вход Вход Регистрация



Здесь под определением понятия арифметико-логическое устройство имеется ввиду не блоки (модули) АЛУ ЭВМ, цифровых устройств, состоящие (включающие) из сумматоров, компараторов, ОЗУ, логических элементов и прочее, и, типовые функциональные узлы, ИМС, специальные модули.

Многие серии микросхем имеют в своем составе ИМС арифметико-логических устройств АЛУ (англ. термин – arithmetic logic unit – ALU), выполняющих над словами ряд логических и арифметических действий. Примером АЛУ может служить микросхема К155ИП3 или 564ИП3. Микросхема К155ИПЗ – быстродействующее АЛУ, которое выполняет 16 логических и 16 арифметических операций (рисунок 4.22, а). , - информационные входы четырехразрядных чисел A и B, над которыми производятся логические и арифметические операции. Выбор выполняемой операции (одну из 16 арифметических или логических) определяется комбинацией сигналов на входах S0...S3. При М =1 микросхемы выполняют логические операции, а при М=0 арифметические. Микросхема может работать как в положительной (на входы A, B и Cn подаются истинные значения разрядов слов и переноса, а с выходов , , , снимаются также истинные значения результатов операций, так и в отрицательной логике (на входы A, B и Сn+4 подаются инверсные значения информации, а с выходов , , , снимаются также инверсные значения результатов операции). Вход Cn. используется, когда производятся операции над числами, разрядность которых больше четырех. В случае ускоренного переноса по группе АЛУ используются выходы , - образование переноса, - распространение переноса, - формирование переноса при объединении нескольких АЛУ с помощью микросхемы ускоренного переноса К155ИП4 (рисунок 4.22, в). Схему АЛУ можно использовать также для перевода чисел из дополнительного (обратного) кода в прямой и наоборот.

Таким образом, АЛУ имеет большую функциональную гибкость.

 

Рисунок 4.22 – Условное обозначение АЛУ К155ИП3 (а);

соединение АЛУ со сквозным (последовательным) переносом (б)

и с ускоренным (опережающим) переносом (в)

 

На выходах Fi вырабатывается выходное слово, выход дает выходной перенос, который можно использовать как входной для следующего АЛУ, выходы G и H дают функции генерации и передачи переноса, которые используются для образования переноса в быстродействующих сумматорах (как описано выше в пункте 4.1.3.2). Выход K есть выход компаратора, осуществляющего сравнение на равенство. Выход компаратора выполняется по схеме с открытым коллектором, так что допускает реализацию монтажной логики путем параллельного соединения аналогичных выходов нескольких АЛУ. Выход компаратора формирует функцию .

При этом АЛУ работает в режиме вычитания A–B (выполняемого как сложение слова A с инвертированным словом ). Если A=B, то во всех разрядах выходного слова будут нули, а все инвертированные значения - единичные, что обеспечит единичное значение функции . Во всех других случаях среди величин Fi найдется хотя бы одна единица, т.е. среди функций хотя бы один нуль, и будет получено . Параллельное соединение выходов K нескольких АЛУ дает реализацию монтажной логики И, что позволяет проводить сравнение на равенство многоразрядных слов, обрабатываемых несколькими АЛУ.

 

Рисунок 4.23 – Реализация операций сравнения в схеме из АЛУ

 

Комбинируя сигнал с сигналом переноса на выходе, можно одновременно с признаком равенства получать и признаки неравенства и (рисунок 4.23). Если A<B, то и при выполнении вычитания возникает перенос из старшего разряда, так что . Если A>B, то и перенос отсутствует, следовательно, . Одновременно с этим, как видно из схемы, .

Полный перечень операций, выполняемых АЛУ К155ИПЗ, приводится в таблице 4.6.

Логические операции выполняются независимо в каждом разряде. Арифметические операции выполняются с учетом переносов и заемов. Оба типа операций могут встречаться одновременно. Например, запись означает, что вначале поразрядно выполняются операции инвертирования (), логического сложения и логического умножения (AB), а затем полученные указанным образом два четырехразрядных числа складываются арифметически (с учетом переносов).

 

Таблица 4.6 – Перечень операций, выполняемых АЛУ К155ИПЗ

Сигналы выбора функции Логические

 

Функции

(М=1)

Арифметико-логические функции при C0=0 (М=0)
S3 S2 S1 S0
0 0 0 0 A
0 0 0 1 A+B
0 0 1 0
0 0 1 1 0 -1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0 A-B-1
0 1 1 1
1 0 0 0 A+AB
1 0 0 1 A+B
1 0 1 0 B
1 0 1 1 AB AB-1
1 1 0 0 1 A+A
1 1 0 1
1 1 1 0 A+B
1 1 1 1 A A-1

 

При обработке слов большой размерности АЛУ соединяются последовательно. В этом случае большое влияние на быстродействие схемы оказывает время распространения переноса, который может проходить от младшего разряда слова по всей разрядной сетке. В схемах АЛУ стремятся обеспечить малое время задержки переноса (в одну-две элементарные задержки), однако при суммировании слов с большой разрядностью время сложения может оказаться неприемлемо большим. В подобных случаях совместно с АЛУ применяют специальную микросхему, называемую блоком ускоренного переноса, в которой перенос вырабатывается с помощью функций генерации и передачи переноса G и H, рассмотренных при описании параллельных сумматоров. Один блок ускоренного переноса образует ускоренные переносы для нескольких АЛУ (часто четырех), и также функции G и H более высокого уровня, позволяющие при необходимости организовать и параллельный перенос на втором уровне. Схемы совместной работы АЛУ при их последовательном включении и применении блоков ускоренного переноса показаны на рисунке 4.22, б, в.

