Лукашенко А.Г., Караван Н.А., Мазука В.В., Вербицкий
А.С., Больбот А.Ю., Лукашенко В.М.
Cпециализированный
гибридный
многофункциональный
сопроцессор
В настоящее время, возможности использования универсальных
гибридных средств вычислительной техники в системах реального времени и
расширенного диапазона температур крайне ограничены из-за недостаточной
производительности или (и) высокой мощности потребления.
Проблемно-ориентированные гибридные
вычислительные устройства, построенные на современных СБИС, не всегда в полном
объеме отвечают высоким требованиям заказчика.
Специализированные сопроцессоры выполняют задачи узкого класса. Они просты в реализации, при сохранении высокой
точности обеспечивают высокую надежность, высокое быстродействие и малое
потребление мощности. Бурное развитие современной микро-, нанотехнологии позволяет обеспечить малые габариты и вес при
расширении функциональных возможностей. Однако анализ методов реализации и
образно знаковых моделей существующих аппаратных расширителей (АР) показал, что, при их широкой потребности в
промышленности и аэронавигации, они
недостаточно изучены. Поэтому принципы построения и методы аппаратурной
реализации многофункциональных гибридных сопроцессоров является актуальной
задачей.
Результаты
исследований состояния современных аппаратных расширителей представлены в виде классификационной схемы
(рисунок 1).
В основном СБИС цифровых сопроцессоров предназначены для аппаратной реализации сложных и длительных по времени операций. Например, однокристальные умножители, имеющие разрядность 8´8 (БИС типа 25S05 фирмы Advanced Micro Devices) или БИС типа МРУ-16 фирмы TRW c конфигурацией вида 16´16 позволяет перемножить 16-разрядные числа за 230 нс. ИС серии КР1802ВР5 (умножитель 16´16) имеет максимальную задержку информации 175 нс. На основе микросхемы КР1802 в работе предлагается построить арифметический расширитель для выполнения операции деления. Для этого в схему вводится блок поиска начального приближения обратной величины делителя, при этом АР является одноплатным. Одноплатный АР для мини ЭВМ AN/AYK-14(V) ориентирован на реализацию девяти элементарных функций с плавающей запятой. Многофункциональные аппаратные расширители (МАР) экономически эффективны благодаря меньшей стоимости, так как сокращается количество типов кристаллов и увеличивается объем выпуска за счет расширения функциональных возможностей.
Разработанная
образно-знаковая модель специализированного
гибридного многофункционального сопроцессора построена на основе таблично-алгоритмического метода реализации, основы
схемотехнических решений представлены в работах
[1-3]. Сопроцессор выполняет следующие
функции:
-
деление аналоговой величины ХА на
цифровую ХЦ;
-
умножение аналоговой величины ХА на цифровую
ХЦ;
-
ЦАП;
-
АЦП;
-
суммирование аналоговых величин ХА1, XA2, …;
-
функциональные преобразования:
·
1/ХЦ,
·
умножение аналоговой величины XA на
цифровое значение соответствующих функций f(xц), то есть XA∙ f(xц),
Предлагаемый в работе специализированный гибридный многофункциональный сопроцессор позволяет уменьшать число корпусов интегральных микросхем, габариты, вес, снизить энергопотребление, увеличить время наработки на отказ То на два-три порядка при сохранении высокой точности вычисления.
Литература
1.
Пат. 10485,
Україна, МПК G06G07/26; G06J3/00. Гібридний обчислювальний пристрій / В.М.
Лукашенко (UA), Ю.Г. Лега (UA), А.Г. Лукашенко (UA),
М.Г. Лукашенко (UA), Я.В. Корпань (UA), С.К.Романовський (UA), М.А. Караван (UA), Д.А. Лукашенко (UA);
ЧДТУ - №u200504233; Заявл. 04.05.2005; Опубл.
15.11.2005; Бюл. №11.
2.
Пат. 24660А
Україна, МПК G 06 F 05/02. Цифро-аналоговий перетворювач / Лукашенко В.М.,
Биков В.І., Лукашенко А.Г.; ЧІТІ UA. - № 97062949; Заявл.
20.06.97; Опубл. 04.08.98; Промислова власність №5.
-3с.
3.
Пат. 35014
А Україна, МПК G