- •Основы прикладной теории цифровых автоматов
- •Основы прикладной теории цифровЫх автоматов
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Глава 1. Информационные основы цифровых автоматов
- •1.1. Информация и общие принципы ее преобразования
- •1.2. Обмен информацией между различными информационными устройствами
- •1.3. Аппаратные средства хранения и обработки информации
- •1.4. Общие понятия о цифровом автомате и алгоритме
- •Глава 2. Представление числовой информации в цифровом автомате
- •2.1. Системы счисления и понятие кода
- •2.2. Выбор системы счисления
- •2.3. Формальные правила двоичной арифметики
- •2.4. Перевод числа из одной позиционной системы счисления в другую
- •Глава 3. Формы представления чисел в цифровых автоматах
- •3.1. Форма представления двоичных чисел с фиксированной запятой
- •3.2. Представление отрицательных чисел в формате с фиксированной запятой
- •3.3. Форма представление чисел с плавающей запятой
- •3.4. Перевод чисел из формата с фиксированной запятой в формат с плавающей запятой и обратно
- •3.5. Погрешности представления чисел
- •20 [A]ф 2n - 1 для целых чисел
- •Глава 4. Арифметические действия с двоичными числами
- •4.1. Сложение двоичных чисел
- •4.1.1. Алгебраическое сложение чисел, представленных в форме с фиксированной запятой
- •4.1.2. Переполнение разрядной сетки
- •4.1.3. Модифицированный прямой, обратный и дополнительный код
- •4.1.4. Алгебраическое сложение чисел, представленных в форме с плавающей запятой
- •4.2. Умножение двоичных чисел
- •4.2.1. Методы умножения двоичных чисел
- •4.2.2. Умножение чисел, представленных в форме с фиксированной запятой
- •4.2.3. Умножение чисел, представленных в форме с плавающей запятой
- •4.2.4. Ускорение операции умножения
- •4.3. Деление двоичных чисел
- •4.3.1. Деление двоичных чисел, представленных в форме с фиксированной запятой.
- •4.3.2. Деление двоичных чисел, представленных в форме с плавающей запятой.
- •4.4. Оценка точности выполнения арифметических операций
- •4.4.1. Погрешность округления
- •Глава 5. Выполнение операций над десятичными числами
- •5.1. Представление десятичных чисел в д-кодах
- •5.2. Формальные правила поразрядного сложения в д-кодах
- •5.3. Представление отрицательных чисел в д-кодах
- •5.4. Выполнение операций сложения и вычитания в д-кодах
- •5.5. Умножение чисел в д-кодах
- •5.6. Деление чисел в д-кодах
- •5.7. Перевод чисел из д-кода в двоичный и из двоичного в д-код
- •Глава 6 контроль работы цифрового автомата
- •6.1. Основные понятия теории кодирования
- •6.2. Кодирование по методу четности-нечетности
- •6.3. Коды Хеминга
- •6.4. Контроль по модулю
- •6.5. Контроль арифметических операций
- •Глава 7. Основы алгебры логики
- •7.1. Основные понятия алгебры логики
- •7.2. Свойства элементарных функций алгебры логики
- •7.3. Аналитическое представление функций алгебры логики
- •7.4. Совершенные нормальные формы
- •7.5. Системы функций алгебры логики
- •7.6. Числовое и геометрическое представление логических функций
- •Глава 8. Упрощение и минимизация логических функций
- •8.1. Задача минимизации
- •8.2. Метод Квайна и импликантные матрицы
- •8.3. Метод Карно (диаграммы Вейча)
- •Глава 9. Методы анализа и синтеза логических электронных схем
- •9.1. Логические операторы электронных схем или цепей
- •9.1.1. Задачи анализа и синтеза электронных схем
- •9.2. Синтез логических схем с одним выходом
- •9.3. Электронные схемы с несколькими выходами
- •9.4. Временные булевы функции и последовательностные автоматы
- •Глава 10. Введение в теорию автоматов и структурный синтез цифровых автоматов
- •10.1. Основные понятия и определения
- •10.2. Методы структурного синтеза и языки описания цифровых автоматов
- •10.3. Элементарный автомат (триггерный элемент)
- •10.4. Синтез цифрового автомата с памятью
- •Глава 11 алгоритмы реализации арифметических действий в цифровых автоматах
- •11.1. Общие принципы разработки алгоритмов
- •11.2. Алгоритмы реализации арифметических действий с операндами, представленными в форме с фиксированной запятой
- •11.2.1.Сложение и вычитание
- •11.2.2. Умножение
- •11.2.3. Деление
- •11.3 Алгоритмы реализации арифметических действий с операндами, представленными в форме с плавающей запятой
- •11.3.1. Сложение и вычитание
- •11.3.2. Умножение
- •11.3.3. Деление
- •11.4. Блок-схемы регистра накапливающего сумматора
- •11.4.1. Для работы с обратным кодом
- •11.4.2. Для работы с дополнительным кодом
- •11.5. Алгоритм извлечения квадратного корня операнда с плавающей запятой
- •Определения основных понятий и терминов
- •Литература
5.2. Формальные правила поразрядного сложения в д-кодах
Для определения формальных правил поразрядного сложения чисел, представленных в Д-коде, рассмотрим те особенности, которые присущи этим кодам.
