Układy arytmetyczne. Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

Podobne dokumenty
Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

Układy kombinacyjne 1

Technika cyfrowa Układy arytmetyczne

Układy kombinacyjne. cz.2

Pracownia elektryczna i elektroniczna. Elektronika cyfrowa. Ćwiczenie nr 5.

LABORATORIUM PROCESORY SYGNAŁOWE W AUTOMATYCE PRZEMYSŁOWEJ. Zasady arytmetyki stałoprzecinkowej oraz operacji arytmetycznych w formatach Q

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Arytmetyka stałopozycyjna

Ćwiczenie 28. Przy odejmowaniu z uzupełnieniem do 2 jest wytwarzane przeniesienie w postaci liczby 1 Połówkowy układ

Arytmetyka liczb binarnych

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

Krótkie przypomnienie

Kod znak-moduł. Wartość liczby wynosi. Reprezentacja liczb w kodzie ZM w 8-bitowym formacie:

Zapis liczb binarnych ze znakiem

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Kod U2 Opracował: Andrzej Nowak

Ćwiczenie 27 Temat: Układy komparatorów oraz układy sumujące i odejmujące i układy sumatorów połówkowych i pełnych. Cel ćwiczenia

Podstawy Informatyki

f we DZIELNIKI I PODZIELNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI Dzielnik częstotliwości: układ dający impuls na wyjściu co P impulsów na wejściu

INSTYTUT CYBERNETYKI TECHNICZNEJ POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ ZAKŁAD SZTUCZNEJ INTELIGENCJI I AUTOMATÓW

ARYTMETYKA BINARNA. Dziesiątkowy system pozycyjny nie jest jedynym sposobem kodowania liczb z jakim mamy na co dzień do czynienia.

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

1259 (10) = 1 * * * * 100 = 1 * * * *1

PAMIĘĆ RAM. Rysunek 1. Blokowy schemat pamięci

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Architektura systemów komputerowych. Poziom układów logicznych. Układy mnoŝące i dzielące

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

Pracownia Komputerowa wykład V

Systemy zapisu liczb.

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

ARCHITEKRURA KOMPUTERÓW Kodowanie liczb ze znakiem

Wielkość analogowa w danym przedziale swojej zmienności przyjmuje nieskończoną liczbę wartości.

Arytmetyka binarna - wykład 6

Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

Zestaw 3. - Zapis liczb binarnych ze znakiem 1

Technologie Informacyjne

SYSTEMY LICZBOWE. Zapis w systemie dziesiętnym

Naturalny kod binarny (NKB)

Ćwiczenie Digital Works 003 Układy sekwencyjne i kombinacyjne

Metody numeryczne Technika obliczeniowa i symulacyjna Sem. 2, EiT, 2014/2015

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

SYSTEMY LICZBOWE 275,538 =

DYDAKTYKA ZAGADNIENIA CYFROWE ZAGADNIENIA CYFROWE

Operacje arytmetyczne

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. MnoŜenie realizacja sprzętowa (wersja 1) Układy mnoŝące liczby całkowite.

Podział sumatorów. Równoległe: Szeregowe (układy sekwencyjne) Z przeniesieniem szeregowym Z przeniesieniem równoległym. Zwykłe Akumulujące

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

przeniesienie pożyczka

Układy logiczne układy cyfrowe

Układy kombinacyjne Y X 4 X 5. Rys. 1 Kombinacyjna funkcja logiczna.

Pracownia Komputerowa wykład IV

Arytmetyka komputera. Na podstawie podręcznika Urządzenia techniki komputerowej Tomasza Marciniuka. Opracował: Kamil Kowalski klasa III TI

Wprowadzenie do informatyki ćwiczenia

1. Operacje logiczne A B A OR B

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Arytmetyka stało i zmiennoprzecinkowa

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

LABORATORIUM ELEKTRONIKI UKŁADY KOMBINACYJNE

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Układy kombinacyjne

Podstawy Informatyki. Inżynieria Ciepła, I rok. Wykład 5 Liczby w komputerze

Samodzielnie wykonaj następujące operacje: 13 / 2 = 30 / 5 = 73 / 15 = 15 / 23 = 13 % 2 = 30 % 5 = 73 % 15 = 15 % 23 =

O systemach liczbowych

Elektronika (konspekt)

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki

Luty 2001 Algorytmy (7) 2000/2001

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Architektura komputerów Wykład 2

Liczby rzeczywiste są reprezentowane w komputerze przez liczby zmiennopozycyjne. Liczbę k można przedstawid w postaci:

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

Kodowanie liczb całkowitych w systemach komputerowych

Teoria przetwarzania A/C i C/A.

Pracownia Komputerowa wyk ad IV

Kod uzupełnień do dwóch jest najczęściej stosowanym systemem zapisu liczb ujemnych wśród systemów binarnych.

Programowanie Niskopoziomowe

Układy logiczne układy cyfrowe

Informatyka kodowanie liczb. dr hab. inż. Mikołaj Morzy

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Zapis liczb. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Teoretyczne Podstawy Informatyki

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Dodawanie liczb dwójkowych. Sumator.

Pracownia Komputerowa wyk ad V

Mikrooperacje. Mikrooperacje arytmetyczne

Przykładowe pytania DSP 1

Podstawy programowania. 1. Operacje arytmetyczne Operacja arytmetyczna jest opisywana za pomocą znaku operacji i jednego lub dwóch wyrażeń.

B.B. 2. Sumowanie rozpoczynamy od ostatniej kolumny. Sumujemy cyfry w kolumnie zgodnie z podaną tabelką zapisując wynik pod kreską:

Dr inż. Jan Chudzikiewicz Pokój 117/65 Tel Materiały:

Układy Logiczne i Cyfrowe

Materiały pomocnicze do ćwiczeń z podstaw techniki cyfrowej (przygotował R.Walkowiak) Dla studiów niestacjonarnych rok AK 2017/18

ARYTMETYKA KOMPUTERA

12. Wprowadzenie Sygnały techniki cyfrowej Systemy liczbowe. Matematyka: Elektronika:

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Instrukcja do ćwiczeń nr 4 typy i rodzaje zmiennych w języku C dla AVR, oraz ich deklarowanie, oraz podstawowe operatory

Cyfrowy zapis informacji

Wydział Mechaniczny. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Uniwersytet w Białymstoku Wydział Ekonomiczno-Informatyczny w Wilnie SYLLABUS na rok akademicki 2010/2011

PRZETWORNIKI A/C I C/A.

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

Transkrypt:

Układy arytmetyczne Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

Plan prezentacji Metody zapisu liczb ze znakiem Układy arytmetyczne: Układy dodające Półsumator Pełny sumator Półsubtraktor Pełny subtraktor Układy dodające szeregowe i równoległe Komparatory Zastosowanie układów arytmetycznych 2 / 32

Metody zapisu liczb ze znakiem: Podstawowa: znak moduł (ZM) Znak uzupełnienie do 1 (U1) Znak uzupełnienie do 2 (U2) 3 / 32

Znak moduł (1) W zapisie podstawowym wartość bezwzględna liczby ujemnej jest przedstawiana w naturalnym kodzie dwójkowym. 4 / 32

Znak moduł (2) Zapis ten nie daje poprawnych wyników przy wykonywaniu odejmowania wtedy, kiedy odjemnik jest większy od odjemnej. Zastąpienie odejmowania dodawaniem prowadzi do niewłaściwych wyników. 5 / 32

Kod U1 (1) W kodzie U1 uzupełniamy wartość bezwzględną liczby ujemnej do 1, tzn. w naturalnym zapisie dwójkowym zamieniamy zera na jedynki, a jedynki na zera (dla liczb ujemnych). 6 / 32

Kod U1 (2) Działania wykonujemy łącznie z bitem znaku Wynik uzyskujemy zawsze w zapisie U1, jednak gdy po wykonaniu działań pojawi się przed bitem znaku jedynka (tzw. przeniesienie), trzeba przeprowadzić korekcję polegająca na przesunięciu jej na pozycję najmniej znaczącą i powtórzyć działania Zero ma podwójną reprezentację w kodzie U1: +0 (0.000) lub -0 (1.1111) 7 / 32

