Двоичная арифметика

Основная проблема при выполнении арифметических операций – контроль переполнения (overflow) – ситуация, когда результат операции не помещается в отведенную для него ячейку памяти.

Общие правила. Результат выходит за диапазон используемого типа. Этим правилом может воспользоваться только программист, но не процессор. В процессоре за переполнение отвечают два флага (флаг – бит в специальном регистре процессора): CF (carry flag – флаг переноса – отвечает за переполнение беззнаковых чисел) и OF (overflow flag – флаг переполнения знаковых чисел).

Правила переполнения:

1. Сложение беззнаковых чисел. Перевыполнение возникает, если есть перенос из старшего разряда. СТ1

2. Вычитание беззнаковых чисел. Перевыполнение возникает, если нет переноса из старшего разряда. Вычитание заменяется на сложение с дополнительным кодом. СТ2

3. Сложение знаковых чисел. Переполнение возникает, если знаки слагаемых совпадают, а знак суммы отличается от знака слагаемых. СТ3

4. Вычитание знаковых чисел. Переполнение возникает, если знаки уменьшаемого и вычитаемого отличаются, а знак разности отличается от знака уменьшаемого. СТ4

Арифметические схемы.

Полусумматор (half-adder)

СТ5

Полный сумматор (full-adder)

СТ6

Четырех разрядный сумматор

СТ7

среда, 4 мая 2011 г.

Сумматор-вычитатель

СТ1

Арифметико-логическое устройство

СТ2

Память

Иерархия памяти

Регистры (микропроцессорная память) – сотни байт

скорость

Кэш-память

L1 – единицы Кб

L2 – единицы Мб

Основная память

Единицы Гб

Внешняя память (винчестер и flash – память)

Единицы Гб - Единицы Тб

Память со съемными носителями (CD,DVD,BR, стример-магнитная лента)

Емкость получается неограниченной

емкость цена

RS – триггер

Триггер – одноразрядная ячейка памяти (хранит один бит).

СТ1

среда, 18 мая 2011 г.

При подаче 0-0 на вход у нас на триггере остается то, что было записано до этого, т.е. предыдущее состояние.

Таблица истинности RS триггера

S	R	Q	Not Q	Comment
0	0	Q	Not Q	Хранение
0	1	0	1	Сброс в 0
1	0	1	0	Установка единицы
1	1	-	-	Запрещенное состояние

Синхронный RS триггер

Ст1

Таблица истинности

С	S	R	Q	Not Q	Comment
0	Х	Х	Q	Not Q	Хранение
1	0	0	Q	Not Q	Хранение
1	0	1	0	1	Сброс в 0
1	1	0	1	0	Установка единицы
1	1	1	-	-	Запрещенное состояние

X – любое состояние

D триггер

Ст2

Таблица истинности

С	D	Q	Not Q	Comment
0	X	Q	Not Q	Хранение
1	0	0	1	Сброс в 0
1	1	1	0	Установка единицы

Регистр (Register)

- многоразрядная ячейка памяти. 8, 16, 32, 64, 128 //если процессор 32-х разрядный, то в основном у него 32-х разрядный регистр

Ст3

Виды активных сигналов

4 основных вида:

1. Активный по высокому уровню

2. Активный по низкому уровню

3. Активный по фронту (переднему фронту) //треугольничек

4. Активный по спаду (по заднему фронту)

фронт высокий уровень (1) спад

низкий уровень (0)

Схема памяти с одним дешифратором

СТ4

Виды шин в схемах памяти:

1. Адресная шина

2. Шина данных (входная – выходная)

3. Шина управления (шина питания)

пятница, 20 мая 2011 г.

Схема памяти с 2 дешифраторами

Схема памяти с одним дешифратором применяется в КЭШ памяти, а схема с двумя – в ОЗУ.