Un dispozitiv aritmetic este unul dintre principalele dispozitive ale unui calculator electronic digital, în care se efectuează operații logice și aritmetice pe numere.
Punerea în aplicare a oricărei operațiuni logice sau aritmetice în unitatea aritmetică este redusă, în cele din urmă la executarea în serie a mai multor operațiuni micro sau elementare: setat la „zero“ orice biți ale blocurilor unității de aritmetică, primind un singur rang sau numărul de cod de deplasare către senior sau LSBs , obținerea codului invers (invers), adăugarea de coduri, emiterea codului și așa mai departe.
Operațiile aritmetice includ adăugarea, extragerea unei rădăcini, înmulțirea, diviziunea și scăderea. Diviziunea și extracția rădăcinilor, precum și construcția puterii, definiția funcțiilor trigonometrice, logaritmice și m. P. Destul de des realizată de rutine standard. Funcționarea principală a unui calculator digital este o adăugare la care se reduc toate celelalte operații aritmetice. De exemplu, multiplicarea este redusă la o sumare a mai multor factori; diviziune - pentru a găsi alternativ cifrele coeficientului prin scădere și adăugare.
Unitatea aritmetică din computerul digital este conectată la unitatea centrală de control. Din dispozitivul de stocare recepționează numărul inițial, la comanda unității centrale de control ( „se multiplica“, „scade“, „pliat“, și altele asemenea. D.). Dispozitivul aritmetic efectuează operațiile corespunzătoare, după care rezultatele operațiilor sunt din nou transferate pe dispozitivul de memorie. și semnalele semnificând sfârșitul operației, indicatorii de bit preaplin de compensare m. p. transferat la dispozitivul central de comandă, atunci când este necesar.
Principalele caracteristici ale compoziției și unitatea aritmetică determină viteza dorită, numerele de biți ale sistemului numeric selectat, algoritmi și operații ale accelerației aplicate circuitelor de tip și a conexiunilor între ele (potențial de impulsuri, sau potențial în impulsuri) și prezentarea numerelor.
Unitatea aritmetică este format de obicei din mai multe registre pentru stocarea numerelor nondurable, circuite logice concepute pentru a efectua operații simple de pe numere de sumatoare și dispozitivul de comandă local, care primește o comandă pentru o operațiune a mașinii de lucru de la unitatea de comandă central și a lucrat secvența dorită de comenzi.
În funcție de metoda utilizată pentru însumarea numerelor, se disting dispozitivele aritmetice de operare secvențial paralelă, paralelă și secvențială. La dispozitivele de însumare aritmetice acțiunea secvențială a două numere se realizează etapele de un bit vipera prin care, pornind de la tineri, sunt toți biții addends disponibile. În funcționarea în paralel a dispozitivelor aritmetice toți biții fiecăreia dintre componentele alimentate în sumatorul în același timp, numărul de biți egal cu numărul de biți ai sumatorului în termeni.
Dispozitivele aritmetice de acțiune paralelă în serie sunt o formă intermediară. Registrele aritmetice registru paralel constau în declanșatoare sau elemente similare și permit accesul simultan la toate cifrele numărului. În aparatul de aritmetică în locul acțiunilor registrelor de serie aplicate, inclusiv linii de întârziere, care, dacă este necesar, sunt închise într-un inel prin circuitele logice de recirculare și amplificatoare. Elementele și circuitele aritmetice sunt utilizate tuburi cu vid (în probele originale), diode semiconductoare, tranzistori. celule de diodă ferită și celule cu tranzistori de ferită.
În dispozitivele aritmetice cu control microprogram, matricele de ferită destinate stocării operațiilor microprogramelor sunt de asemenea utilizate în dispozitivul de control local.
Cerințele de bază pentru elementele circuitelor dispozitivelor aritmetice sunt fiabilitatea ridicată. compatibilitatea tehnologică, interschimbabilitatea aceluiași tip de elemente, repetabilitatea principalelor caracteristici ale producției.
Având în vedere metoda de codificare numere de dispozitiv aritmetice efectuate pentru operațiuni în zecimal sau sistem binar, cel puțin - în ternar, sau orice alt sistem numeric, cu un număr diferit de cifre, cu numerele prezentate sub forma unui punct plutitor sau fix, sau ambele acelea și cu alții.
Metodele de accelerare a executării operațiilor sunt utilizate fie în operații elementare, fie în operarea completă a unui dispozitiv aritmetic. Mai ales în mod eficient de accelerare funcționare însumare elementar, deoarece este inclusă în cea mai mare parte adăugarea algebrică sau scădere, înmulțire, împărțire, și altele.
În dispozitivele aritmetice secvențiale, accelerarea sumării este obținută prin trecerea la circuite secvențiale paralele; respectiv, în paralel - .. folosind circuite care utilizează transferuri de caractere statistice, circuite „transfer de instantanee“ etc. Metodele cele mai studiate de accelerare multiplicare. În adaptările succesive se bazează în principal pe introducerea de aditivi suplimentari, care permit o însumare simultană a mai multor produse parțiale; pentru a limita prezența sumatoare de serie n-tip (sau n / 2 circuite logice și viperei) permite de a face multiplicarea de cicluri de ceas 2n. În dispozitivele aritmetice paralele sunt utilizate metodele de accelerare a hardware-ului și logicii de multiplicare a primei și celei de-a doua ordini. Metodele logice se bazează pe modificarea multiplicatorului; creșterea cantității de echipament atunci când este aplicată se aplică numai dispozitivului de control local și nu depinde de numărul de cifre din numerele multiplicate; Capacitatea teoretică și practică limita de metode logice - reducerea numărului mediu de însumări în punerea în aplicare a unei multiplicări de 1/3 pentru fiecare cifră binară de multiplicare. Metode hardware prima ordine bazate pe introducerea de vipere auxiliare auxiliare de memorie transferuri de circuit sau de înlocuire a circuitelor de deplasare de împărțire și multiplicarea circuite pentru factori speciali; cantitatea de echipament auxiliar este proporțională cu numărul de cifre; însumarea numărului de cicluri în timpul multiplicării transcedentale poate fi redusă la una (indiferent de numărul de biți multiplicator), dar, de fapt, această limită nu este realizabil. Metodele hardware ale ordinii a doua se bazează pe construirea de piramide de aditivi; echipamente de volum proporțional cu pătratul numărului de biți, în timp ce înmulțirea echivalentul a 2-3 bate însumării. Metode similare sunt dezvoltate pentru a accelera operațiunea de divizare.
Principalele tendințe în dezvoltarea dispozitivelor aritmetice sunt legate de utilizarea microelectronicii. Prin circuitul de matrice utilizat pentru însumării directă și multiplicarea de cifre zecimale, în paralel, dar paralele și sverhparallelnye sumatoare, metode hardware de ordinul a 2-a accelera diviziunea și multiplicarea, cu alte cuvinte, construirea cu un număr mare de elemente repetitive și relații sistematice între ele. Există, de asemenea, noi modalități de codare a numerelor, care simplifică executarea operațiilor, alte metode de accelerare a operațiilor, corectarea erorilor și controlul hardware. În același timp, obiectivele sunt creșterea vitezei, creșterea fiabilității, reducerea costului consumului de energie și a dimensiunilor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: