Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập lớn môn học kiến trúc máy tính
Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính LỜI MỞ ĐẦU Ngày với tốc độ phát triển mạnh mẽ điện tử công nghệ thông tin, hàng loạt sản phẩm công nghệ cao đời Những sản phẩm góp phần nâng cao đời sống người đẩy mạnh cách mạng công nghệ thông tin.Máy tính điện tử đời vào đầu thập kỷ thứ tư kỷ 20 phát triển nhanh chóng, làm nên cách mạng lĩnh vực tính toán xử lý thông tin, mở kỷ nguyên lịch sử nhân loại - Kỷ nguyên máy tính điện tử.Với công việc mà người làm máy tính lại xử lí cách đơn giản nhanh chóng.Có thể nói máy tính siêu công cụ,do người chế tạo để phục vụ cho sống người Công nghệ tính toán phát triển mạnh mẽ lên tầm cao mới.Nó sử dụng ngành nghề lĩnh vực trở thành phần thiếu đời sống người.Nhưng dù phát triển mạnh mẽ tới mức dựa phép toán trình xử lý,thực thi công việc…Vì nghiên cứu tính toán phải nghiên cứu từ phép xử lý Ở tập lớn nhóm 05 trình bày phương pháp thiết kế nhân chia hai số 8bit xây dựng cổng logic như:AND,OR,XOR… Nội dung thảo luận bao gồm 03 phần chính: PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH PHẦN 2:CƠ BẢN VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ NHÂN CHIA BIT PHẦN 4:CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỬ NGHIỆM PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính 1.1 Khái niệm kiến trúc máy tính Kiến trúc máy tính thiết kế khái niệm cấu trúc hoạt động hệ thống máy tính.Nó thiết kế (blueprint) mô tả có tính chất chức yêu cầu (đặc biệt tốc độ kết nối tương hỗ) thi hành thiết kế cho phận khác máy tính - tập trung chủ yếu vào việc CPU hoạt động nội truy cập địa nhớ cách Nó định nghĩa khoa học nghệ thuật lựa chọn kết nối thành phần phần cứng để tạo thành máy tính đáp ứng mục đích tính năng, hiệu suất giá 1.2 Phạm trù kiến trúc máy tính Kiến trúc máy tính bao gồm ba phạm trù chính: +) Kiến trúc tập lệnh (Instruction set architecture, ISA), hình ảnh trừu tượng hệ thống tính toán nhìn từ góc độ lập trình viên sử dụng ngôn ngữ máy (hay hợp ngữ), bao gồm tập lệnh, cách đánh địa nhớ (memory address modes), ghi, định dạng địa liệu +) Vi kiến trúc (Microarchitecture), gọi Tổ chức máy tính (Computer organization) mô tả bậc thấp, cụ thể hệ thống Mô tả nói phận cấu thành hệ thống kết nối với chúng hoạt động tương hỗ thể để thực kiến trúc tập lệnh Ví dụ, kích thước đệm cache máy tính đặc điểm tổ chức máy tính mà thường không liên quan đến kiến trúc tập lệnh +)Thiết kế hệ thống (System Design) bao gồm tất thành phần phần cứng khác bên hệ thống tính toán chẳng hạn đường kết nối hệ thống bus (máy tính) witch,các điều khiển nhớ (memory controller), phả hệ nhớ, chế CPU off-load Direct memory access (truy nhập nhớ trực tiếp),các vấn đề đa xử lý (multi-processing)… PHẦN 2:CƠ BẢN VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính 2.1: Cơ lý thuyết tính toán 2.1.1 Các đối tượng xử lý tin học Là phần tử thuộc vào tập hợp vô hạn đếm biểu diễn dạng đó.VD:số nguyên,số thập phân… 2.1.2 Chức tính toán Một tính toán biểu diễn cách hệ thông sau: Dữ liệu vào Dữ liệu Tính toán Cung cấp nhiều liệu đầu vào tính toán đầu ta nhận nhiều liệu tương ứng 2.1.3 Cấu trúc phép toán Thực phép toán sơ cấp (elementary operation) khoảng thời gian hữu hạn.Mỗi phép toán,giả thiết không chia cắt nhỏ được,được chọn tập hợp hữu hạn phép toán phần mô tả cấu trúc máy Lần lượt thực phép toán sơ cấp theo thứ tự xác định trước,tạo thành chương trình(program) phần mô tả cấu trúc Một dãy phép toán sơ cấp máy thực liên tiếp gọi tính toán(computation) 2.1.4 Mô hình tính toán (T) Là mô tả tất phép toán sơ cấp thực đối tựng đó,cách tác động lên chúng nào,và mô tả cách thức chương trình thực hiện(execution) máy 2.2: Các phép toán thao tác 2.2.1: Các toán tử thao tác a, Phép AND Là toán tử hai ngôi,có nhiệm vụ tính toán bit với hai chuỗi có độ dài để tạo chuỗi bit có độ dài với hai chuỗi ban đầu.Trên cặp bit tương ứng hai toán hạng,phép toán AND trả hai toán hạng 1,còn tất trường hợp khác AND tạo bit VD :Thực phép toán AND với hai số nhị phân 1001 1100 1001 AND 1100 = 1000 b, Phép OR Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Là toán tử hai ngôi,có nhiệm vụ tính toán bit với hai chuỗi có độ dài để tạo chuỗi bit có độ dài với hai chuỗi ban đầu.Trên cặp bit tương ứng hai toán hạng,phép toán OR trả hai toán hạng 1,còn tất trường hợp khác OR tạo bit VD :Thực phép toán OR với hai số nhị phân 1001 1100 1001 OR 1100 = 1101 c, Phép XOR Là toán tử hai ngôi,có nhiệm vụ tính toán bit với hai chuỗi có độ dài để tạo chuỗi bit có độ dài với hai chuỗi ban đầu.Tuy nhiên cặp bit tương ứng hai toán hạng,phép toán XOR trả hai toán hạng 1,còn tất trường hợp khác XOR tạo bit VD :Thực phép toán XOR với hai số nhị phân 1001 1100 1001 XOR 1100 = 0101 d, Phép NOT Phép toán NOT gọi toán tử lấy phần bù(complement) toán tử có nhiệm vụ phủ định luận lí bit toán hạng nó.Tức đảo thành thành VD :Thực phép toán XOR với hai số nhị phân 1001 NOT 1001 = 0110 2.2.2 Dịch chuyển quay bit a, Dịch chuyển không nhớ Gồm có dịch trái dịch phải,khi dịch chuyển bit vượt qua phạm vi lưu trữ tự động thêm bit vào cuối dãy bit Dịch bit sang trái n vị trí Các bit vượt phạm vi lưu trữ Tự động thêm bit vào cuối dãy bit X=3,n=2 00001100 Với dịch phải tương tự Chú ý:ta giữ lại bit làm bit dấu số Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính b,Dịch chuyển có nhớ Gồm dịch chuyển trái dịch chuyển phải,khi dịch chuyển có bit gọi bit nhớ,bit nhớ tự động thêm vào cuối dãy bit ,các bit vượt qua phạm vi lưu trữ biến Dịch bit sang trái n vị trí Các bit vượt phạm vi lưu trữ Tự động thêm bit nhớ vào cuối dãy bit X=3,n=2 00001111 Dịch phải tương tự Chú ý:ta giữ bit làm bit dấu 2.3 Các phép tính hệ nhị phân 2.3.1 Phép cộng Để cộng hai số nhị phân,chúng ta cần phải nhớ nguyên tắc sau: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10 (Nhớ để cộng vào