Специализированный компьютер
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ера, но наиболее распространённой является трёхшинная модель. Её структуру можно представить рис.1.1:
Рис.1.1 - Структура трёхшинной модели
Опишем назначение блоков:
Устройство управления (УУ). Предназначено для управления всеми блоками компьютера путем посылки сигналов предписывающие те или иные действия. УУ используется для автоматической работы компьютера и указывает на:
-функцию выполнения АЛУ
-источники информации для АЛУ
-приемники результатов полученных в ходе вычислений.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Предназначено для выполнения арифметических и логических операций представленных в формате с плавающей запятой или фиксированной запятой. Кроме данных АЛУ может обрабатывать адресную информацию (формирование исполнительного адреса), команды (преобразование форматов), признаки (выход переноса, признак нулевого результата, переполнение, знаковый разряд и т.д.).
Оперативная память (ОП). Предназначена для хранения информации поступающей в компьютер из вне. Этот блок также предназначены для хранения программ, результатов промежуточных расчетов и другой машинной информации. ОП состоит из ячеек, в каждой из которых хранится машинное слово. Основными характеристиками ОП является емкость памяти и время обращения. Под временем обращения понимается длительность цикла записи или чтения операнда из любой ячейки ЗУ.
Устройства ввода/вывода (УВВ). Предназначены для связи компьютера с внешними периферийными устройствами. Устройство ввода обеспечивает считывание информации с внешних носителей и представление ее в форме электрических сигналов. Устройство вывода преобразует кодовую информацию, поступающую из памяти или других блоков машины, в форму, необходимую для обмена с внешней средой.
Кроме основных вышеперечисленных блоков в состав компьютера может входить система прямого доступа к памяти (ПДП) и система прерываний.
Система ПДП позволяет осуществить непосредственный обмен данными между памятью и периферийными устройствами под управлением контроллера ПДП без участия АЛУ, что позволяет повышать скорость выполнения обмена.
Система прерываний предназначена для прерывания программы пользователя, если возникло прерывание от внешних устройств, либо внутреннее прерывание. Например, при работе с внешними устройствами необходима работа с УВВ, обладающие небольшим быстродействием. Поэтому для синхронизации их с компьютером используется контроллер прерываний, выдающий соответствующие сигналы в УУ, когда УВВ готово к работе. При этом выполнение текущей операции спецкомпьютера приостанавливается и запускается программа обработки информации от УВВ. После завершения данной программы, выполнение прерванной операция возобновляется.
В рамках данного курсового проекта, при разработке спецкомпьютера предполагается использование вышеприведённой модели. В качестве базовых микросхем используются микросхемы серии К1804.
Проектируемый спецкомпьютер должен использовать разрядность данных равную 28 бит. Данные будут представляться в форме с плавающей запятой в дополнительном коде. Также спецкомпьютер будет содержать систему памяти для хранения информации, поддерживать ввод/вывод данных, использовать систему прерываний и систему прямого доступа к памяти.
1.2 Проектирование алгоритмов, выбор состава макроопераций и программирование задач
Необходимо разработать алгоритм и написать программу для выполнения арифметической операции ln (xi), где xi= (ai+bi) 2.
Для этого на первом этапе следует построить график заданной функции, определить ее максимальное и минимальное значения, а также область определения аргумента. График функции представлен на рис.1.2 В нашем примере диапазон изменения аргумента лежит в пределах 0<х?2, поэтому ai?1 и bi?1 (см. таблицу 1.1). При этом граничные значения функции будут равны:
? ? y (хi) ? 0.69.
Рис.1.2 - График функции ln (x)
Таблица 1.1
xln (x) xln (x) xln (x) xln (x) 0,1-2,30,6-0,51081,10,095311,60,4700040,2-1,6090,7-0,35671,20,1823221,70,5306280,3-1, 2040,8-0,2231,30,2623641,80,5877870,4-0,9160,9-0,1051,40,3364721,90,6418540,5-0,693101,50,40546520,693147
Для расчетов конкретных значений функции разложим y=ln (x) в ряд Тейлора:
(1.1)
Из равенства 1.1 видно, что одному значению функции соответствует бесконечное число членов ряда.
Выбор числа членов для расчета значения функции при заданном х определяется с одной стороны исходя из точностью представления результатов в компьютере, с другой стороны из допустимой длительности расчета.
Исследуем закон изменения членов ряда при различных x и i (см. таблицу 1.2).
Таблица 1.2
x i123456780,1-0,9000-0,4050-0,2430-0,1640-0,1181-0,0886-0,0683-0,05380,2-0,8000-0,3200-0,1707-0,1024-0,0655-0,0437-0,0300-0,02100,3-0,7000-0,2450-0,1143-0,0600-0,0336-0,0196-0,0118-0,00720,4-0,6000-0,1800-0,0720-0,0324-0,0156-0,0078-0,0040-0,00210,5-0,5000-0,1250-0,0417-0,0156-0,0063-0,0026-0,0011-0,00050,6-0,4000-0,0800-0,0213-0,0064-0,0020-0,0007-0,0002-0,00010,7-0,3000-0,0450-0,0090-0,0020-0,0005-0,00010,00000,00000,8-0, 2000-0,0200-0,0027-0,0004-0,00010,00000,00000,00000,9-0,1000-0,0050-0,00030,00000,00000,00000,00000,00001,00,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00001,10,1000-0,00500,00030,00000,00000,00000,00000,00001,20, 2000-0,02000,0027-0,00040,00010,00000,00000,00001,30,3000-0,04500,0090-0,00200,0005-0,00010,00000,00001,40,4000-0,08000,0213-0,00640,0020-0,00070,0002-0,00011,50,5000-0,12500,0417-0,01560,0062-0,00260,0011-0,00051,60,6000-0,18000,0720-0,03240,0156-0,00780,0040-0,00211,70,7000-0,24500,1143-0,06000,0336-0,01960,0118-0,00721,80,8000-0,32000,1707-0,10240,0655-0,04370,0300-0,02101,90,9000-0,40500,2430-0,16400,1181-0,08860,0683-0,05382,01,0000-0,50000,3333-0,25000, 2000-0,16670,1429-0,12500,1-0,0430-0,0349-0,0285-0,0235-0,0196-0,0163-0,0137-0,01160,2-0,0149-0,0107-0,0078-0,0057-0,0042-0,0031-0,0023-0,00180,3-0,0045-0,0028-0,0018-0,0012-0,0007-0,0005-0,0003-0,00020,4-0,0011-0,000