Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

аспірант Міценко С.А.

Черкаський державний технологічний університет, Україна

МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ НАЙКРАЩОГО АРИФМЕТИКО-ЛОГІЧНОГО ПРИСТРОЮ ЗА ОСНОВНИМИ ТЕХНІЧНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Арифметико-логічний пристрій (АЛП) та пристрій управління утворюють в сукупності процесор – головну складову частину комп’ютера. [1,2] АЛП поділяються на імплементовані на єдиному кристалі процесора, тобто внутрішні, та на зовнішні пристрої.

В роботах Калабекова Б.А., Когана І.Л., Мишляєва І.М. та інші дослідженні сучасні АЛП, але як визначити з множини найкращого пристрою за відповідними параметрами на основі теорії неповної подібності недостатньо описано. Враховуючи, що при роботі АЛП часові та енергетичні параметри являються одними з основних показників,тому визначення найкращих пристроїв за параметрами частоти, часу затримки та потужності споживання є першочерговою задачею.

Метою роботи є побудова багатопараметричної знакової моделі, яка дозволить показати візуально резерв або напрямок їх вдосконалення за відповідними параметрами в існуючих арифметико-логічних пристроях.

Для рішення поставленої мети створюється перелік вітчизняних [3] та зарубіжних АЛП [1] за основними технічними параметрами (табл.1).

Таблиця 1 – Перелік основних технічних параметрів та умовних критеріїв АЛП

№ з/п	Параметри Тип	Рс мВт	f МГц	tзд 0/1 нс	Тmах °С	Pp мВт	Критерії
							Pp/ Рс	f·tзд
1.	SN54S181	1100	50	23	125	108.7	0,1	1,15
2.	SN74S181	1100	50	23	70	347.8	0,32	1,15
3.	SN54LS181	170	50	60	125	108.7	0,6	1,2
4.	SN74LS181	185	50	50	70	347.8	1,9	2,5
5.	SN74S260N	1100	50	23	125	108.7	0,1	1,15
6.	SN74LS298	105	50	70	125	108.7	1,0	3,5
7.	SN54S182	500	50	10	125	108.7	0,22	0,5
8.	530 ИПЗ	1100	50	23	125	108.7	0,1	1,15
9.	К531 ИПЗ	1100	50	23	70	347.8	0,32	1,15
10.	533 ИПЗ	170	50	60	125	108.7	0,6	1,2
11.	К555 ИПЗ	185	50	50	70	347.8	1,9	2,5
12.	КР531 ИПЗ	1100	50	23	125	108.7	0,1	1,15
13.	КР533 ИПЗ	105	50	70	125	108.7	1,0	3,5
14.	530 ИП4	500	50	10	125	108.7	0,22	0,5

де Р_с – потужність споживання, мВт; f – робоча частота, МГц; t_{зд 0/1} – час затримки, нс; Т_max – максимальна температура, °С; Р_р – потужність розсіювання,мВт.

На основі фізичного моделювання створюється узагальнена математична модель (УММ) [4, 5], яка має вигляд:

,

де .

Аналіз УММ показує відсутність аналітичної залежності для параметрів, тому визначаються на підставі евристичного методу умовні критерії подібності та їх фізичне тлумачення [4,6]:

P_p/Р_с – величина, що характеризує енергетичний резерв; f·t_зд – величина, що характеризує швидкодію.

Критеріальне рівняння має наступний вигляд:

φ[(f·t_зд); (P_p/Р_с)]=0

при цьому для достовірності оцінки швидкодії, значення частоти f приймається постійним, f=50МГц. Результати розрахунків значень запропонованих критеріїв представлені в табл.1.

На основі π-теореми та визначених критерій будується знакова модель, яка представлена на рис. 1.

A

Рисунок 1 – Знакова модель залежності основних технічних параметрів

арифметико-логічних пристроїв в безрозмірних координатах.

Примітка. Числа 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 відповідають порядковому номеру АЛП в табл.1.

Аналіз знакової моделі (рис. 1)показує, що вибрані АЛП розподіляються на дві множини (А, В).

Пристрої множини А мають високу швидкодію, але малий енергетичний резерв.

Пристрої множини В мають найбільший енергетичний резерв, але меншу швидкодію.

Пристрої SN74LS181, К555 ИПЗ мають достатній енергетичний резерв, що дозволяє удосконалити у напрямку підвищення швидкодії.

Висновки

1. На основі аналізу сучасних АЛП за багатьма параметрами лідером за показником, який характеризує енергетичний запас є SN74LS181 та К555 ИПЗ, а лідером за швидкодією – SN54S182 та 530 ИП4.

2. Візуалізація багатопараметричної знакової моделі прискорює процедуру визначення найкращої моделі або напрямок удосконалення АЛП.

Список використаних джерел

1. Rob Williams. Computer System Architecture. – 2-nd edition, Prentice Hall, 2006 – 534 p.

2. Ланина Э.П. Организация ЭВМ и систем. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2008. – 476 с.

3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С. В. Якубовский, Л. И. Ниссельсон, В. И. Кулешова и др.; Под ред С. В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 2000. – 496 с.

4. Оцінка сучасних датчиків тиску за критеріями подібності / В. М. Лукашенко, Т. Ю. Уткіна, А. В. Гавриш, А. В. Хоменко, Г. Г. Король // Scientific horizons – 2015» : Materials of the XI International research and practice conference : (September 30–October 7, 2015, Sheffield, England). – Sheffield : Science and Education Ltd, 2015. – Т. 10. – С. 52–56.

5. Многокритериальный анализ лазерных излучателей на основе теории неполного подобия и размерностей / В. М. Лукашенко, А. Г. Лукашенко, Т. Ю. Уткина, А. В. Сташко, Н. Н. Чиж, Е. А. Слись // Strategiczne pytania światowej nauki – 2013 : materiаły IX Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji : (07-15 lutego 2013 roku, Przemyśl, Польша). – Przemyśl : Nauka i studia, 2013. – Т. 28. – C. 75–78.

6. Багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі/ В. М. Лукашенко, Т. Ю. Уткіна, М. В. Чичужко, В. А. Лукашенко, Т. Л. Шевченко, М. А. Дяченко // Efektivní nástrojemoderníchvěd – 2013 : materiályIX Mezinárodní vědecko-praktická konference : (27 dubna – 05 května 2013 roku, Praha). – Praha: “EducationandScience”, 2013. – Díl. 41. – C. 11–15.