hàng trước đó,tương tự phép cộng số thập phân) Bây ta tiến hành cộng hai số nhị phân 1000111(số 71 hệ thập phân)và số 11110(số 30 hệ thập phân) Cột 71= 30= + 101= 1 1 1 1 0 1 Ta tiến hành cộng từ phải qua trái sau: Bước Nhóm 05 Tại cột Thực phép tính 1+0=1 1+1=10(viết 0,nhớ 1) 1+1=10,cộng thêm 1(nhớ bước 2)là 11, viết nhớ 0+1=1,cộng thêm 1(nhớ bước 3)là 10,viết nhớ 0+1=1,cộng thêm (nhớ bước 4)là 10 viết nhớ 0+1(nhớ bước 5)=1 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Lấy xuống Và kết là:1000111+11110=1100101(71+30=101) 2.3.2 Phép trừ Để trừ hai số nhị phân,ta cần nhớ nguyên tắc sau: 0-0=0 0-1=-1(mượn) 1-0=1 1-1=0 -1-1=-10 Thực hiên phép trừ 51-28=23 Cột 51= 28= 23= 1 1 0 1 1 Ta tiến hành trừ từ phải sang trái sau Bước Tại cột Thực phép tính 1-0=1 1-0=1 0-1=-1(Viết nhớ -1) 0-1=-1,cộng thêm -1 nhớ bước -10 viết nhớ -1 1-1=0,cộng với -1 nhớ bước -1,viết nhớ -1 1+-1(nhớ bước 5)=0 Vậy 110011-11100=010111(tương ứng với 51-28=23) Số bù :Khi ta đảo tất bit có số nhị phân(đổi thành ngược lại),ta có số bù số nhị phân đó.Số bù thương dùng để biểu diễn số âm máy tính.Khi đó,bit cực trái(bit bên trái)là bit đánh dấu với quy ước:Nếu bit dấu số số dương,nếu bit dấu số số số âm Ví dụ:Số 28 hệ nhị phân(với mẫu 8bit)là:00011100.Vậy số bù 11100011 Để thực phép trừ với số nhị phân,ta thực phép cộng với số bù số nhị phân Ví dụ:Thực hiên phép trừ 2-5=-3 Ta có 210=0000 00102,510=0000 01012,số bù 1111 1010 Vậy 2-5=0000 0010+1111 1010=1111 1100 Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Số bù :Số bù có đảo tất bit có số nhị phân(đổi thành thành 1)rồi cộng thêm vào kết quả.Hay nói cách khác số bù số bù công thêm 1.số bù dùng để biểu diễn số âm.Khi bit cực trái(bit bên trái) bit đánh dấu với quy ước:Nếu bit dấu số số dương,nếu bit dấu số âm Ví dụ thực hiên phép trừ 2-5=-3 Ta có 210=0000 00102 510=0000 01012.Số bù 1111 1010,số bù là:1111 1011 Vậy 2-5=0000 0010 + 1111 1011 Cột 2= 0 0 0 -5= 1 1 1 1 1 1 1 + -3= Ta thực phếp trừ theo bước sau: Bước Tại cột Thực phép tính 1 0+1=1 2 1+1=10,viết nhớ 3 0+0=0,cộng thêm nhớ bước vào 4 0+1=1 5 0+1=1 6 0+1=1 7 0+1=1 8 0+1=1 Ta kết 1111 1101,là số bù -3 2.3.3 Phép nhân Phép tính nhân hệ nhị phân tương tự phương pháp làm hệ thập phân.Hai số A B nhân với tích số kí số A B.Với số B,tích với số A tính viết xuống hàng mới,mỗi hàng phải dịch chuyển vị trí sang bên trái bit.Tổng tích cục cho ta kết tích số cuối Ví dụ:9x6=54 (1001x110=110110) Ta thực phép nhân sau: 1 (số nhân) X 1 (số bị nhân) Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính +0 0 + 1010 + 1010 =1 1 0 Xét bit dầu tiên số bị nhân.Nếu ta kết để thực phép cộng.nếu băng ta kết số nhân để thực phép cộng Ở phép tính trên.bit số bị nhân 0.ta kết 0000,xét tiếp bit thứ 2.bằng nên kết số nhân 1010.Dịch trái bit thứ sang bit.tiếp bit thứ số bị nhân nên kết nhận 1010 dịch trái tiếp kết sang bit so với kết thứ 2.Cộng kết vừa nhận lại ta thu kết phép nhân 2.3.4 Phép chia Phép chia