1. Наличие разрешенных и запрещенных комбинаций.
Появление запрещенной комбинации при выполнении каких-то действий над числами свидетельствует о возникновении ошибки или же о необходимости ввести корректировку результата.
2. При сложении тетрад возникает потетрадный перенос, т.е. перенос 1 в старшую тетраду, вместо десятичного поразрядного переноса.
Введем правила сложения Д-кодов. При сложении чисел в Д-коде могут возникнуть следующие случаи.
1. При сложении двух тетрад в данном разряде числа образуется сумма меньше 10, значит не требуется коррекции результата. Например: сложить две тетрады a = 0100, b = 0101 при условии, что нет переноса из младшей тетрады. с = 0100 + 0101 = 1001. Результат меньше 10.
2. Свидетельством того, что результат суммирования неправильный, является либо появление запрещенной комбинации, если 15 с 10, либо появление потетрадного переноса p = 16, что превышает значение десятичного переноса на 6. Следовательно, требуется коррекция результата в данной тетраде введением поправки, равной +0110 = 6(10).
Например:
1) Сложить a = 0101, b = 1001, при наличии переноса из младшей тетрады: p = 1: c = a + b + p = 1111 - запрещенная комбинация и нужна поправка:
1111
+ 0110
[1] 0101
т.е. результат в данной тетраде равен 0101 и образован перенос в старшую тетраду.
2) Сложить 2 тетрады a = 0111, b = 1001, p = 1
c = a + b + p = [1]0001 появился потетрадный перенос и требуется коррекция результата: с = 0001 + 0110 = 0111, p = 1 - перенос в старшую тетраду.
Рассмотрим еще один пример:
сложить a = 27910 = 0010 0111 10012 , b = 58110 = 0101 1000 00012
a = 0010 0111 1001
+ b = 0101 1000 0001
0111 1111 1010
+ 0110 0110 поправки
с = 1000 0110 0000
Здесь стрелка указывает передачу 1 десятичного переноса.
Ответ: с = 1000011000002 = 86010.
Сумматор одной тетрады, предназначенный для формирования сумматоров чисел представленных в Д-коде прямого замещения может быть реализован следующим образом:
5.3. Представление отрицательных чисел в д-кодах
Представление Д-кода в разрядной сетке машины может осуществляться в форме либо с фиксированной, либо с плавающей запятой. При этом отрицательные числа могут представляться в прямом, обратном или дополнительном коде.
Для рассматриваемого кода Д1 с комбинацией 8421 нельзя получить обратный или дополнительный код простым инвертированием, т.к. инвертирование набора тетрад означает получение дополнения до 24 - 1 = 15. Следовательно, необходимо убрать разницу. Один из используемых при этом приемов состоит в том, что во все цифровые тетрады числа в коде Д1 добавляется 0110 и после этого производится инвертирование набора. Полученное изображение представляет собой обратный код числа. А дополнительный код получается, как обычно, добавлением 1 к младшему разряду младшей тетрады. Рассмотрим примеры:
1) представить число A = -25610 = 0. 0010 0101 01102 в обратном коде для кода Д1:
1. 0010 0101 0110
+ 0110 0110 0110 во все тетрады добавили 0110
1000 1011 1100 после инвертирования имеем
Aоб = 1. 0111 0100 0011
2) представить число A = -39810 в дополнительном коде для кода Д1:
1. 0011 1001 1000
+ 0110 0110 0110 добавляем 0110
1. 1001 1111 1110 инвертируем
0110 0000 0001
+1
AД = 1.0110 0000 0010