Лекция 11 АЛУ. Матричные умножители. Преобразователи кодов. Схемы контроля Схемотехника ЭВМ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ Мальчуков Андрей Николаевич Томск – 2013

АЛУ 2 Арифметико-логические устройства АЛУ (на англ. ALU, arithmetic-logic unit) выполняют над многоразрядными словами ряд действий. Основой АЛУ служит сумматор, схема которого дополнена логикой, расширяющей функциональные возможности АЛУ. АЛУ работает в двух режимах: выполнение логических операций и арифметико-логических.

УГО 3 А и В – операнды; S – выбор операции; М – режим (mode); логические (1) или арифметико-логические (0); c i – вход переноса; F – результат операции; c 0 – выход переноса; G и H – выходы расширения; А=В – выход сравнения на равенство с открытым коллектором.

Операции 4 SЛогические функции (М=1) Арифметико-логические функции (М=0) S3S3 S2S2 S1S1 S0S B A

Увеличение разрядности: последовательно 5

6

Матричные умножители 7 x a3a3 a2a2 a1a1 a0a0 b3b3 b2b2 b1b1 b0b0 + a3b0a3b0 a2b0a2b0 a1b0a1b0 a0b0a0b0 a3b1a3b1 a2b1a2b1 a1b1a1b1 a0b1a0b1 a3b2a3b2 a2b2a2b2 a1b2a1b2 a0b2a0b2 a3b3a3b3 a2b3a2b3 a1b3a1b3 a0b3a0b3 P7P7 P6P6 P5P5 P4P4 P3P3 P2P2 P1P1 P0.P0.

Множительно-суммирующие блоки 8 P=Am*Bn+Cm+DnP=Am*Bn+Cm+Dn m=n=4 перенос сумма

Преобразователь прямого кода в обратный и наоборот 9

Преобразователь прямого кода в дополнительный 10 1) 2)

Преобразователь прямого кода в дополнительный и наоборот 11

Схемы контроля 12 Контроль правильности функционирования устройств обработки информации (УОИ). Неисправное функционирование УОИ может привести к очень большим финансовым потерям. Известен факт, когда из-за сбоя в ОЗУ был потерян космический аппарат (Фобос-Грунт), стоящий миллиарды рублей (5 млрд.). Отказы – нарушения нормальной работы УОИ из-за возникновения неисправностей, имеющих постоянный характер. Сбои – нарушения нормальной работы УОИ из-за проявления неблагоприятных факторов, в частности помех, которые в дальнейшем могут и не проявиться.

Предотвращение ошибок в работе УОИ 13 Стабилизация условий окружающей среды. Применение высококачественных источников питания. Применение высоконадежных элементов, в том числе и переход на ИС большей степени интеграции, которые имеют более высокую надежность, чем такая же по функциональным возможностям схема, но изготовленная из МИС и СИС. Но даже при всех этих мерах вряд ли возможно полностью избавиться от отказов и сбоев.

Выявление ошибок в работе УОИ 14 С точки зрения выявления ошибок все устройства и процессы в УОИ можно разделить на 2 класса. Устройства и процессы, в которых информация лишь передается во времени и пространстве, количество нулей и единиц и их положение в слове не изменяется (хранение информации во всех видах запоминающих устройств, передача данных по шинам и т.д.). Устройства, в которых происходит изменение информации, при этом данные на выходе в принципе должны отличатся от данных, поступивших на вход.

Выявление ошибок при вычислениях 15 Для контроля правильности функционирования устройств применяется дублирование устройств. Несовпадение результатов рассматривается как признак ошибки. Для исправления ошибок используется троекратное резервирование с выработкой результата путем голосования с помощью мажоритарных элементов. Более экономичные эвристические схемы контроля отдельных устройств – универсальные методы контроля с использованием систем остаточных классов, контроль с использованием вычетов, контроля с использованием систем счисления с иррациональным основанием.

Выявление ошибок при передачи 16 Контроль по модулю два (чётности/нечётности). каждое слово дополняется контрольным разрядом, значение которого подбирается так, чтобы сделать четным (нечетным) вес каждой кодовой комбинации 1) 2)

Свёртка по модулю два 17

Применение бита паритета 18

Модифицированный код Хэмминга 19 Указатель ошибки (синдром) Свертка всей принятой кодовой комбинации Характеристика результата 00Ошибки нет, слово можно использовать B1Была однократная ошибка, ее необходимо исправить, после исправления слово можно использовать. B0Двукратная ошибка или чётная многократная. Исправить её невозможно. Слово использовать нельзя. 01Многократная ошибка нечётной кратности. Слово использовать нельзя.

Лекция 11 АЛУ. Матричные умножители. Преобразователи кодов. Схемы контроля Схемотехника ЭВМ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ Мальчуков Андрей Николаевич Томск – 2013