в сумматоре происходит

"вычитание", т.е. сложение порядка делимого и делителя. Причемпоря-

док делителя представлен в дополнительном коде. После этого всяин-

формация поступает в регистр результата Рг.Р.

3.5.6. ОБНАРУЖЕНИЕ ОДИНОЧНОЙ ОШИБКИ

Для этой цели используется поразрядное сравнение основной и дуб-

лирующей информации по модулю 2. Несовпадение информациивыдает"0"

или ошибку.(См. рис.2-а в Приложении 2).

- 7 -

Приложение 1.

┌────────────────────┐

│Магистраль операндов│

└──────────┬─────────┘

┌───────────────┬─────────┴────┬───────────────┐

┌──┴───┐ ┌─────┴─────┐ ┌───┴───┐ ┌──────┴─────┐

│Знак Р│ │Порядок (Р)│ │Знак m │ │Мантисса (m)│

└──────┘ └───────────┘ └───────┘ └────────────┘

Рис. 1. Представление двоичного числа

с плавающей запятой.

┌──────────────────┬─────────────────┬──────────────────┐

│Блок определения │ Блок │ Блок │

│ знака числа│ определения │ определения │

├────────┬─────────┤ порядка частного│ мантиссы частного│

│Знак │Знак │ │ │

│порядка │ мантиссы│ │ │

└────────┴─────────┴─────────────────┴──────────────────┘

Рис. 2. Нахождение частного.

│

┌───────────┐ ┌──────┴──────┐

──────┤ 1 │ │& │

│ ├──────┤ │

──────┤ │ │ │

└───────────┘ └──────┬──────┘

│

┌─────────────┐

│ │

│Счетчик │

│ │

└─────────────┘

Рис. 3. Блок определения знака мантиссы

частного с помощью двухтактового

счетчика.

- 8 -

Приложение 2.

Магистраль

┌─────────────────────────────

│

┌─────────────┴─────────────┐

│ │

┌────────┴────────┐ ┌───────┴────────┐

│ │ │ │

│ УД │ │ УДg │

│ │ │ │

│(Устройство де-│ │ (Устройство де-│

│ления) │ │лениядублиру-│

│ │ │ющее) │

│ │ │ │

└────────┬────────┘ └────────┬───────┘

│ │

│ 16 │ 16

│ │

├──┴────────────────────────────┼────┤

│

├───────────────────────────────┴────┤

┌────────────────────────────────────┐

│ │

│ mod 2 │

│ │

└─────────────────┬──────────────────┘

│

│ 16

│

├─────────────────┼──────────────────┤

│

┌─────────────────┴──────────────────┐

│ 1 │

│ │

└─────────────────┬──────────────────┘

│

│Сигнал ошибки "1"

Рис. 2-а. Структурная схема устройства деления

с обнаружением одиночных ошибок.

- 9 -

Приложение 3.

Магистраль операндов

────────────┬─────┬─────

│ │

┌────┼─────┴───────────────┐

│ │ │

┌────────────────┼────┴───────┐ │

│ ││ │

┌────┴───┐│ ┌────┴───┐ │

│Зн.Рг.1 ││ │Зн.Рг.2 │ │

└──┬─────┘│ └───┬────┘ │

│ │ │ │

│ ┌────┴───┐ │ ┌────┴───┐

│ │Рг.1│ │ │ Рг.2│

│ └────┬───┘ │ └─┬────o─┘

│ │ │ │ │

│ ┌───────────┼───────────┘ │ │

│ │ │ │ │

┌──┴──────┴───┐ │ ┌──────────├───┴────┼────┤

│ mod 2 │ │ │ ├────────┴────┤─┐

│ │ │ │ ┌─────────────┐ │

└──┬──────o───┘ │ │ │ 1 │ │

│ │ │ │ │ │ │

│ │ │ │ └───────┬─────┘ │

│ └───────────┼────────┘ │ │

│ │ ┌─────────────────┘ │

│ │ │ │

└──────────────────┼─────────┼─────────────────────────┘

│ │

─────┴─── ───┴─────

СМ

──────┬───────

│

┌──────────┴───────────┐

│ Рг. Р. │

│ │

└──────────┬───────────┘

│

Рис. 4. Определение порядка частного и его

знака (mod 2).

- 10 -

Приложение 4.

│Магистраль

┌─────────────┐ ┌───────────┴───────────────────┐

│ ││ ┌───┴────────────┐

│ ├────────┼──┴──────┤ │Рг. д-ль │

│ ┌─┼────────┴─────────┤ └───o────────────┘

│ │ │

││ ───────────────── │

││ Рг. р. Р. │

││ ──────────────┬── │

││ │ │

││ ─────┴──────────── ────────────┴─────

││ +"1"

││ СМ ─────

││

││ ──────┬──────────┬────────────────

││ ┌──────┘ │

│ ││ ┌──────┴───────┐

│││ │ Рг. Р. │

│││ Р └──────┬───────┘

└──┼────────────┼─────────────────┘

││

│ ┌──────┴──────┐

│ │ Тг. │

│ │ │

│ └──┬──────o───┘ ─────────────────

│ │ │ Рг.

│ │ │ ┌────────────────

│ └──────┼────────────────┤

│ │

└───────────────┘

Рис. 5. Блок определения мантиссы частного.

- 11 -

[1]ДСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коган Б.М. "Электронные вычислительные машины и системы",

М. 1979г.

2. Граф Ш., Гессель М., "Схемы поиска неисправностей",

М. 1989г.

[1]ДМОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

ВЕЧЕРНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

[1]└КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу

ПРИКЛАДНАЯ ТЕОРИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТОВ

Студент гр. ВСЦ-12-91

Крючков Дмитрий

МОСКВА 1995г.