Разработка вычислительного устройства для выполнения операции умножения двоичных чисел

курсовая работа

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 1.1

Уровни 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

Делись добром ;)