nhị phân thực chia thập phân PHẦN : THIẾT KẾ BỘ NHÂN CHIA BIT 3.1 Thiết kế cộng 3.1.1 Mạch cộng nửa Gọi A số cộng B số cộng Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính S tổng A B C số nhớ từ phép cộng Trước hết để đơn giản, xét mạch cộng nhị phân bit Với tổ hợp trạng thái logic A B trạng thái logic ngõ S C sau Hình 3.1 Cộng nửa Rút gọn biểu thức logic ta có: S=AB+AB C=AB Nhận thấy S ngõ cổng EXOR ngõ vào A B; C ngõ cổng AND Từ vẽ cấu trúc logic mạch Hình 3.2 Mạch cộng nửa Đây mạch cộng nửa hay cộng chưa đủ (haft adder : HA) chưa có số nhớ ban đầu phép cộng trước 3.1.2 Mạch cộng đủ Bây giả sử mạch thực phép cộng lần đầu nên tổng S0 số nhớ C0, tiếp tục cộng lần trạng thái logic A B thay đổi S không tổng A B mà gồm C0 trước Khi ta có mạch cộng đủ: full adder (FA) Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Hình 3.3 Cộng đủ Rút gọn biểu thức ta S=(AB+AB)Ci+(AB+AB)Ci C=AB+(AB+AB)Ci Cấu trúc mạch logic : Hình 3.4 Mạch cộng đủ Nhận thấy : FA thực bao gồm HA cổng OR ngõ cho số nhớ C Cả mạch HA FA làm phép cộng bit 3.1.3 cộng nhiều bit a Cộng song song Bây số cộng có nhiều bit cách cộng tương tự : trước hết cộng bit LSB bit tổng (LSB) Số nhớ đưa tới để cộng chung với bit bit LSB bit tổng hàng phép cộng cuối bit MSB để bit tổng hàng đó, số nhớ trở thành bit LSB tổng Hình sau minh hoạ rõ ràng mạch cộng nhiều bit (4 bit) Nhóm 05 10 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính với số 0.Với kết phép so sánh thứ dịch trái bit so với kết phép so sánh đầu tiên.Sau tiếp tục dịch trái phần lại số bị nhân bit(hoặc dịch phải số nhân bit)rồi tiếp tục thực phép so sánh trên.Công việc lặp lại chấm dứt Phép nhân có thừa số lưu bít kết lưu 16 bit nên không bị tràn nhớ Với phép nhân có dấu ta sử dụng giải thuật Booth sử dụng thuật toán nhân không dấu sử dụng hiệu chỉnh dấu để hiệu chỉnh H3.15: Sơ đồ huật toán nhân H3.16: Sơ đồ phép nhân Nhóm 05 16 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính H3.17: Giải thuật Booth 3.5.2 Mạch nhân Việc thực toán nhân xem gồm hai bước: -Tính tích phần: thực cổng AND - Tính tổng tích phần: Áp dụng toán tổng chuỗi số(Hình ) Nhóm 05 17 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 X8 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 P27 P18 FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA FA P77 FA FA FA S1 S1 FA FA FA FA S12 FA FA S11 FA S10 FA FA S9 FA S8 FA FA S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 Hình 3.18 Sơ đồ mạch nhân 3.5.3 Mạch nhân nối tiếp-song song đơn giản Hình 3.19Mạch nhân nối tiếp-song song đơn giản Trong mạch này, hai số đưa nối tiếp vào mạch (trong trường hợp số bị nhân) số lại đưa song song vào mạch - Số nhân (b4b3b2b1) đưa song song vào mạch qua cổng AND đồng thời kiểm soát cổng này: ứng với bit số bị nhân qua mạch để tới mạch cộng (cổng 4); ứng với bit ngã cổng AND không (cổng 3) Nhóm 05 18 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính - Số bị nhân