В качестве примечания можно сказать, что кроме выше рассмотренных функциональных узлов комбинационного типа широкое применение в цифровых устройствах ЭВМ находят указатели старшей единицы (разрядов), узлы контроля и прочее, которые рассматриваются в специализированной литературе по проектированию ЭВМ.

 

Случайные новости

4.2. Биотехнических системы беспрерывного контроля за организмом человека в процессе его трудовой деятельности

Впервые проблема разработки систем беспрерывного контроля с комплексной обработкой информации о состоянии организма пациента в реальном масштабе времени была сформулирована у нас в стране одним из самых больших хирургов в свое время академиком П. А. Куприяновым и развитая его учениками и коллегами [8] относительно практического задачи разработки БТС автоматизированного управления аппаратом "искусственное сердце — легкие".

 

 


Рисунок 4.1 – Блок-схема универсального ТМК для комплексной оценки эффективности системы воздушное судно — пилот — окружающая среда[2].


Существенным стимулом к разработки систем беспрерывного контроля (СБК) появилась сформулированная Б. Ф. Ломовым [2] концепция о возможности и необходимости контроля за психологическим по состоянию оператора в процессе его трудовой деятельности с помощью измерения и анализа его психофизиологических коррелянтов.

Эти методы были развиты и реализованные главным образом при решении практических задач космической медицины.

Разработка новых прогрессивных методов научно-исследовательского проектирования биотехнических комплексов эргатического типа, в которых человеке-оператору отводится роль звена, которое управляет, привела к необходимости создания тренажно - моделирующих комплексов (ТМК) и реализации метода поэтапного моделирования, что является комбинацией аналитических и экспериментальных процедур

[7, 8].

Структура тренажно - моделирующего комплекса. Типичная функциональная блок-схема универсального ТМК, предназначенного для комплексной оценки эффективности БТС воздух судно-пилот- окружающая среда, представленная на рис. 4.1.

С помощью данного ТМК на основании измерений и автоматической комплексной оценки состояния внешнего среды, управляемого летательного аппарата, деятельности и динамики изменения психофизиологических характеристик человека-оператора представляется возможным решать достаточно широкий вокруг задач по оптимизации моделированной системы воздуха судно-пилот- окружающая среда, в числе которых:

1) обеспечение сбора обширной информации, необходимой для научно-исследовательского проектирования систем управления воздушными судами с учетом человеческого фактора на всех стадиях разработки;

2) оптимизация алгоритмов деятельности члена экипажа самолета и разработка инженерных рекомендаций по усовершенствованию систем и пультов управления;

3) проведение эргономичной экспертизы с выдачей количественных оценок для выбора вариантов конструкций разных рабочих мест операторов и их элементов;

4) выполнение экспериментальных исследовании по целью формирования психофизиологического портрета идеального оператора (пилота, штурмана, радиста и др.);

5) разработка методов профотбору, обучение и тренировка членов экипажей воздушных судов, а также их подготовка параллельно с промышленной реализацией проекта;

6) обеспечение тренировок экипажей воздушных судов с целью повышения их профессионального мастерства.

В зависимости от уровня конкретного задачи, которая решается ТМК, меняется и конфигурация его информационных потоков.

Как всякая сложная иерархическая система, ТМК допускает декомпозицию на подсистемы. Максимальному уровню задачи, таким образом, отвечает и наиболее сложная организация ТМК при участии всех подсистем.

Прежде чем перейти к рассмотрению системы беспрерывного контроля (СБК), что интересует нас, за психофизиологическим по состоянию оператора, отметим, что структура СБК для оценки состояний операторов реальных систем управления принципиально не отличается от структуры, приведенной на рис. 4.1. Отличие может оказываться лишь в каналах передачи информации (может использоваться ближняя и дальняя телеметрия), а также в бортовых специализированных вычислительных средствах, присущий реальной системе.

Оценка деятельности оператора составляется из интегральных показателей деятельности (полетная информация), таких, как, например, количество топлива, израсходованного на 100 км полета, или траектории глисады , точность вывода на наземные ориентиры и т.п., а также из анализа поведенческих актов оператора. К ним относятся движение концовок при действия оператора на органы управления, а также фиксация зрительных маршрутов при снятии визуальной информации.

 

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру