Функции и принципы работы математического сопроцессора

Синхронизация по данным при работе арифметического сопроцессора.

Если выполняемая сопроцессором команда записывает операнд в ячейку памяти перед последующей командой центрального процессора, которая использует ее, тогда тоже нужна аналогичная команда проверки состояния сопроцессора.

Если сопроцессор не успел записать данные в ячейку, которую будет использовать следующую команду, то центральный процессор должен ожидать завершения работы сопроцессора.

Математический сопроцессорпредназначен для быстрого выполнения арифметических операций с плавающей точкой, предоставления часто используемых вещественных констант (log₂10,log₂e,ln2), вычисления тригонометрических и прочих трансцендентных функций (tg,arctg,log).

Большинство современных математических сопроцессоров для представлениявещественныхчиселиспользуютстандарт IEEE 754-198.Старший разряд двоичного представления вещественного числа всегда кодирует знак числа.

Остальная часть разбивается на две части экспоненту и мантисса. Вещественное число вычисляется как:(-1)^S·2^E·M,где S - знаковый бит числа, Е - экспонента, М - мантисса.

1<=M<2, то такое число называется нормализованным. При хранении нормализованных чисел сопроцессор отбрасывает целую часть мантиссы (она всегда 1), сохраняя лишь дробную часть. Экспонента кодируется со сдвигом на половину разрядной сетки, таким образом, удается избежать вопроса о кодировании знака экспоненты. Т.е. при 8-битной разрядности экспоненты код 0 соответствует числу -127, 1 - числу -126, ..., 255 числу +126 (экспонента вычисляется как код 127).

Стандарт IEEE-754 определяет три основных способа кодирования (типа) вещественных чисел:

- вещественное ординарной точности;

- вещественное двойной точности;

- вещественное расширенной точности.

Стандарт IEEE 754 - широко распространённый стандарт формата представления чисел с плавающей точкой, используемый как в программных реализациях арифметических действий, так и во многих аппаратных (CPU и FPU) реализациях. Многие компиляторы языков программирования используют этот стандарт для хранения данных и выполнения математических операций.

Однако сопроцессор может производить обмен информацией с оперативной памятью, используя при этом адреса, сформированные в микропроцессоре. Стандартное соединение ВМ86 и ВМ87 приведено на рис. 6.

Рис. 6 Стандартное соединение ВМ86 и ВМ87

После прихода сигнала RESET (сброс) сопроцессор анализирует сигнал на линии BHE(выходной сигнал разрешения старшего байта шины данных), выясняя с каким микропроцессором он работает. Для ВМ86 на этой линии в первый момент будет ноль, а для ВМ88 - единица. После этого сопроцессор переходит в пассивное состояние.

Микропроцессор читает из оперативной памяти команды и заносит их в свою внутреннюю очередь. Сопроцессор эти команды перехватывает и также заносит их в свою внутреннюю очередь. В любой момент времени ситуация в обеих очередях должна быть одинаковой, поэтому сопроцессор следит за изменениями в очереди по линиям QS 1-0(входной сигнал кода состояния очереди команд).

Когда ВМ87 перехватывает команду, являющуюся командой сопроцессора, он начинает переходить в активный режим. Полностью активным он становится, когда микропроцессор начинает выполнять его команду.

Система команд сопроцессора включает в себя более 80 команд, однако микропроцессор воспринимает все их как одну команду esc (escape). С точки зрения микропроцессора имеется 3 разновидности этой команды.

- команда работает с внутренними регистрами сопроцессора и не требует обращения к оперативной памяти. ВМ86 и ВМ87 одновременно начинают выполнение этой команды. При этом ВМ86 выполняет ее как команду nop (nooperation) и переходит к выполнению следующей команды программы, а ВМ87 продолжает правильное выполнение заданной команды. Далее оба процессора работают параллельно.

- команда читает операнд, из оперативной памяти заносит его во внутренний регистр сопроцессора. Адрес перехватывает сопроцессор и заносит его в свой специальный внутренний регистр. Из оперативной памяти по выставленному адресу считывается слово, которое сопроцессор принимает, а микропроцессоригнорирует. Далее микропроцессор переходит к выполнению следующей команды программы. Операнды сопроцессора занимают в памяти до 10-ти байт, поэтому оставшийся "хвост" операнда сопроцессор должен считать самостоятельно. Для этих целей сопроцессор запрашивает у микропроцессора шину по линии RQ/GT и считывает остаток операнда из оперативной памяти, используя перехваченный адрес.