đưa nối tiếp vào mạch theo thứ tự từ bit LSB Các FF D có tác dụng dịch kết phép nhân (là tích phần) trước đưa vào mạch cộng để cộng tích phần Thí dụ 15 : Xem toán nhân 10x14 Số nhân 1010 (1010) số bị nhân 1110 (1410) Quá trình nhân giải thích sau: A B C D Output P8 0 0 P7 0 P6 0 P5 1 P4 0 P3 0 P2 0 0 P1 0 0 100011002=14010 Có thể thấy ngã A luôn bit LSB số nhân = Ngã B có giá trị số bị nhân làm trễ bit (1 xung đồng hồ) Ngã C làm trễ bit (Giống A) Ngã D giống B trễ bit Điều so sánh với toán giấy Số bị nhân 1110 Số nhân 1010 A 0000 B + 11100 C + 000000 D + 1110000 Tích 10001100 Muốn không sử dụng mạch cộng số nhiều bit, người ta dùng mạch (H 3.20) H 3.20 cộng số ngã ngã bị trễ bit Mạch (H 3.20) cần (n-1) mạch cộng mạch trễ (FF D) cho số nhân n bit Các cổng AND cho phép bit số bị nhân qua số nhân 1, số bị nhân (với số Nhóm 05 19 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính bit bất kỳ) cho vào mạch nối tiếp với bit LSB vào Ngã cổng sau xung Clock 1110 Ngã cổng luôn Mạch cộng A cộng số ngã ngã bị trễ bit: 0000 + 11100 11100 Tương tự mạch cộng B cộng số bị nhân với kết A làm trễ bit: 1110 +111000 1000110 Và mạch cộng C 0000 + 10001100 10001100 Lưu ý mạch (H 3.20) kết cho ngã mạch cộng C với bit LSB đầu tiên, nhiên mạch chưa quan tâm tới số nhớ Mạch (H 3.21) cho kết với số nhớ H3.21) cho kết với số nhớ Và (H 3.22) mạch thực tế dùng ghi dịch bit có ngã vào/ra song song, mạch cộng bit chip cổng AND ngã vào để thực toán nhân Nhóm 05 20 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính H3.22 mạch thực tế dùng ghi dịch bit có ngã vào/ra song song Từ mạch nhân hai số 4bit ta xây dựng mạch nhân 8bit cách ghép mạch nhân 4bit lại với 3.6 Mạch chia Nguyên tắc phép chia số nhị phân thực phép so sánh phần số bị chia (số bit với số bit số chia) với số chia, số bị chia lớn số chia thương số =1, thực phép trừ, ngược lại thương số =0, sau dịch trái phần lại số bị chia bit (hoặc dịch phải số chia bit) tiếp tục thực toán so sánh giống Công việc lặp lại chấm dứt Sơ đồ (H 3.23) tóm tắt giải thuật thực toán chia H 3.23 giải thuật thực toán chia 3.6.1 Phép chia có phục hồi số bị chia Thay phải thực việc so sánh, người ta làm phép tính trừ phần số bị chia cho số chia, kết dương, thương số 1, kết âm, thương số 0, Nhóm 05 21 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính trường hợp phải phục hồi lại số bị chia cách cộng số bị chia cho số chia trước dịch số bị chia sang trái bit (hoặc số chia sang phải) để tiếp tục lặp lại toán kết thúc (H 3.24) sơ đồ giải thuật thực phép chia có phục hồi số bị chia H3.24 giải thuật thực phép chia có phục hồi số bị chia Để thực phép chia theo sơ đồ trên, ghi để chứa số bị chia, số chia , số thương người ta phải dùng ghi chứa số bị chia phục hồi 3.6.2 Phép chia không phục hồi số bị chia Hệ thống đơn giản dùng phép chia không cần phục hồi số bị chia theo nguyên tắc Quan sát giản đồ (H 3.24) ta thấy có trường hợp: + Số chia lớn số