Kod U2 (1) W kodzie U2 uzupełniamy wartość bezwzględną liczby ujemnej do 2, tzn. w naturalnym zapisie dwójkowym zamieniamy zera na jedynki, jedynki na zera i dodajemy 1 do najmniej znaczącego bitu. 8 / 32

Kod U2 (2) wszystkie otrzymane wyniki - postać zapisu U2 metoda najkorzystniejsza 9 / 32

Układ arytmetyczny co to takiego? Układ arytmetyczny jest to kombinacyjny układ logiczny, który wykonuje operacje arytmetyczne, takie jak dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie licz binarnych lub liczb dziesiętnych przedstawianych za pomocą kodu binarnego. 10 / 32

Układy arytmetyczne Do układów arytmetycznych zalicza się ponadto układy do porównywania dwóch liczb, nazywane komparatorami oraz uniwersalne układy arytmetyczno logiczne (ALU), realizujące różne operacje arytmetyczne i logiczne. 11/ 32

Układy dodające Półsumator Pełny sumator Półsubtraktor Pełny subtraktor 12 / 32

Półsumator Półsumator ma dwa wejścia i dwa wyjścia. Zmiennymi wejściowymi są bity składników dodawania, które są sumowane, a zmienne wyjściowe tworzą bity sumy i przeniesienia. 13 / 32

Półsumator tablice prawdy i Karnaugha 14 / 32

Półsumator schemat logiczny 15 / 32

Półsubtraktor układ służący do odejmowania, realizujący A - B 16 / 32

Pełny sumator Realizuje sumę trzech bitów (dwóch bitów znaczących i bitu przeniesienia z poprzedniej pozycji). 17 / 32

Pełny sumator tablice prawdy i Karnaugha 18 / 32

Pełny sumator funkcje sumy i przeniesienia 19 / 32

Pełny sumator schemat logiczny 20 / 32

Pełny subtraktor 21 / 32

Pełny subtraktor tablice prawdy i Karnaugha 22 / 32

Układy dodające szeregowe i równoległe Sumator szeregowy (Serial Adder) Sumator równoległy (Ripple-Carry Adder) 23 / 32

Sumator szeregowy (Serial Adder) 24 / 32

Sumator równoległy (Ripple-Carry Adder) 25 / 32

Sumator z przeniesieniami jednoczesnymi (Carry Look-Ahead Adder) Wszystkie przeniesienia są wytwarzane jednocześnie, na podstawie wartości bitów sumowanych składników i przeniesienia początkowego. 26 / 32

Komparatory Komparator jest układem umożliwiającym porównywanie informacji (zwykle liczb binarnych albo dwóch napięć (wykonanie analogowe). Układ ma dwa zestawy wejść (a,b) i kilka wyjść reprezentujących wynik porównania (np. a=b, a<b, a>b). 27 / 32

Komparator analogowy Komparator analogowy porównuje napięcia (lub prądy) przyłożone do wejść, a na wyjściu podaje sygnał zależny od tego, który z sygnałów wejściowych jest większy. Komparatory wykonuje się w oparciu o wzmacniacze operacyjne. Przykładem komparatora analogowego jest układ scalony LM339. 28 / 32

Komparator cyfrowy Jedynka na jednym z trzech wyjść komparatora informuje, w jakiej relacji względem siebie (mniejsze, równe, większe) są liczby podawane na jego wejścia. komparator 4-bitowy (dla wyj. równości) 29 / 32

Zastosowanie układów arytmetycznych Koprocesory przeszłość Układy arytmetyczne serii '74 i 4000 - zamierzchła przeszłość Układy typu embedded SoC (system on Chip) - wszelkiego rodzaju filtry np.: software radio Sprzętowa akceleracja obliczeń - zastosowanie w systemach czasu rzeczywistego DSP Platforma sprzętowa - układy ASIC i FPGA 30 / 32

Źródła: 1) Teoria (układy dodające) - dr inż. E. Jamro 2) Wykład: Układy Arytmetyczne - dr inż. J. Kasperek oraz dr inż. P. Rajda 3) W. Głodzki, Układy cyfrowe, Wyd. II, WSiP, Warszawa 1998 4) Wujek Google 31 / 32

Dziękuję za uwagę! 32 / 32