Разработать архитектуру вычислительного средства, его временные диаграммы принцип действия и выполнить их в программной среде OR CAD для ре

Министерство  высшего и среднего образования  РФ

Брянский государственный  технический университет

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Компьютерные  технологии и системы»

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

 

по дисциплине

«Архитектура ЭВМ и  систем»

на тему:

«Разработать архитектуру  вычислительного средства, его временные диаграммы принцип действия и выполнить их в программной среде OR CAD для решения функции

»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил 

студент группы З-10-ИСТ2

Радаев В.С.

Проверил преподаватель

Филиппов Р.А

 

 

 

 

 

 

Брянск, 2011

 

Содержание

 

 

Введение

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние, которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются. Этому в значительной степени способствует распространение персональных ЭВМ. За время, прошедшее с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину - персональный компьютер - состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки. В результате этого превращения компьютеры стали применяться повсюду.

Вопрос развития информатики  и вычислительной техники усложняется  тем, что нынешнее их развитие сложно поддается каким-либо предсказаниям  и прогнозам. В этой области прогнозы стараются давать на ближайшие год-два: слишком быстро и непредсказуемо развивается творческая и техническая мысль. Прежде всего, это быстрые темпы изменений в технологии. Разработчик вычислительных комплексов не может быть уверен даже в том, что избранные им технические методы не изменятся за время окончания одного проекта.

Сегодняшний уровень как  самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.

В настоящее время прилавки компьютерных магазинов насыщены различными комплектующими от разных производителей. Существует множество программного обеспечения для компьютера.

В данной курсовой работе ставится задача разработать архитектуру  вычислительного средства, его временные  диаграммы принципа действия с использованием средств Microsoft Office и выполнить их в программной среде OR CAD для решения функции .

 

 

1. Арифметические и логические  основы ЭВМ

1.1 Структурная схема  операционного блока (ОБ) и ее  компоненты для выполнения операции

Данная формула  предназначена для операции над двоичными числами. Эти операции – вычитание, сложение, инверсия.

1. Логический элемент «не» соответствует логической операции - инверсия. В булевой алгебре эта операция обозначается « ». Условное обозначение логического элемента «НЕ» (инвертора) показано на рисунке 1.

Рис. 1 Схематичное представление логического элемента «не»

Таблица истинности логического элемента «не» представлена в таблице:

X	Y
0	1
1	0

 

На языке цифровой техники «НЕ» означает, что этот элемент является инвертором – электронным устройством, выходной сигнал которого противоположен входному. Элемент логического отрицания (инвертор) предназначен для реализации инверсии чисел в двоичном коде в схеме для заданной формулы.

2. Cумматор - комбинационная схема, предназначенная для выполнения арифметических операций над двоичными числами. В вычислительной технике имеется множество типов сумматоров. В данной работе используется схема параллельного сумматора. При одном синхроимпульсе выполняются операции сразу над всеми n разрядами двоичных чисел. Условное обозначение 4-х разрядного сумматора приведено на рисунке 2, схема на рисунке 3.

Рис. 2 Условное обозначение 4-х разрядного сумматора

Рис. 3 Схема параллельного 4-х разрядного сумматора

Используя выбранные элементы была разработана схема для выполнения операций заданной функции (рис. 4). На входы Х1, Х2, Х3, Х4 подаются сигналы, а на выходе Y получается результат.

 

Рис. 4 Схема операционного блока

 

 

1.2. Составление временных диаграмм  работы ОБ для значений X1=98, X2=74, X3=20, X4=02

Данные значения на входных сигналах заданы в шестнадцатеричной форме. Для реализации выполнения логических операций и получения результата необходимо перевести их в двоичную форму:

X1=98₁₆=10011000

X2=74₁₆=01110100

X3=20₁₆=00100000

X4=02₁₆=00000010

На входы X1, X2, X3, X4 подаются сигналы – числа в двоичном коде. Вначале производим выполнение вычислений в первой скобке выражения – вычитание X1 и X2. Эта операция представляет собой сумму чисел . Сначала инвертируем X2, используя элемент «НЕ». Затем это слагаемое переводим в обратный код. Для этого переводим в дополнительный код – инвертируем при помощи логического элемента «НЕ», затем используя сумматор, складываем X1 и X2, далее на вход переноса подан уровень лог. 1, что обеспечивает прибавление к результату сложения единицы, и получившийся результат инвертируем, используя элемент «НЕ», при этом получим промежуточный результат Y1.

Производим выполнение вычислений во второй скобке выражения точно так же как и в первой скобке но результат не инвертируем. Получаем еще один промежуточный результат Y2.

Используя сумматор, производим выполнение вычисления Y1 и Y2. Получим результирующий ответ Y.

Временные диаграммы работы схемы  ОБ для значений X1=10011000, X2=01110100, X3=00100000, X4=00000010 показаны на рисунке 5.

 

Рис. 5 Временные диаграммы

 

2. Моделирование

2.1. Программное моделирование  схемы ОБ и ее временных  диаграмм в программной среде OR CAD

Схема ОБ и временные диаграммы  для этой схемы соответственно были спроектированы в программной среде OR CAD согласно заданному уравнению.

Схема ОБ и временные диаграммы  представлены графически (рис. 6, 7)

Рис. 6 Схема в программной среде OR CAD

 

Рис. 7 Временные диаграммы в программной среде OR CAD

 

 

Заключение

В ходе курсовой работы с использованием средств Microsoft Office и в программной среде OR CAD была спроектирована схема ОБ для функции , а также ее временные диаграммы; описан алгоритм работы схемы ОБ.

 

 

Список литературы

1. Валиев К.А. и др. Развитие элементной базы высокопроизводительных ЭВМ. Информационные технологии и вычислительные системы. №1 – 1996 г.
2. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы,сети и телекоммуникации: учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 512 с. ил.