bị chia (nhánh bên phải) Lưu ý dịch số chia bên phải bit tương đương với chia số cho Nhánh bên phải sơ đồ gồm toán: - Cộng số bị chia với số chia - Trừ số bị chia cho 1/2 số chia (trừ bị chia cho số chia dịch phải) Hai bước gộp lại thành bước sau: Cộng số bị chia với số chia dịch phải + Số chia nhỏ số bị chia (nhánh bên trái) Sau lấy kết =1, lệnh thực trừ số chia dịch phải Từ kết nhận xét thay sơ đồ (H 3.24) sơ đồ giải thuật thực phép chia không cần phục hồi số bị chia (H 3.25) Nhóm 05 22 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính H3.25 giải thuật thực phép chia không cần phục hồi số bị chia Dựa vào sơ đồ (H 6.25), bước thực toán chia sau: - Số chia (SC) lớn số bị chia (SBC) (SBC - SC < 0), thương số 0, dịch phải số chia bit (thực tế ta mang thêm bit số bị chia xuống), thực toán cộng số chia số bị chia - Số chia nhỏ số bị chia (SBC - SC > 0), thương số 1, dịch phải số chia bit, thực toán trừ (cộng số bù 2) số bị chia cho số chia Để đơn giản, giả sử số chia bị chia dương (MSB = 0), số bị chia gồm bit số chia gồm bit Thí dụ 1: Thực toán chia 2110 = 0101012 cho 710 = 01112 Số bù 0111 (0111)2 = 1001 Ghi chú: Nhóm 05 23 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính (1) Số mũi tên kết phép toán trừ số âm, bước dời cộng số chia (2) Số mủi tên kết phép toán trừ số dương, bước dời trừ số chia (cộng số bù 2) Thương số có từ số tràn mà phép tính ta ghi vòng tròn Kết quả: thương 011(=3) số dư 0000(=0) Bài toán cho kết với bước cộng/trừ Tuy nhiên ta chia 21 cho cần tới bước cộng trừ để có thương số bit Một cách tổng quát số bước toán với số bít số bị chia Ta làm lại toán với bước cộng/trừ ((thêm bit cho số bị chia) Thí dụ toán bước Thí dụ : Chia 21 cho kết số dư Nhóm 05 24 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Thí dụ : Chia 21 cho 5, kết số dư Tuy nhiên phép toán ta thấy phép cộng với số chia cuối cho kết âm (số 1100) nên để điều chỉnh số dư ta phải cộng số chia vào bỏ qua số tràn (1) Cộng số chia vào để điều chỉnh số dư Mạch thực toán cho (H 6.26) Trong (H 6.26) bước thực cổng EX-OR có ngã điều khiển = để thực toán trừ Sau bước thứ nhất, bit thứ tư mạch cộng (S4) định phép toán sau cộng (S4=1) hay trừ (S4=0) số bị chia với số chia Số nhớ toán cuối (bước 6) bit LSB thương số Và mạch cộng cuối thiết kế kết hợp với cổng AND để xử lý kết số dư hai thí dụ Nếu kết toán bước có S4 = cổng AND mở để thực toán cộng với số chia để điều chỉnh số dư Nhóm 05 25 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính SO BI CHIA 0 0 0 D7 D8 D5 D6 D3 D4 D2 D1 SO CHIA D1D2D3 D5 D7 D4 D6 D8 XOR C8 FA FA S8 FA FA FA FA FA S5 S6 S7 S4 S3 FA S2 S1 C0 C8 C8 C8 C8 C8 C8 C8 O8 O7 O6 05 O4 O3 O2 R8 O1 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 h3.26 Sơ đồ mạch chia Nhóm 05 26 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 4.1 Giới thiệu chương trình - Giao diện chương trình thiết kế QuartusII 4.2 Phép cộng đủ FA Hình 4.2.1 Sơ đồ mô phép cộng