15

Минобрнауки россии

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

кафедра вычислительной техники

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор –

проректор по учебной работе

________________Е.А. Кудряшов

« »________________20__г.

Моделирование микропрограмм выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления

Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Теория вычислительных процессов» для студентов специальности 230101 и направления 230100

Курск 20__

УДК

Составители: И.Е. Чернецкая

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент В.С. Панищев

Моделирование микропрограмм выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления: методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Теория вычислительных процессов» для студентов специальности 230101 и направления 230100 / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: И.Е. Чернецкая. Курск, 2011. 30с..: ил.5, табл.1

Содержат сведения по вопросам моделирования микропрограмм выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления. Указывается порядок выполнения лабораторной работы, рассмотрены примеры выполнения лабораторной работы и правила оформления отчета.

Методические указания соответствуют требованиям программы, утвержденной учебно-методическим объединением по университетскому политехническому образованию.

Предназначены для студентов специальностей 230101, 230100 очной формы обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать . Фомат 60x84 1/16.

Усл. печ. л. .Усл.-изд.л. . Тираж 30 экз. Заказ. Бесплатно.

Юго-Западный государственный университет

305040, Г.Курск, ул. 50 лет Октября, 94

Оглавление

1.Цель работы………………………………………………….4

2.Теоретические основы………………………………………4

3.Порядок выполнения лабораторной работы……………….7

4.Содержание отчета………………………………………….12

5.Контрольные вопросы………………………………………13

1. Цель работы

Цель данной лабораторной работы является моделирование микропрограммы выполнения операций арифметического сложения и вычитания чисел в двоичной системе счисления, заданных в прямых кодах.

2. Теоретические основы

Интенсивное развитие информатики с ее алгоритмическими и техническими проблемами основывается на первичных построениях, связанных с разработкой алгоритмов и их аппаратной поддержки для выполнения арифметических операций в рамках архитектуры фон Неймана.

Архитектура фон Неймана отражает последовательные способы выполнения операций с параллелизмом работы арифметико-логического устройства в соответствии с заданной разрядной сеткой и формой представления чисел. Еще одной особенностью рассматриваемой архитектуры является поадресное обращение к запоминающему устройству с обменом по длине разрядной сетки. Два основных достоинства машин с указанной архитектурой:

• простота структуры технических средств;

• универсальность.

В данном методическом указании будет рассматриваться алгоритм, который выполняется с использованием единственного параллельного сумматора, регистров общего назначения и регистров с многофункциональной аппаратной поддержкой (сдвиг, кодовые преобразования, счетчик и т.д). В данной лабораторной работе мы будем иметь дело с операндами и результатами операций, представленных в прямых кодах, преобразовываться могут оба операнда, в сумматоре используется дополнительный код.).

Прямой код числа А=-0,001101 – машинное изображение [А]_пр=1,001101 (все цифровые разряды отрицательного числа остаются неизменными, а в знаковой части записывается единица). Положительное число в прямом коде не меняет своего изображения, т.е правила преобразования чисел в прямой код записываются в следующем виде

Дополнительный код числа является математическим дополнением основанию системы счисления

,

где q – основание системы счисления.

Положительные числа не меняют своего изображения в дополнительном коде и правила преобразования в дополнительный код записываются следующим образом:

Дополнительным кодом числа А=-0,101110 является число [А]_д=1,010010, т.е. инвертируется каждый значащий разряд, за исключением последнего значащего разряда, для которого инвертирование не производится.

Операция выполняется в три этапа: вначале в нужных случаях преобразуются один или оба операнда из прямого в дополнительный код, производится сложение на сумматоре и затем полученный результат преобразуется из дополнительного в прямой код.

Операнд А преобразуется при операциях А+В, А-В, если А – отрицательно.

Операнд В преобразуется при операциях А+В если В- отрицательно, и при операции А-В, если В – положительно.

Отрицательные числа поступают на сумматор в дополнительном коде.

Рассмотрим возможные случаи, в которых не возникает переполнения разрядной сетки, что позволяет складывать автоматные изображения чисел по правилам двоичной арифметики, не разделяя знаковую и цифровую части:

1. А>0, В>0, А+В<1.

Так как , то - результат положительный.

2. А<0, В>0, А>В.

Здесь, . Таким образом, в результате арифметического сложения получится, что - результат отрицательный.

3. А<0, В>0, А<В.

Здесь, . Таким образом, в результате арифметического сложения получится, что значение этой суммы больше q, и появляется единица переноса из знакового разряда, что равносильно изъятию из суммы q единиц и результат равен .

4. А<0, В<0, А+В<1

Здесь, . В результате арифметического сложения получится:

- результат отрицательный. В данном случае появляется единица переноса из знакового разряда.