- команда заносит в память содержимое внутреннего регистра сопроцессора. ВМ86 вырабатывает адрес, который перехватывает сопроцессор. По этому адресу из оперативной памяти считывается слово, которое игнорируют оба процессора. Затем ВМ87 запрашивает шину по линии RQ/GT и производит запись в оперативную память, используя перехваченный адрес.

Команды сопроцессора сложны, и для их выполнения требуется много времени. Поэтому высока вероятность того, что к началу выполнения следующей команды сопроцессора последний не успеет завершить выполнение предыдущей команды. Перед командами сопроцессора в программах рекомендуется ставить команду wait (ждать). Эта команда проверяет сигнал на входе TEST и, если там стоит единица, микропроцессор ждет, пока на входе TEST не появится ноль. Сигнал на вход TEST заводится с выхода BUSY (занят) сопроцессора. При этом если на BUSY стоит единица, значит ВМ87 занят выполнением команды.

2.3 Функции математического сопроцессора

Сопроцессоры выполняют такие сложные операции, как деление длинных операндов, вычисление тригонометрических функций, извлечение квадратного корня и нахождение логарифма, в 10-100 раз быстрее основного процессора и при этом значительно точнее Операции сложения, вычитания и умножения выполняются основным процессором и не передаются сопроцессору.

Сопроцессор работает параллельно с микропроцессором, это сокращает время вычислений, позволяя сопроцессору выполнять математические операции, в то время как микропроцессор занимается выполнением других функций.

Вся деятельность математического сопроцессора определяется центральным процессором, который может посылать математическому сопроцессору команды на выполнение программ и формирование результатов.

В обычном режиме центральный процессор выполняет все функции компьютера. И лишь, когда встречается задача, с которой лучше справится математический сопроцессор, ему выдаются данные и команды, а центральный процессор ожидает результаты. К таким задачам относятся, например, математические операции между вещественными числами (операции между числами с плавающей запятой), где числа представлены мантиссой и ординатой (десятичная степень числа, определяющая положение десятичной запятой).

Математический сопроцессор может уменьшить время выполнения математических операций, таких, как умножение, деление и возведение в степень, на 80 процентов и более. Скорость выполнения простых математических операций, таких, как сложение и вычитание, не изменяется. Как и любой другой микpопpоцессоp, сопроцессором работает по тем же принципам.



3. Экономическая часть

3.1 Расчет себестоимости рабочего места техника

Себестоимость рабочего места техника представляет выраженные в денежной форме текущие на составление места по теме: функции и принцип работы математического сопроцессора.

Все затраты, образующие себестоимость продукции, группируются в связи с их экономическим содержанием по следующим элементам:

- затраты на оплату труда;

- отчисления на социальные нужды;

- амортизация основных фондов и НМА;

- материальные затраты;

- затраты на электроэнергию;

- прочие затраты.

Расчет фонда заработной платы

Затраты на оплату труда включают:

- оплату труда основного производственного персонала, включая премии за производственные результаты;

- стимулирующие и компенсирующие выплаты, в том числе в связи с повышением цен и индексацией доходов в пределах норм предусмотренными законодательством;

- отчисления на социальные нужды в размере 30% от годового фонда оплаты труда.

Предусматривается повременная оплата труда. Для стимулирования труда, применяются коэффициент районного регулирования зарплаты и надбавку к должностному окладу за оперативность и ненормированный рабочий день 30%.

Расходы на оплату труда определяются по формуле:



Ф_от = (До + Д) Рк • Тк, (1)

где, До - должностной оклад, руб.;

Д - сумма доплат, руб.;

Рк - коэффициент районного регулирования заработной платы - 1,4

Tк - календарный фонд времени, мес.

Пример расчета зарплаты для техника:

Ф_от =(12200+3660)1,4Ч12 = 2204 руб.

Расчет отчислений на социальные нужды(З_сн)

З_СН выплачивается предприятием в пенсионные и социальные фонды РФ в соответствии с Федеральным законом от 20.07.04 №70-ФЗ. С изменениями и дополнениями 2014 год. Сумма затрат составляет в размере 30% от годового фонда заработной платы.

З_сн= 30 • Ф_от /100 (2)

З_сн = 30 Ч 22204 / 100 =6661 руб.

Основные производственные фонды

Основные производственные фонды - это стоимостное выражение средств труда, которое участвует во многих производственных циклах сохраняя свою натуральную форму.

Износ основных фондов учитывается по установленным нормам амортизации, сумма которой включается в себестоимость работ. После реализации работ начисленный износ накапливается в особом амортизационном фонде, который предназначается для новых накопительных вложений.