đủ FA Hình 4.2.2: Mô phép cộng đủ FA 4.3 Phép nhân a)Phép nhân 1bit Hình 4.3.1 Phép nhân hai số 1bit Nhóm 05 27 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính b)Phép nhân 8bit Hình 4.3.2 Phép nhân hai số 8bit 4.4 Phép chia a)Phép chia 1bit Hình 4.4.1 Phép chia 1bit b)Mô phép chia 8bit Nhóm 05 28 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Hình 4.4.2 Phép chia hai số bit Nhóm 05 29 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính KẾT LUẬN Với phát triển nhanh chóng công nghệ thông tin công việc tính toán ngày trở nên dễ dàng với phần mềm tiện ích dễ sử dụng,các phép toán ngày phổ biến với người ngôn ngữ để giao tiếp người máy tính.Vì phép toán số học cộng,trừ,nhân,chia ngày giúp ích nhiều cho người Qua tập lớn giúp em hiểu sâu phép toán số học,hiểu công việc tính toán máy tính nhận lệnh bên từ người.Qua giúp em hiểu biết phần mềm mô toán học QuartusII số hiệu ứng Flash có ích công việc tính toán.Nhưng tìm hiểu nghiên cứu,chưa hiểu rõ,sâu sắc nên nhiều thiếu sót.Mong thày cô bỏ qua sai sót cho chúng em Nhóm 05 30 Lớp K44KMT [...]... nhân hai số 1bit Nhóm 05 27 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính b)Phép nhân 8bit Hình 4.3.2 Phép nhân hai số 8bit 4.4 Phép chia a)Phép chia 1bit Hình 4.4.1 Phép chia 1bit b)Mô phỏng phép chia 8bit Nhóm 05 28 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Hình 4.4.2 Phép chia hai số 8 bit Nhóm 05 29 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính KẾT LUẬN Với sự phát triển rất nhanh... Sơ đồ phép nhân Nhóm 05 16 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính H3.17: Giải thuật Booth 3.5.2 Mạch nhân cơ bản Việc thực hiện bài toán nhân có thể xem như gồm hai bước: -Tính các tích từng phần: thực hiện bởi các cổng AND - Tính tổng của các tích từng phần: Áp dụng bài toán tổng chuỗi số(Hình ) Nhóm 05 17 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 X8 X7... điều chỉnh số dư Nhóm 05 25 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính SO BI CHIA 0 0 0 0 0 0 0 D7 D8 D5 D6 D3 D4 D2 D1 SO CHIA D1D2D3 D5 D7 D4 D6 D8 1 XOR C8 FA FA S8 FA FA FA FA FA S5 S6 S7 S4 S3 FA S2 S1 C0 C8 C8 C8 C8 C8 C8 C8 O8 O7 O6 05 O4 O3 O2 R8 O1 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 h3.26 Sơ đồ mạch chia Nhóm 05 26 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỬ NGHIỆM... chia (H 3.25) Nhóm 05 22 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính H3.25 giải thuật thực hiện phép chia không cần phục hồi số bị chia Dựa vào sơ đồ (H 6.25), các bước thực hiện bài toán chia như sau: - Số chia (SC) lớn hơn số bị chia (SBC) (SBC - SC < 0), thương số là 0, dịch phải số chia 1 bit (thực tế ta mang thêm 1 bit của số bị chia xuống), thực hiện bài toán cộng số chia và số bị chia... AND) về Ci0; sẽ cho phép cộng nhiều bit Hình 3.11 Mạch cộng trừ dùng bù 1 Nhóm 05 13 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Ngoài cách dùng bù 1, ta cũng có thể dùng bù 2 (lấy bù 1 rồi cộng thêm 1) để thực hiện phép toán trừ nhị phân kể cả số có dấu Cách này được sử dụng phổ biến ở VXL và máy tính Hình 2.3.22 là mạch cộng trừ 2 số 4 bit dùng bù 2 Để ý là mạch khá giống như nó ở cách dùng... là 1, dịch phải số chia 1 bit, thực hiện bài toán trừ (cộng số bù 2) số bị chia cho số chia Để đơn giản, giả sử số chia và bị chia đều dương (MSB = 0), số bị chia gồm 6 bit và số chia gồm 4 bit Thí dụ 1: Thực hiện bài toán chia 2110 = 0101012 cho 710 = 01112 Số bù 2 của 0111 là (0111)2 = 1001 Ghi chú: Nhóm 05 23 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính (1) Số 1 trên mũi tên chỉ rằng kết quả.. .Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Hình 3.5 Cộng 4 bit Đây là một mạch cộng song song vì các hàng được cộng cùng một lúc tuy nhiên như cấu trúc mạch ở trên thì các bit ra của tổng không phải là đồng thời bởi vì các phép cộng ở các bit cao thì chậm hơn do phải chờ bit nhớ ở phép cộng trước đưa tới Tức là đã có trì hoãn làm giảm tính đồng bộ của mạch Nếu thêm vào... việc so sánh, người ta làm phép tính trừ một phần số bị chia cho số chia, nếu kết quả dương, thương số là 1, nếu kết quả âm, thương số là 0, Nhóm 05 21 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính trong trường hợp này phải phục hồi lại số bị chia bằng cách cộng số bị chia cho số chia trước khi dịch số bị chia sang trái 1 bit (hoặc số chia sang phải) để tiếp tục lặp lại bài toán cho đến khi kết thúc... cho kết quả với số nhớ Và (H 3.22) là một mạch thực tế dùng ghi dịch 4 bit có ngã vào/ra song song, một mạch cộng 4 bit và một chip 4 cổng AND 2 ngã vào để thực hiện bài toán nhân Nhóm 05 20 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính H3.22 mạch thực tế dùng ghi dịch 4 bit có ngã vào/ra song song Từ các mạch nhân hai số 4bit trên ta xây dựng được mạch nhân 8bit bằng cách ghép 2 mạch nhân 4bit... kết quả 3 và số dư là 3 Nhóm 05 24 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Thí dụ 3 : Chia 21 cho 5, được kết quả 4 và số dư là 1 Tuy nhiên trên phép toán ta thấy phép cộng với số chia cuối cùng cho kết quả âm (số 1100) nên để điều chỉnh số dư ta phải cộng số chia vào và bỏ qua số tràn (1) Cộng số chia vào để điều chỉnh số dư Mạch thực hiện các bài toán này cho ở (H 6.26) Trong (H 6.26) bước .. .Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính 1.1 Khái niệm kiến trúc máy tính Kiến trúc máy tính thiết kế khái niệm cấu trúc hoạt động hệ thống máy tính. Nó thiết kế (blueprint) mô tả có tính chất... chia 8bit Nhóm 05 28 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính Hình 4.4.2 Phép chia hai số bit Nhóm 05 29 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính KẾT LUẬN Với phát triển nhanh... 2:CƠ BẢN VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN Nhóm 05 Lớp K44KMT Bài tập lớn môn học Kiến trúc máy tính 2.1: Cơ lý thuyết tính toán 2.1.1 Các đối tượng xử lý tin học Là phần tử thuộc vào tập hợp vô hạn đếm biểu