4603

Арифметические основы работы ЭВМ

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Арифметические основы работы ЭВМ Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами задаются таблицами сложения, вычитания и умножения. Таблица 1 Сложение Вычитание Умножение 0 + 0=0 0 – 0=0 0 x 0=0 0 + 1=1 1 – 0=1 0 x 1=0 1 ...

Русский

2012-11-23

70.5 KB

43 чел.

Арифметические основы работы ЭВМ

Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами задаются таблицами сложения, вычитания и умножения.

Таблица 1

Сложение

Вычитание

Умножение

0 + 0=0

0 – 0=0

0 x 0=0

0 + 1=1

1 – 0=1

0 x 1=0

1 + 0=1

1 – 1=0

1 x 0=0

1 + 1=10

10 – 1=1

1 x 1=1

Правила арифметики во всех позиционных СС аналогичны. В двоичной СС арифметическое сложение происходит по правилу сложения по модулю два с учетом переноса единицы в старший разряд (см. таблицу 1).

Пример 1. Выполнить операцию арифметического сложения в двоичной системе счисления.

Решение.

В устройствах, реализующих операцию арифметического сложения двоичных чисел, операнды представляют числами определенной разрядности (одинаковой для обоих операндов). При этом неиспользуемые разряды заполняются нулями. Также заполняются нулями младшие разряды дробной части вещественного числа. Следует заметить, что в реальных ЭВМ чаще всего используются 16-ти , 32-х, 64-х разрядные сетки (машинные слова). Однако для учебных целей при рассмотрении методов выполнения арифметических операций не будем обращать внимание на разрядность операндов (т.е. будем использовать разрядность, отличающуюся от разрядности реальных ЭВМ).

Пример 2. Выполнить операцию арифметического сложения двух вещественных чисел в двоичной системе счисления.

Решение.

Результаты сложения двух чисел показаны на рисунке слева. При сложении вещественных чисел в общем случае перенос осуществляется и из дробной части числа в целую часть.

Рассмотрим правило умножения многоразрядных двоичных чисел.

Таким образом, операция умножения многоразрядных двоичных чисел внутри ЭВМ сводится к операции сдвига и сложения. Положение точки, отделяющей целую часть от дробной части, определяется так же, как и при умножении десятичных чисел.

Пример 3. Перемножить в двоичной СС числа 7,5D и 5D.

Решение.

В рассмотренном примере второй разряд множителя равен нулю, поэтому второе частичное произведение также равно нулю.

В ВТ, с целью упрощения реализации арифметических операций, применяют специальные коды. За счет этого облегчается определение знака результата операции, а операция вычитания чисел сводится к арифметическому сложению. В результате упрощаются устройства, выполняющие арифметические операции.

В ВТ применяют прямой, обратный и дополнительный коды.

Прямой двоичный код Рпр(х) это такое представление двоичного числа x, при котором знак «плюс» кодируется нулем в старшем разряде числа, знак «минус» единицей. При этом старший разряд называется знаковым.

Например, числа +5D и -5D, представленные в прямом четырехразрядном коде. выглядят так: +5D=0'101В; -5D=1'101B. Здесь апострофом условно (для удобства определения знака) отделены знаковые разряды.

Обратный код Робр(x) получается из прямого кода по следующему правилу:

Из приведенного выражения видно, что обратный код для положительных чисел совпадает с прямым кодом. Чтобы представить отрицательное двоичное число в обратном коде нужно оставить в знаковом разряде 1, во всех значащих разрядах заменить 1 на 0, а 0 на 1. Такая операция называется инвертированием и обозначается горизонтальной чертой над инвертируемым выражением.

Пример 4. Получить обратный код для числа х= – 11D.

Решение.

Рпр(x)=(11011)2

Робр(x)=(10100)2

Считается, что здесь числа представлены пятью разрядами. Из рассмотренного примера видно, что обратный код для положительных чисел совпадает с прямым, а для отрицательных чисел получается инверсией (переворотом) всех разрядов, кроме знакового разряда.

Дополнительный код Рдоп(x) образуется следующим образом:

Из выражения видно, что дополнительный код положительного числа совпадает с прямым кодом, а для отрицательного числа получается инверсией всех значащих разрядов и добавлением единицы к младшему разряду результата.

Дополнительный код отрицательного числа может быть получен из обратного кода путем прибавления 1 к младшему разряду обратного кода (естественно, с учетом переносов между разрядами).

Пример 5. Получить дополнительный код для числам х= – 13D.

Решение.

Рпр(х) = ( 11101)2 прямой код

Робр(х) = ( 10010)2— обратный код

Рдон)= (1'0011)2 дополнительный код.

В таблице 2 представлены прямые, обратные и дополнительные коды чисел от -7D до +7D.

