Синтез комбинированных вычислительных устройств для систем автоматизированного управления реального времени

• Автор: Мьо Мин Тан
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор и анализ существующих принципов построения комбинированных вычислительных устройств.
1.1. Обзор архитектуры комбинированных вычислительных систем и особенности их построения
1.1.1. Особенности построения и применения комбинированных вычислительных устройств с дискретноуправляемыми параметрами КВУД1

1.1.2. Вычислительные операции над операндами в смешанной форме представления

1.2. Аппаратная избыточность комбинированных вычислительных устройств и возможность е уменьшения

1.3. Сравнение технических характеристик комбинированных вычислительных систем

Выводы по главе 1

Глава 2. Уменьшение аппаратной избыточности и времени решения задачи

комбинированных вычислительных систем

2.1. Уменьшение количества микрокоманд при организации арифметической операции деления в АЦВУ.
2.2. Уменьшение аппаратных затрат при организации вычисления по принципу разделения операндов
2.3. Синтез аналогоцифрового преобразователя с уменьшенным количеством тактов цикла преобразования
2.4. Формулирование и доказательство теорем о значении разрядов результирующего кода АЦП.
Выводы по главе 2.
Глава 3. Методика неизбыточного синтеза аналогоцифровой вычислительной структуры с непосредственной обработкой операндов в смешанной форме представления.
3.1. Алгоритм выполнения арифметической операции деления с уменьшенным временем е выполнения.
3.2. Методика синтеза устройства для выполнения арифметической операции деления с уменьшенным количеством тактов в АЦВУ
3.3. Структурные реализации арифметических операций АЦАУ
Выводы по главе 3.
Глава 4. Верификация методов выполнения арифметических операций АЦВУ
в среде ЬаЬЧеу..
4.1. Моделирование вычислительных операций АЦВУ в среде ГаЬЧеу
4.2. Сравнение различных методов реализации арифметической операции деления АЦВУ в среде ЬаЬУ1еу.
Выводы по главе 4.
Заключение.
Список использованных источников


КВУ могут быть разделены на две группы: с дискретно-управляемыми (КВУ-ДП) и непрерывно-импульсными (>КВУ-НИ) параметрами. Могут быть построены КВУ-ДП вычислительные устройства, позволяющие выполнять различные математические операции над смешанными (непрерывными и дискретными) операндами. Например, цифроаналоговое множительно-делительное устройство (ЦАМДУ) [4]. Также возможно построить КВУ-НИ вычислительные устройства, позволяющие выполнять различные математические операции при сочетании амплитудной и широтной модуляции импульсных напряжений прямоугольной формы. Например, время импульсное множительно-делительное устройство (ВИМДУ) [4]. В первой главе проведено сравнение технических характеристик комбинированных вычислительных устройств. При этом представлены погрешности и быстродействие различных комбинированных множительноделительных устройств. Например, существует аналого-цифровое множительно-делительное устройство (АЦМДУ) на базе КВУ-ДП. При этом его погрешность составляет 0, - 0,% и быстродействие - - мке на арифметическую операцию. Далее проведен анализ источников аппаратной * избыточности комбинированных вычислительных устройств и возможность её уменьшения. Существуют методы синтеза комбинированных вычислительных структур, реализующие принципы минимизации трех видов аппаратной избыточности (архитектурной, структурной и функциональной). Первый принцип . Второй принцип - синтез вычислительной структуры с низших иерархических уровней. Третий принцип - введение минимально достаточного количества элементарных структурных изменений для достижения требуемых характеристик по точности и производительности АЦВУ. В главе 2 произведена разработка методики минимизации аппаратной избыточности и времени реализации алгоритмов в комбинированных вычислительных системах. Разработана методика минимизации аппаратных затрат при организации вычисления по принципу разделения операндов []. При этом показано сокращение аппаратной поддержки при восстановлении полного результата на примере реализации операции умножения. Принцип разделения операндов на части [,,,] позволяет выполнять арифметические операции с 2«-разрядньши операндами на «-разрядном вычислительном устройстве за счет разделения исходных операндов на две части. Использование этого принципа позволяет, с одной стороны, повысить точность вычисления а, с другой стороны, требует дополнительных разрядов для суммирования частичных произведений. Такой подход не требует дополнительных разрядов при восстановлении полного результата. Таким образом, уменьшение количества разрядов, требуемых для реализации вычислений по принципу разделения операндов, обеспечивает минимизацию аппаратных затрат вычислительного устройства и, как следствие, улучшение индуцируемых ими технических характеристик. Далее в главе разработан и исследован аналого-цифровой преобразователь с уменьшенным количеством тактов цикла преобразования. Аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи информации являются неотъемлемой частью любой структуры САУ, использующей ЦВМ в качестве основного вычислительного устройства. При этом затрачивается время на преобразование входных аналоговых сигналов и выходных цифровых сигналов. Известно, что цикл преобразования аналого-цифрового преобразователя поразрядного уравновешивания содержит п тактов преобразования, где п-разрядность АЦП. При этом, в некоторых случаях, результирующий код формируется менее, чем за п тактов полного цикла преобразования. В этих случаях количество тактов в цикле преобразования можно уменьшить. При построении преобразователя с уменьшенным количеством тактов цикла преобразования используется АЦП последовательного приближения [,,]. В результате цикл преобразования содержит уменьшенное количество тактов на некоторых значениях входного (преобразуемого) напряжения. При этом доказаны теоремы о значении разрядов результирующего кода. Среднее уменьшение количества тактов преобразования зависит от разрядности АЦП. Уменьшение количества тактов преобразования приводит к улучшению такой важной характеристики А1Щ как время преобразования.