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 06 G 07/26 Цифровий пристрій для обчислення функцій / В.М. Лукашенко, С.В. Ротте, М.І. Гладченко, А.Г.Лукашенко; ЧІТІ UA. - № 99074386; Заявл. 29.07.1999; Опубл. 15.03.2001; Бюл. - №2. – 3 с.