Материал: Захаров, Сайфутдинов - Вычислительная техника

Получен корректный результат в обратном коде. При переводе в прямой код биты цифровой части результата инвертируются: 1 0000111 = – 710.

3. X положительное, Y отрицательное и по абсолютной величине меньше, чем X.

Например:

Компьютер исправляет полученный первоначально некорректный результат (6 вместо 7) переносом единицы из знакового разряда в младший разряд суммы.

4. X и Y отрицательные.

Например:

Полученный первоначально некорректный результат (обратный код числа –1110 вместо обратного кода числа –1010) компьютер исправляет переносом единицы из знакового разряда в младший разряд суммы. При переводе результата в прямой код биты цифровой части числа инвертируются: 1 0001010 = –1010.

При сложении может возникнуть ситуация, когда старшие разряды результата операции не помещаются в отведенной для него области памяти. Такая ситуация называется переполнением разрядной сетки формата числа. Для обнаружения переполнения и оповещения о возникшей ошибке в компьютере используются специальные средства.

131

Представление вещественных чисел

С плавающей запятой каждое число изображается в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая — порядком, причем абсолютная величина мантиссы должна быть меньше 1, а порядок — целым числом.

Любое вещественное число N, представленное в системе счисления с основанием р, можно записать в виде:

N = ± M p±k,

где М – мантисса; p – основание системы счисления; k – порядок числа (целое число).

Например, десятичное число 234,47 или двоичное число 1011,01 можно представить следующим образом:

234,47 = 234 470,0 10-3 = 23 447,0 10-2 = 2344,7 10-1 = 234,47 100 = = 23,447 101 = 2,3447 102 = 0,23447 103 = 0,023447 104.

1011,01 = 1011,01 100 = 101,101 1001 = 10,1101 1010 = 1,01101 1011 = = 0,101101 10100 = 0,0101101 10101.

Такое представление чисел называется представлением с плавающей запятой, где порядок определяет, на сколько разрядов необходимо осуществить сдвиг относительно запятой.

Если плавающая запятая расположена в мантиссе перед первой значащей цифрой, то при фиксированном количестве разрядов, отведенных под мантиссу, обеспечивается запись максимального количества значащих цифр числа, т. е. максимальная точность представления числа. Из этого следует, что мантисса должна быть правильной дробью (|М| < 1), у которой первая цифра а после запятой отлична от нуля (|М| = 0, а...). Для двоичной системы счисления а = 1, поэтому |М| = 0, 1... . Если это требование выполнено, то число называется нормализованным. Нормализованная мантисса в двоичной системе счисления всегда представляется десятичным числом п, лежащим в диапазоне 0,5 п < 1.

При написании вещественных чисел в программах вместо привычной запятой принято ставить точку.

132

Рис. 6.9. Формат представления вещественных чисел

Здесь порядок n-разрядного нормализованного числа задается смещенным кодом, позволяющим производить операции над порядками как над беззнаковыми числами, что упрощает операции сравнения, сложения и вычитания порядков, а также операцию сравнения самих нормализованных чисел.

Чем больше разрядов отводится под запись мантиссы, тем выше точность представления числа. Чем больше разрядов занимает порядок, тем шире диапазон от наименьшего отличного от ноля числа до наибольшего числа, представимого в ЭВМ при заданном формате.

Контрольные вопросы

1.Назовите этапы развития ЭВМ и их характерные особенности.

2.В чем заключаются принципы фон Неймана?

3.Какие основные устройства входят в состав ЭВМ?

4.Дайте определение архитектуры и структуры ЭВМ.

5.Что лежит в основе программного управления?

6.Какие формы представления двоичных чисел применяются в ЭВМ?

7.Порядок представления отрицательных целых чисел в прямом, обратном и дополнительном кодах.

8.Сложить числа +10 и – 5, используя коды.

133

7.МИКРОЭВМ

7.1.Структурная схема микроЭВМ

МикроЭВМ – это проблемно-ориентированная ЭВМ, построенная на микропроцессорном комплекте БИС и предназначенная для решения задач автоматизации управления различными объектами. Типовая структурная схема микроЭВМ (рис. 7.1) состоит из микропроцессора, памяти и блока ввода-вывода.

В состав микропроцессора входят АЛУ, УУ, регистры и внутренние шины данных, управления и адреса.

АЛУ выполняет одну из главных функций – обработку данных, имеет два входных порта и один выходной. Каждый входной порт снабжен буферным регистром, способным хранить для АЛУ одно слово данных. Два входных порта позволяют АЛУ принимать данные или с внутренней шины данных микропроцессора или аккумулятора. Результат операции в АЛУ всегда помещается в аккумулятор. Перечень функций АЛУ зависит от типа МП. Типовыми операциями, выполняемыми АЛУ, являются: сложение, вычитание, И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, инверсия, сдвиг вправо, сдвиг влево, приращение положительное, приращение отрицательное.

УУ предназначено для декодирования команды, находящейся в регистре команд, посредством дешифратора команд, который в результате выдает сигналы, необходимые для выполнения команды. УУ генерирует сигналы в соответствии с той или иной фазой синхросигналов и формируют в эти моменты времени соответствующие выходные сигналы для внешних устройств.

Регистры предназначены для реализации арифметических и логических функций МП и могут использоваться для временного хранения данных. Количество и назначение регистров в микропроцессоре зависят от его архитектуры. Одни регистры имеют специальное назначение, другие – многоцелевые. Регистры последнего типа называются регистрами общего назначения.

Регистры специального назначения в МП: аккумулятор, счетчик команд, регистр адреса, регистр команд, регистр состояния, буферные регистры.

134

Рис. 7.1. Структурная схема микроЭВМ

Аккумулятор – универсальный регистр микропроцессора при различных манипуляциях с данными. Большинство арифметических и логических операций осуществляется путем использования АЛУ и аккумулятора. Любая из таких операций над двумя словами данных (операндами) предполагает размещение одного из них

135