Амортизация основных фондов

К амортизации основных фондов относится все амортизационные отчисления по основным средствам за отчетный период.

Амортизация - это процесс постепенного перенесения стоимости основных фондов по мере износа на производимые работы, и накопление финансовых ресурсов в денежной форме в целях последующего воспроизводства основных фондов.

Размер амортизационных отчислений определяется на основе норм амортизационных отчислений и положения о порядке планирования, начислений и использования начислений.

Расчет амортизационных отчислений АО, руб. производится по формуле

АО = ОФбал •Na: 100 (3)

где, ОФбал - балансовая стоимость, руб.;

Na - норма амортизации, %.

Пример расчета амортизационных отчислений для персонального компьютера

АО = 23839Ч2,5/100:12 =198 руб.

Остальные расчеты сведены в табл. 1

Таблица 1

Расчет амортизационных отчислений

Наименование и маркаоборудования	Колво	Балансовая стоимость, руб.	Нормаамортизации, %	Сумма, руб.
		одного	всех
Компьютер Atlon	1	23839	23839	10	198
Принтер лазерный НР	1	5282	5282	33,3	146
Источник бесперебойного питания: APCSmartBoy 1100	1	4686	4686	40	156
Кондиционер LG	1	29499	29499	33	811
Кресло офисное	1	3456	3456	33	95
Компьютерный стол	1	10880	10880	10	90
Хоз. инвентарь (инструменты, запчасти)					22800
Итого					24296
Неучтенное оборудование, 10%					2429
Всего					26725

Расчет амортизации нематериальных активов (НМА)

Амортизацию по НМА начисляют ежемесячно независимо от результатов деятельности компании. Возможности приостановить начисление амортизации законодательство не предусматривает. Ее начинают начислять с 1-го числа месяца, который следует за месяцем отражения того или иного объекта в составе НМА.

Пример амортизации нематериальных активов

АО_нма = 1Ч3650Ч10/100/12 = 30 руб.

Остальные расчеты аналогичны и сведены в табл. 3

Таблица 2. Расчет амортизации нематериальных активов (НМА)

Наименование программы	Кол-во	Балансовая стоимость	Нормаамортизации	Сумма ,руб.
		одной	всех
АнтивирусКасперского 2014	1	3650	3650	10	30
Windows 7 Basic	1	14760	14760	28	119
Microsoft office 2010	1	5100	5100	15	63
Turbo pascal	1	2522	2522	15	31
Итого					251
Неучтененные НМА					25
Всего					277



Расчет стоимости материалов

К материальным затратам относятся основные материалы, в том числе покупные комплектующие изделия; вспомогательные материалы; износ малоценных и быстро изнашивающих предметов и др.

Стоимость единицы материалов устанавливается по прейскуранту оптовых цен с учетом транспортных и заготовительно-складских расходов.

Стоимость материалов З м руб. определяется по формуле

Зм=Рг•Цед, (4)

где Рг - расход материалов;

Цед - цена за единицу, руб.

Пример расчета стоимости компьютерной мыши

Зм = 1Ч480 = 480 руб.

Остальные расчеты аналогичны, результаты расчетов сводятся в табл. 3.

Таблица 3

Расход и стоимости материалов

Наименование и марка материала	Единица измерения	Расход в мес	Цена за единицу, руб.	Сумма в мес, руб.
Расходные материалы к оргтехнике: - набор для раб. мест - мышь - картридж - бумага А4	шт. шт. шт. шт.	0,1 1 0,1 1	1210 480 1840 425	121 480 184 425
- хозяйственный инвентарь (для уборки помещения, инструменты.)		1	1000	1000
Итого
Неучтенные материалы, 10 %.				775
Всего				8530

Расчет стоимости электроэнергии

Расчет стоимости электроэнергии производится по формуле

Зэл.= N • tсут • Тэф•Кз •Тэл, (5)

где Зэл. - затраты на электроэнергию, руб.

N - мощность потребителя, кВт.

Тэф-эффективное время работы время работы потребителя, дней.

Кз - коэффициент, учитывающий загрузку потребителя по мощности.

Тэл - тариф на электроэнергию, руб./квт.час

Расчет затрат на электроэнергию производится для компьютеров

З_эл=1Ч0,30Ч3Ч25.4Ч0,25Ч3,95=567 руб.

Остальные расчеты аналогичны и сводятся в табл.5

Таблица 5

Расчет стоимости электроэнергии для оборудования.

