Главная » 2014»Август»4 » Скачать Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной бесплатно
4:09 AM
Скачать Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной бесплатно
Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации
Диссертация
Автор: Органов, Валентин Всеволодович
Название: Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации
Справка: Органов, Валентин Всеволодович. Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации : диссертация кандидата технических наук : 05.13.05 Киев, 1984 235 c. : 61 85-5/2533
Объем: 235 стр.
Информация: Киев, 1984
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1КОМБИНАЦИОННЫЕ СУММАТОРЫ ДВОИЧНО - КОДИРОВАННЫХ ЧИСЕЛII
IЛОбщие положенияII
12Простая разделительная декомпозиция переключательной функции для одной переменной
13Декомпозиция переключательных функций для выходных переменных ZgZa--^Zm при заданных значениях Z i
14 Нечетные составные основания систем счисления
15Результаты исследования зависимости между видом кодирования чисел по основаниям к - составным числам и аппаратурными затратами на реализацию комбинационных схем сумматоров
16Основания систем счисления - простые числа
17Способы получения суммы чисел с учетом входного переноса
18Способы получения выходного переноса
19 Результаты
2СУММАТОРЫ ЕЩИНИЦ ОДИНАКОВОГО ВЕСА
21Общие положения
22Простая разделительная декомпозиция переключательных функций для выходных переменных многовходовых одноразрядных сумматоров единиц
23Использование унитарного кода в сумматорах двоичных единиц одинакового веса
24 Результаты
30ДН0ТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА ВОЗВЕДЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ В
КВАДРАТ
31 Общие положения
32Разработка метода получения различных вариантов вычисления квадратичной функции
33Разработка структурных схем квадраторов
34 РезультатыIII
40ДН0ТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА УМНОЖЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ113'
41 Общие положенияИЗ
42Разработка вариантов алгебраических выражений для вычисления произведения двух двоичных чисел
43Структурные схемы умножителей, построенных на основе квадраторов
44Способы уменьшения количества одновременно суммируемых частичных произведений
45Структурные схемы умножителей, построенные с применением способов уменьшения количества суммируемых частичных произведений
46Исследование способов кодирования сомножителей методом простой разделительной декомпозиции переключательных функций
47Быстродействие однотактных умножителей
48 Результаты
5ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ УМНОЖИТЕЛИ ДВОИЧНЫХ
ЧИСЕЛ
51Общие положения
52Последовательно-параллельный умножитель с частичными произведениями из единиц одного веса
5,3Последовательно-параллельный умножитель с частичными произведениями, сформированными параллельно главной диагонали матрицы элементарных произведений
54 Результаты
ЗАКЛЮЧЕНИ Е
СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Введение:
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 г.г. и на период до 1990 года, принятых ХХУ1 съездом КПСС, намечена широкая программа развития науки и ускорения технического прогресса. Указано, в частности, на необходимость увеличения производства приборов, оборудования и средств автоматизации для проведения научных исследований, совершенствования вычислительной техники, ее элементной базы и математического обеспечения, средств и систем сбора и переработки информации. Успешное решение этих задач будет способствовать дальнейшему прогрессу в развитии всех отраслей народного хозяйства. Увеличение быстродействия, функциональных возможностей, разрядности обрабатываемых чисел, уменьшение потребляемой мощности, габаритов и веса средств вычислительной техники невозможно без совершенствования элементной базы и устройств, выполняющих элементарные операции по обработке информации. В устройствах, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации, кроме традиционных последовательных и последовательно-параллельных способов обработки информации оказалось необходимым для достижения высокого быстродействия использование однотактных параллельных способов обработки информации. Это, в первую очередь, относится к операции умножения, которая является одной из основных элементарных операций. При интегральной реализации однотактных устройств умножения на основе ТТЛ-и ЭСЛ-технологий, обеспечивающих наибольшее быстродействие, степень интеграции существенно ограничивается мощностью рассеивания и возможностью отвода тепла. Увеличение разрядности чисел, обрабатываемых однотактным устройством умножения, сопро
• б вождается быстрым увеличением схемной сложности устройства и, соответственно, мощностью рассеивания. Одним из эффективных способов ослабления неблагоприятного влияния этих факторов является сокращение аппаратурных затрат на реализацию устройств умножения. Существующие способы уменьшения аппаратурных затрат на реализацию однотактных устройств умножения позволяют сократить аппаратурные затраты, но при этом возможности дальнейшего уменьшения аппаратурных затрат изучены недостаточно. Одно-тактные устройства умножения могут быть построены на устройствах возведения чисел в квадрат или сумматорах двоичных единиц одного веса. Однако возможности улучшения параметров этих устройств с целью увеличения быстродействия и уменьшения аппаратурных затрат устройств умножения исследованы не полностью. Недостаточно разработаны способы формирования частичных произведений в последовательно-параллельных устройствах умножения и вопросы сравнения эффективности применения последовательно-параллельных и однотактных устройств умножения. В некоторых устройствах оперативной обработки информации используются двоично-кодированные системы счисления, например, двоично-десятичные системы счисления или системы счисления по основаниям -простым числам. Общие вопросы применения в этих системах не-взвешеяного кодирования чисел с целью сокращения аппаратурных затрат и повышения быстродействия однотактных суммирующих устройств остались в стороне от внимания разработчиков.
