Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации

Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации

Автор: Органов, Валентин Всеволодович

Шифр специальности: 05.13.05

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 1984

Место защиты: Киев

Количество страниц: 235 c. ил

Артикул: 4029418

Автор: Органов, Валентин Всеволодович

Стоимость: 250 руб.

Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации  Разработка способов исследования и построения структур устройств, выполняющих элементарные операции в системах оперативной обработки информации 

1.2.Простая разделительная декомпозиция переключательной функции для одной переменной.
1.3.Декомпозиция переключательных функций для выходных переменных при заданных значениях
1.4. Нечетные составные основания систем счисления.
1.5.Результаты исследования зависимости между видом кодирования чисел по основаниям к составным числам и аппаратурными затратами на реализацию комбинационных схем сумматоров
1.6.Основания систем счисления простые числа
1.7.Способы получения суммы чисел с учетом входного переноса.
1.8. Способы получения выходного переноса
1.9. Результаты
2. СУММАТОРЫ ЕДИНИЦ ОДИНАКОВОГО ВЕСА.
2Л.Общие положения
2.2.Простая разделительная декомпозиция переключательных функций для выходных переменных многовходовых одноразрядных сумматоров единиц.
2.3.Использование унитарного кода в сумматорах двоичных единиц одинакового веса
2.4. Результаты .
стр.
3.0ДН0ТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА ВОЗВЕДЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ В
КВАДРАТ.
3.1.Общие положения.
3.2.Разработка метода получения различных вариантов вычисления квадратичной функции
3.3.Разработка структурных схем квадраторов.
3.4. РезультатыIII
4.0ДН0ТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА УМНОЖЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ.ИЗ
4.1.Общие положения
4.2.Разработка вариантов алгебраических выражений для вычисления произведения двух двоичных чисел.
4.3.Структурные схемы умножителей, построенных на основе квадраторов
4.4.Способы уменьшения количества одновременно суммируемых частичных произведений.
4.5.Структурные схемы умножителей, построенные с применением способов уменьшения количества суммируемых частичных произведений
4.6.Исследование способов кодирования сомножителей методом простой разделительной декомпозиции переключательных функций
4.7.Быстродействие однотактных умножителей.
4.8. Результаты.
5.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ УШОЖИТЕЛИ ДВОИЧНЫХ
5.1.Общие положения
5.2.Последовательнопараллельный умножитель с частичными произведениями из единиц одного веса.
5.3.Последовательнопараллельный умножитель с частичными произведениями, сформированными параллельно главной диагонали матрицы элементарных произведений
5.4. Результаты
ЗАКЛЮЧЕНИ Е.
СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ I .
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на г.г. и на период до 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 последовательнопараллельных 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 ТТЛи ЭСЛтехнологий, обеспечивающих наибольшее быстродействие, степень интеграции существенно ограничивается мощностью рассеивания и возможностью отвода тепла. Увеличение разрядности чисел, обрабатываемых однотактным устройством умножения, сопро
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. Однотактные 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 последовательнопараллельных устройствах умножения и вопросы сравнения эффективности применения последовательнопараллельных и однотактных устройств умножения. В некоторых устройствах оперативной обработки информации используются двоичнокодированные системы счисления, например, двоичнодесятичные системы счисления или системы счисления по основаниям простым числам. Общие вопросы применения в этих системах невзвешеиного 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,
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 последовательнопараллельных устройств, выполняющих операции умножения двоичных чисел, однотактных устройств возведения двоичных чисел в квадрат, устройств суммирования двоичных единиц одного веса и двоичнокодированных 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 невзвешеняое кодирование чисел, представленных в двоичнокодированных системах счисления по основаниям от 3 до
результаты исследования зависимости между видом кодирования чисел и аппаратурными затратами на реализацию комбинационных сумматоров, позволившие оценить эффективность применения невзвешеняого кодирования чисел и влияние величины основания системы счисления на аппаратурные затраты и структурную органи
задаю 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 последовательнопараллельных устройств умножения, позволившие показать более высокую эффективность последовательнопараллельных устройств умножения.
Практическая ценность работы состоит
в разработке рекомендаций по построению экономичных структурных схем комбинационных сумматоров, работающих в двоичнокодированных системах счисления по основаниям от 3 до , и разработке структурных схем сумматоров по наиболее употребительным основаниям 5 и
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 последовательпараллельных устройств умножения двоичных чисел и разработке структурных схем умножителей.
Реализация в промышленности результаты работы были использованы в разработках, выполнявшихся по хоздоговорной и гос
бюджетной 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 4,6 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, г., на семинаре кафедры вычислительной техники ЛЭТИ Ленинград, г., на 1У Всесоюзной конференции по проблеме Однородные вычислительные системы и структуры Киев, г., на Украинском республиканском семинаре Параллельные машины и параллельная математика Киев,
г., на постоянно действующих семинарах Научного совета АН УССР по проблеме Теоретическая электротехника, электроника и моделирование Киев, 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 4 страницах машинописного текста, а также содержит рисунков , таблиц,
список литературы