Потребители	Мощность	Время рабочие в сутки, час.	Эффективное время работы, дни	Коэффициент загрузки,%	Общий расход электроэнергии	Тариф, руб.	Стоимость
Компьютер	0,30	3	25,4	0,25	11	3,95	45
Принтер	0,23	0,5	25,4	0,25	1	3,95	4
Кондиционер	0,25	4	25,4	0,25	6	3,95	23
ИБП	0,25	3	25,4	0,25	5	3,95	19
Итого							91

Прочие расходы

Прочие расходы - это износ нематериальных активов, представительские расходы, расходы на охрану труда и технику безопасности, на содержание помещения - охрана, уборка, ремонт, коммунальные услуги, услуги связи составляют 15% от фонда оплаты труда.

Определяются прочие затраты З_проч, руб. по формуле

(6)

Расчет себестоимости

Себестоимость рабочего места Срм, руб. определяется по формуле

где - совокупность затрат, руб.;

Данные предыдущих расчетов сводятся в табл. 6

Таблица 5

Себестоимость рабочего места

Элементы затрат	Затрат итого, руб.
Расходы на оплату труда	2204
Отчисления на соц. нужды	6661
Амортизационные отчисления	26725
Материальные затраты	8530
Расходы электроэнергии	91
Прочие расходы, 15%отФот	330
Амортизация НМА	277
Всего	44468

3.2 Заключение по экономической эффективности

Для оценки уровня эффективности работы предприятия получаемый результат сопоставляется с затратами или используемыми ресурсами.

Расчеты показали, что затраты на себестоимость рабочего места техника составило 44468 рублей.

Проанализировав рынок технического обеспечения вычислительной техники и компьютерных сетей можно сделать вывод, что данная услуга пользуется спросом. За счет качества технического обслуживания, затраты на себестоимость рабочего места техника могут быть оправданы.В настоящие время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в системах управления технологическими процессами, проектирования, научных исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания.



Заключение

В данной дипломной работе, была изучена тема "Функции и принцип работы математических сопроцессоров", посредствам решения конкретных задач, а именно были закреплены знания:

- общие понятия о математических сопроцессоров;

- принцип работы математического сопроцессора;

- функции математического сопроцессора;

- история развития математических сопроцессоров.

Математический сопроцессор выполняет, такие сложные операции как точное деление, вычисление тригонометрических функций, извлечение квадратного корня и нахождение логарифма в 10-100 раз быстрее основного процессора. Точность результатов при этом значительно выше той, которая обеспечивается вычислителями, входящими в состав самих процессоров. Операции сложения, вычитания и умножения выполняются основным процессором и не передаются сопроцессору.



Список литературы

1. Автономов B.C. Процессоры / М.: Вита-Пресс, 2010. - 256 с.

2. Зыков Н.В. Единые требования к оформлению курсового и дипломного проекта (работы): методические указания для студентов технических специальностей: изд. 2, испр. и доп. / Н.В. Зыков. - Чита: ЗабГК, 2007. - 45 с.

3. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера / В.П. Леонтьев. - М.: ОЛМА Медиа групп, 2011. - 928 с.

4. Мамедов О.Ю. Современные компьютеры / О.Ю. Мамедов. - М: Феникс, 2011.- 608 с.

5. Мураховский В.И. Основы процессоров / В.И. Мураховский. - М: Аст- пресс книга, 2009. - 392 с.

6. Мюллер С. Все о компьютерах / С.Мюллер.- М.;Диалектис-Вильямс, 2010. - 992 с.

7. Райзберг Б.А. Персональный компьютер / Б.А. Райзберг. - М.: ИНФА, 200-9. - 96 с.

8. Романов В.П. Техническое обслуживание средств вычислительной техники: учебное пособие: изд.3 / В.П.Романов. - СПб.: 2010. - 180 с.

9. Сергеев И.В. Основы ПК: учебное пособие: изд. 2 / И.В. Сергеев. - М.: Финансы и статистика, 2013. - 304 с.

10. Томпсон Р. Персональный компьютер / Р.Томпсон. - СПб.: БХВ-Петрбург, 2013. - 608 с.

11. Хведюк М.А. РС для начинающих. Аппаратные средства / М.А. Хведюк. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 192 с.

12. Чечевицына Л.И. ПК для новичков / Л.И. Чечевицына. - М.: Феникс, 2011. - 384 с.

13. Белый В.А. Основы работы с персональный комьютером / Белый В.А. - М.: Феникс, 2011. - 334 с.

Размещено на Allbest.ru