Апаратна та програмна реалізація обчислень

 

Розглянемо побудову цифрового пристрою обробки даних, організацію обчислень у цьому пристрої, щоб згодом зрозуміти, для чого потрібні процесори, а також те, що цифрову обробку даних можна робити, не використовуючи процесори.

Для предметного подання проблеми розглянемо реалізацію конкретного обчислювального процесу. Нехай потрібно реалізувати фільтр

 

(2.1.)

 

який формує по заданій вхідній нескінченній послідовності х_-3, х_-2, х_-1, х₀, х₁, … послідовність у₀, у₁, …, w₁, w₂, w₃, w₄ – коефіцієнти. На рис. 2.1 [4, ст. 14] представлена одна з можливих реалізацій цифрового пристрою, що виконує необхідні обчислення.

Рис.2.1. Схемна реалізація алгоритму фільтра.

 

При побудові пристрою використані регістри, схеми передачі даних між регістрами, схеми передачі даних між регістрами й функціональними пристроями (ФП), ФП: суматори й помножувачі. ФП використовує в якості операндів значення з регістрів і поміщає результат операції в регістр.

Пристрій, наведений на рис.2.1, функціонує в такий спосіб. У черговому такті на вхід регістра R₁ надходить і запам'ятовується в ньому значення х_і. У наступному такті результат множення х_і на w_і запам'ятовується в регістрі R₂, а x_і – передається з регістра R₁ у регістр R₃.

ПРОДОВЖЕННЯ ДОДАТОКУ Д

 

ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМ.

Мови програмування.

Машинна мова.

Машинна мова, мова програмування, зміст і правила якої реалізовані апаратними засобами цифрової обчислювальної машини (ЦОМ). Машинна мова складається з системи команд ЦОМ і методу кодування інформації (вихідних даних, результатів обчислень), прийнятого в ЦОМ. Символами машинної мови є виконавчі цифри, як правило, символи групуються в конструкції (морфеми) – адреси в командах, коди операцій і ознаки команд; з команд складаються програми, що реалізують алгоритми задач. Ефективність вирішення різних завдань на ЦОМ в значній мірі залежить від того, наскільки машинна мова пристосована для реалізації заданих алгоритмів. У програмі, складеній на машинній мові, або, як іноді кажуть, у машинному коді, повинні бути задані цілком певні команди для виконання кожної операції. При цьому точно вказується, де повинні зберігатися числа (комірка запам’ятовуючого пристрою), як пересилати та обробляти числа і де зберігати результати обчислень.

Програмування на машинній мові ведеться в системі команд ЦОМ, тому машинну мову рекомендується використовувати для створення програм (операційні системи, транслятори алгоритмічних мов, бібліотеки стандартних програм), що розширюють логічні можливості ЦОМ, і для створення програм, на які накладено обмеження за часом виконання та обсягом пам'яті ЦОМ.

Недоліки програмування на машинній мові:

- програми, написані для ЦОМ одного типу, не придатні для ЦОМ іншого типу;

- тривалі терміни навчання програмістів;

- програміст, який навчився програмувати на одній машині, повинен фактично переучуватися при переході до програмування на іншій машині.

Мова Асемблер.

Мова асемблера (у вітчизняних джерелах, також автокод) – мова програмування низького рівня, мнемонічні команди якої (за рідкісним винятком) відповідають інструкціям процесора обчислювальної системи. Трансляція програми у виконуваний машинний код здійснюється асемблером – програмою-транслятором, яка і дала мові асемблера його назву.

 

 

ПРОДОВЖЕННЯ ДОДАТКУ Д