Однако на расположение клеток, содержащих I, можно дополнительно наложить другие необходимые условия, например, потребовать, чтобы расположение 1 отвечало тем или иным условиям минимизации переключательных функций. В этом случае присвоение цифрам суммы значения 7 1 не будет произвольным, а будет подчиняться условиям минимизации переключательных функций. Наиболее удобным методом минимизации переключательных функций для анализа табличнозаданных функций дая переменных Х, Хт является метод простой разделительной декомпозиции. Условия существования простой разделительной декомпозиции позволяют резко ограничить количество вариантов расположения 1 и О в клетках таблицы, задающей переключательную функцию ВЫХОДНОЙ переменной X I . Это приводит к тому, что из всего множества возможных вариантов кодирования чисел слагаемых и суммы остаются только те варианты, которые позволяют сократить аппаратурные затраты на реализацию комбинационных схем сумматоров. При этом количество оставшихся вариантов таково, что их анализ не представляет затруднений. При этом легко установить и затем формализовать закономерности расположения клеток X х 4 удовлетворяющее как требованиям таблицы результатов, так и дополнительным требованиям, и следовательно, определить вид функций X , удовлетворяющих всем заданным требованиям. Уф
ь с г о
зависимо от кодирования цифр слагаемых и от остальных выходных функций, и,вовторых, имеется возможность задавать области определения выходных переменных с учетом необходимых дополнительных требований. Следует отметить, что четвертая особенность таблицы результатов имеется не только у таблицы суммирования, но и у некоторых других таблиц, например, таблицы результатов младших разрядов произведения, для которых величина к4 простое число. Отсутствие необходимости предварительного задания кодов слагаемых и суммы позволяет в некоторых случаях поновому подойти к вопросу минимизации комбинационных схем, начав синтез комбинационных схем с установления вида переключательных функций для выходных переменных Х . С . Разделительная декомпозиция переключательной функции Ъ X от п, входных переменных имеет следующий вид рис. X ,хг 1 х У гГ1,1Гг,. V г. Улл 0 , УуУ Х. Преобразуем выражение 1. X , не зависящую от функции Ф. М . X ф4 М Фа ОД V ОД Фг о,уу. ВДФ,уФг1 фг0у V Ф. V ф. Фг о,VI фг 1у. Р0у Фг. А фг ,,
1х Ф,МР,ыУф1. ЪХч существует разделительная декомпозиция. Карно, содержащей 2 строк, соответствующих 2 значениям переменных V тАТав , 1 и а столбцов, соответствущих 2 значениям переменных иГп. I все нули, 2 все единицы, 3 некоторый тип А, 4 некоторый тип А. Столбец типа А является дополнением столбца А, выбор которого на таблице произволен рис. Столбец второго типа все единицу соответствует функции 2х , столбец типа А функции , столбец А функции ро . Кодирование цифр слагаемых и суммы принимается одинаковым, поэтому П т. Рассмотрим возможность существования на таблице результатов суммирования столбцов первого, второго, третьего и четвертого типов. Сразу же можно отметить, что столбцы первого и второго типов все нули и все единицы не удовлетворяют требованиям таблицы результатов, так как это означало бы, что данный двоичный разряд суммы имеет значение нуля или единицы для всех цифр суммы. Рассматривая возможность существования столбцов третьего и четвертого типов А и А на таблицах результатов для четных и нечетных оснований при различных значениях К , можно заметить, что при нечетных основаниях одновременное существование столбцов А и А не удовлетворяет требованиям таблицы результатов. Столбец А является дополнением столбца А, поэтому суммарное количество единиц в обоих столбцах равно величине К . Но количество единиц в столбце А должно быть равно количеству единиц в столбце А, в связи с тем, что столбец А повторяет на таблице результатов столбец А со сдвигом по вертикали на одно или несколько положений. При нечетном К это требование таблицы результатов выполнить невозможно. Для оснований К , представляющих собой четные числа, последнее условие выполняется.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.205, запросов: 244