1.3 Средства представления АЛУ
Необходимость в представлении АЛУ возникает в различных случаях:
а) при описании устройств в литературе, документации, рекламе;
б) при их проектировании, как ручном, так и автоматизированном;
в) при моделировании функционирования с целью анализа характеристик и проверки правильности работы.
При этом, поскольку ЭВМ в целом и АЛУ можно отнести к классу многоуровневых систем, их представление может осуществляться на различных уровнях детализации: начиная от уровня электронных компонентов логических элементов и кончая уровнем всего устройства в целом. Кроме того, представление АЛУ (ЭВМ) может быть ориентировано на описание структуры устройства, его функционирования и его технической реализации. Поэтому для различных целей и уровней представления АЛУ должны существовать различные средства, формальные и языковые. (Помимо этого, несколько самостоятельной, но тесно связанной с ними областью являются описания процессов проектирования цифровых устройств.)
Начало систематической разработки средств представления ЗВМ принято относить к 60-м годам XX столетия, когда стали появляться языки для описания аппаратных средств ЭВМ. Нетрудно заметить, что появление этих языков последовало за разработкой языков программирования. Но понятно, что средства представления ЗВМ существовали и на более ранних периодах развития вычислительной техники. Они заимствовались как из математических, так и из инженерных (электротехнических, радиотехнических, связных) дисциплин. Из математических дисциплин были заимствованы аппарат булевых функций и алгоритмические представления процессов вычислений. Из инженерных дисциплин были использованы представления в виде электрических схем, блок-схем. На первых порах, когда вычислительные машины были относительно просты, а проектирование их велось исключительно вручную, таких представлений было достаточно. Однако с усложнением самих ЭВМ, увеличением числа уровней иерархии в них, развитием методов их проектирования и теоретических разработок понадобились более пригодные для машинного использования формализованные методы описания ЭВМ. В результате были созданы различные формальные модели и языковые средства, ориентированные на различные уровни представления и целевое назначение. В большинстве случаев эти средства не были узкоспециализированными и значительная часть из них пригодна для использования на различных уровнях и для разных целей. При представлении ЭВМ и систем в зависимости от степени детализации различают от четырех до семи и более уровней. Один из возможных вариантов, включающий шесть уровней представления структуры и соответствующие им процессы функционирования и техническую реализацию, а так же средства представления, приведен в таблице (см. таблицу 1.1)
арифметический логический управляющий сигнал
"right">Таблица 1.1Уровни и средства представления вычислительных устройств
Уровень представления структуры |
Процессы функционирования |
Техническая реализация |
Средства представления: структуры функционирования реализации |
|||
1. Электронные схемы |
Токи в эл. цепях |
Радио-компоненты |
Электрическая схема (принципиальная) |
Диф. уравнения для токов и напряжений |
Фотошаблоны масок интегральных схем |
|
2. Логические схемы |
Логические преобразования, Переключение состояний элементов памяти |
Интегральные схемы |
Схема из логических элементов (электрическая принципиальная) |
Булевы функции булевы автоматы |
Топология интегральных схем (языки графические) |
|
3. Узлы и блоки |
Выполнение микроопераций |
Интегральные схемы, конструктивы (плата, ТЭЗ), их фрагменты |
Схемы из логических элементов и узлов (Электрическая функциональная) |
Языки регистровых передач (микроопераций) |
Планы кристалла (языки графического типа) |
|
4. Устройства |
Выполнение микропрограмм |
Интегральные схемы, платы, ТЭЗы, панели, стойки |
Схемы из узлов и блоков (электрические, структурные) |
Языки регистровых передач, языки описания микропрограмм |
Укрупненный план кристалла, чертежи конструктива |
|
5. ЭВМ |
Выполнение программ (команд) |
Конструктивы всех уровней. |
Структурные схемы |
Языки команд, языки программирования |
Чертежи конструктива |
|
6. Системы |
Взаимодействие устройств, вычислительный процесс |
Конструктивы всех уровней. |
Структурные схемы |
Языки моделирования систем, сетевые модели |
Чертежи конструктивов |
- РЕФЕРАТ
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ
- 1.1 Назначение, состав и структура АЛУ
- 1.2 Классификация АЛУ
- 1.3 Средства представления АЛУ
- 2. СЛОВЕСНОЕ ОПИСАНИЕ ОПЕРАЦИИ УМНОЖЕНИЯ
- 3. СИНТЕЗ АЛУ
- 4. Блок-схема алгоритма выполнения операции
- 5. Определение набора управляющих сигналов
- 6. Структурная схема устройства
- 7. Временная диаграмма управляющих сигналов
- 8. Схемное решение устройства управления
- 9. Микропрограмма выполнения команды умножения
- Микропрограмма выполнения команды умножения
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- 1.4. Операции с двоичными числами
- 1 Тема № 1. Устройство умножения двоичных чисел
- 3.2. История развития вычислительных устройств
- § 5.1. Методы умножения двоичных чисел
- Математические операции над двоичными числами
- 2.2.2 Машинные операции с двоичными числами
- 13. Выполнение арифметических действий над числами вЭвм: сложение чисел, умножение.
- 2.6. Методы ускоренного выполнения операции умножения двоичных чисел
- 1.4. Операции с двоичными числами