Таким образом, несмотря на то, что достижения микроэлектронной технологии позволяют реализовать в настоящее время в виде интегральной схемы достаточно сложные узлы, представляется целесообразной разработка способов исследования и построения структур, обеспечивающих уменьшение аппаратурных затрат,
• 7 увеличение быстродействия или упрощение реализации в интегральном исполнении устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации.
Цель работы заключается в разработке способов исследования и построения структур однотактных и последовательно-параллельных устройств, выполняющих операции умножения двоичных чисел, однотактных устройств возведения двоичных чисел в квадрат, устройств суммирования двоичных единиц одного веса и двоично-кодированных чисел, и использовании результатов исследования для уменьшения аппаратурных затрат этих устройств и повышения их быстродействия.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели применялись положения теории переключательных функций, теории чисел и аналитической геометрии, принципы проектирования и построения устройств вычислительной техники.
Новые научные результаты. На защиту выносятся следующие основные результаты:
• способ определения зависимости между видом кодирования чисел и аппаратурными затратами на реализацию комбинационных схем однотактных сумматоров и умножителей, отличающийся тем, что он не требует предварительного задания кодирования слагаемых и сомножителей и охватывает взвешенное и невзвешенное кодирование чисел, представленных в двоично-кодированных системах счисления по основаниям от 3 до 64;
• результаты исследования зависимости между видом кодирования чисел и аппаратурными затратами на реализацию комбинационных сумматоров, позволившие оценить эффективность применения невзвешенного кодирования чисел и влияние величины основания системы счисления на аппаратурные затраты и структурную организацию сумматоров; :
• метод получения вариантов вычисления квадратичной функции, позволяющий разработать варианты вычисления квадратичной функции, приводящие к экономичным структурным схемам однотактных устройств возведения двоичных чисел в квадрат;
• способ получения вариантов алгебраических выражений для вычисления произведения и результаты анализа этих выражений, результаты исследования способов уменьшения количества частичных произведений и упрощения процессов их суммирования, позволившие улучшить параметры устройств умножения двоичных чисел;
• результаты сравнения параметров однотактных и последовательно-параллельных устройств умножения, позволившие показать более высокую эффективность последовательно-параллельных устройств умножения.
Практическая ценность работы состоит:
• в разработке рекомендаций по построению экономичных структурных схем комбинационных сумматоров, работающих в двоично-кодированных системах счисления по основаниям от 3 до 64, и разработке структурных схем сумматоров по наиболее употребительным основаниям 5 и 10;
• в разработке рекомендаций по построению экономичных структурных схем однотактных устройств возведения двоичных чисел в квадрат;
• в разработке рекомендаций по уменьшению аппаратурных затрат и повышению быстродействия однотактных и последователь-параллельных устройств умножения двоичных чисел и разработке структурных схем умножителей.
Реализация в промышленности : результаты работы были использованы в разработках, выполнявшихся по хоздоговорной и госбюджетной темам на кафедре вычислительной техники Курского политехнического института, договору о сотрудничестве, хоздоговорной и госбюджетной темам в Институте проблем машиностроения АН УССР. Экономический эффект от использования результатов диссертационной работы в разработанном автором специализированном вычислителе имитатора визуальной обстановки составляет 124,6 тыс.руб.в год. Специализированный вычислитель внедрен в эксплуатацию в Киевском институте инженеров гражданской авиации.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждались: на Всесоюзном семинаре "Разработка и применение вычислительных машин, функционирующих в системе остаточных классов ( Киев, 1972 г.), на семинаре кафедры вычислительной техники ЛЭТИ ( Ленинград, 1974 г.), на 1У Всесоюзной конференции по проблеме "Однородные вычислительные системы и структуры" ( Киев, 1975 г.), на Украинском республиканском семинаре "Параллельные машины и параллельная математика" (Киев, 1977 г.), на постоянно действующих семинарах Научного совета АН УССР по проблеме "Теоретическая электротехника, электроника и моделирование" (Киев, 1975-1983 г.г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 работ, из которых 5 без соавторов.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, а также содержит 50 рисунков , 12 таблиц, список литературы из 93 наименований и приложения.