Таблица 2

Десятичное

число x

Рпр(х)

Робр(х)

Рдон)

0

0000

0000

0000

1

0001

0001

0001

2

0010

0010

0010

3

0011

0011

0011

4

0100

0100

0100

5

0101

0101

0101

6

0110

0110

0110

7

0111

0111

0111

0

1000

1111

-1

1001

1110

1111

-2

1010

1101

1110

-3

1011

1100

1101

-4

1100

1011

1100

-5

1101

1010

1011

-6

1110

1001

1010

-7

1111

1000

1001

Рассмотрим правила сложения двоичных чисел.

Напомним, что алгебраическое сложение это сложение, в котором могут участвовать как положительные, так и отрицательные числа.

Пример 6. Выполнить алгебраическое сложение о использованием дополнительного кода для чисел x1= 7D и x1= – 3D.

Решение.

Необходимо найти сумму: y = x1 + x2.

Учитывая, что x1>0, это число нужно представить в прямом коде, а так как x2 < 0, то x2 нужно перевести в дополнительный код.

P(х) =Рпр1)+ Рдоп2)

Рпр1) = 0111B

Рпр2) = 1011B

Pобр2) = 1100B

Pдоп2) = 1101B

Так как результат положителен (в знаковом разряде Р(у) - 0), значит, он представлен в прямом коде. После перевода двоичного числа в десятичную СС получим ответ: y =+4D.

Пример 7. Выполнить алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода для чисел x1= 8D и x2= – 13D.

Необходимо найти сумму y = x1 + x2.

Число x1 представить в прямом коде, а х2 в дополнительном коде.

P(х) =Рпр1)+ Рдоп2)

Рпр1) = 01000B

Рпр2) = 11101B

Pобр2) = 10010B

Pдоп2) = 10011B

В знаковом разряде стоит единица и, значит, результат получен в дополнительном коде. Для перехода от дополнительного кода

Pдоп(y) = 11011B

к прямому коду Рпр(y) необходимо выполнить следующие преобразования:

Робр(у)=Рдоп(у) -1 = 11011B – 1 = 11010В,

.

Переходя от двоичной СС к десятичной СС, получим ответ : у = – 5D.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65653. Геометричне моделювання сім’ї кривих з урахуванням впливу попередніх елементів на наступні 1.04 MB
  Ефективний підхід, що може бути покладений в основу таких способів, полягає у побудові елементів сім’ї кривих складної геометричної форми. В задачах геометричного моделювання гетерогенних процесів ці криві виступають як геометричні моделі ліній розділу фаз розвитку процесу.
65654. Патологічна схильність до азартних ігор (клініка, терапія та реабілітація) 644.5 KB
  Ситуація, що пов’язана з адиктивною поведінкою, є досить проблемною для багатьох країн світу, у тому числі, і України. Причина полягає у докорінній відмінності стереотипів мислення та світогляду послідовних генерацій, що виховувались у різних соціально-економічних умовах, а також через затяжну політичну...
65656. Подолання дезорганізації діяльності підрозділів промислового підприємства 198.5 KB
  Надмірна організованість діяльності підприємств є одним з чинників зниження стійкості їхньої діяльності втрати креативності в цій діяльності. Це зумовлює необхідність і доцільність надання певної свободи дій окремим працівникам та...
65657. Система педагогічних задач як засіб формування професійних умінь учителів початкових класів 284.5 KB
  Домінуючою на сучасному етапі й у прогнозованому майбутньому розвитку вищої професійної школи є парадигма особистісно зорієнтованої освіти, концепції та моделі її реалізації через компетентнісний підхід. У зв’язку з цим перетворення всіх компонентів стосуються не лише структурних складових...
65658. Науково-дослідні установи і організації Криму у системі відносин: влада – економіка – довкілля (1861–1917 рр.) 217.5 KB
  Досвід європейських держав свідчить про виняткову роль наукового знання у досягненні економічного прогресу і процвітання. Соціально-економічні зміни активно впливали на розвиток прогресивних тенденцій у громадському житті і сприяли формуванню системи наукового дослідництва країни.
65659. Комплексна оцінка впливів і управління екологічною безпекою протяжних гідротехнічних споруд 1.21 MB
  В Україні в останні десятиріччя розробляється та здійснюється ряд проектів великих гідротехнічних споруд (ГТС). Створення ГТС спричиняє істотні впливи на навколишнє природне середовище (НПС), які полягають у техногенному забрудненні...
65660. Раціоналістичні тенденції в українській філософській думці ХІ – поч. ХVІІ століття 188 KB
  Актуальність дослідження раціоналістичних тенденцій в українській філософській думці зумовлена пожвавленим осмисленням ідентичності української філософії зміною парадигм раціональності. Таким чином здійснення історико-філософського дослідження зумовлене потребами...
65661. МЕТОДИ ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ПАСАЖИРСЬКИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ В ІНТЕГРОВАНИХ ТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМАХ 1.47 MB
  Досягнення цієї мети можливе через здійснення ефективної координації роботи різних видів транспорту загального користування а саме: авіаційного автомобільного водного та залізничного. Серед пріоритетів Транспортної стратегії щодо авіаційного транспорту є приведення його інфраструктури...