
- •Компьютерная арифметика и алгоритмическое моделирование арифметических операций
- •Введение
- •Глава 4, подготовленная доцентом о.П. Шафеевой, посвящена вопросам разработки алгоритмических моделей выполнения арифметических операций и моделирования на пэвм спроектированных алгоритмов.
- •Основы двоичной компьютерной арифметики
- •1.1. Позиционные системы счисления
- •Десятичная позиционная система счисления
- •Двоичная позиционная система счисления
- •1.1.3. Восьмеричная позиционная система счисления
- •1.1.4. Шестнадцатеричная позиционная система счисления
- •Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую
- •1.2.1. Перевод целых чисел
- •1.2.2. Перевод правильных дробей
- •1.2.3. Перевод неправильных дробей из одной системы счисления в другую
- •1.2.4. Частный случай перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •1.2.5. Перевод чисел из одной системы счисления в другую с использованием промежуточной двоично-десятичной системы
- •1.3. Представление чисел с фиксированной запятой (точкой)
- •1.4. Представление чисел с плавающей запятой (точкой)
- •1.5. Коды двоичных чисел
- •1.5.1. Прямой код
- •1.5.2. Обратный код
- •1.5.3. Модифицированный обратный код
- •1.5.4. Дополнительный код
- •1.5.5. Модифицированный дополнительный код
- •2. Выполнение арифметических операций с двоичными числами
- •2.1. Сложение (вычитание) двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.1.1. Алгебраическое сложение чисел в дополнительном коде
- •2.1.2. Алгебраическое сложение чисел в обратном коде
- •2.1.3. Переполнение разрядной сетки при сложении чисел
- •2.2. Сложение (вычитание) двоичных чисел с плавающей запятой
- •2.2.1. Метод ускоренного сложения двоичных чисел с запоминанием переносов
- •2.3. Умножение двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.4. Машинные технологии выполнения операции умножения двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.5. Умножение двоичных чисел с плавающей запятой
- •2.6. Методы ускоренного выполнения операции умножения двоичных чисел
- •2.6.1. Метод пропуска такта суммирования
- •2.6.2. Метод анализа сомножителей
- •2.6.3. Метод расшифровки и одновременного умножения на два разряда множителя
- •2.6.4. Метод ускоренного умножения Мак-Сорли
- •2.6.5. Метод ускоренного умножения Лемана
- •2.6.6. Метод умножения с расшифровкой пар разрядов множителя и запоминанием переносов
- •2.7. Деление двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.8. Деление двоичных чисел с плавающей запятой
- •3. Основы десятичной компьютерной арифметики
- •3.1. Машинное кодирование десятичных чисел
- •3.2. Выполнение арифметических операций с десятичными числами
- •3.2.1. Сложение десятичных чисел в эвм
- •3.2.2. Умножение десятичных чисел в эвм
- •3.2.3. Ускорение умножения в -кодах
- •Деление десятичных чисел в эвм
- •4. Алгоритмические модели выполнения арифметических операций
- •4.1. Проектирование универсального алгоритма перевода чисел в разные системы счисления
- •4.2. Моделирование алгоритма сложения двоичных чисел
- •Различные случаи ненормализованных мантисс
- •4.3. Проектирование алгоритма умножения чисел
- •4.5. Проектирование алгоритма деления чисел
- •4.7. Разработка алгоритма вычисления квадратного корня
- •Компьютерная арифметика и алгоритмическое моделирование арифметических операций
Деление десятичных чисел в эвм
Деление представляет многошаговый процесс. Для определения цифр частного необходимо произвести последовательное вычитание делителя из делимого, при этом если очередной остаток положительный или равен нулю, то в соответствующий разряд частного добавляется единица. Деление можно производить с восстановлением и без восстановления остатка.
При делении без восстановления остатка в том случае, когда образуется отрицательный остаток, делитель сдвигают на один десятичный разряд вправо по отношению к остатку и продолжают деление, прибавляя делитель к отрицательному остатку с приписанным справа следующим разрядом делимого. После первого такого прибавления в очередном разряде частного устанавливается цифра 9. На каждом очередном этапе сложения содержимое этого разряда частного уменьшается на единицу. При новом появлении положительного остатка в данном разряде зафиксируется искомая цифра разряда частного. Далее осуществляется переход к определению следующей цифры частного.
Если делимое не делится нацело, то для целей округления можно определить дополнительную цифру частного.
Пример.
Вычислить
десятичное частное
при
по методу с восстановлением остатка.
Для простоты и наглядности операции будем производить вначале деление в десятичной системе счисления.
Сумматор Частное
Делимое
0 5 6
доп.
= 920 + 9 2 0
Восстановление 9 7 0 0 (остаток меньше 0)
о
статка
пр.
= 080 + 0 8 0
1
С
двиг
делителя
9 9 2
доп. = 992 0 4 8 01 (остаток больше 0)
+ 9 9 2
0 4 0 02 (остаток больше 0)
+ 9 9 2
0 3 2 03 (остаток больше 0)
+ 9 9 2
0 2 4 04 (остаток больше 0)
+ 9 9 2
0 1 6 05 (остаток больше 0)
+ 9 9 2
0 0 8 06 (остаток больше 0)
+ 9 9 2
0 0 0 07 (остаток равен 0)
Таким образом, Z=X : Y= 7.
Пример.
Теперь рассмотренный пример деления с восстановлением остатка представим в -кодах.
Делимое X=65, делитель Y=8, Z = X : Y.
Ниже приводится схема реализации деления в D-кодах.
Сумматор Частное
Делимое [056] 0000 0101 0110
[
080]
1111 1000 0000
1111 1101 0110
к
оррекция
1010 1010 0000
(976) 1001 0111 0110 < 0 0
В
осстановление
[080]
0110 1110 0110
0000 0101 1100
к
оррекция
0000 0000 1010
(
1
[008] 1111 1111 1000
0000 0100 1110
к оррекция 0000 0000 1010
(048) 0000 0100 1000 > 0 01
[ 008] 1111 1111 1000
0000 0100 0000
к оррекция 0000 0000 0000
(040) 0000 0100 0000 > 0 02
[ 008] 1111 1111 1000
0000 0011 1000
к оррекция 0000 0000 1010
(032) 0000 0011 0010 > 0 03
[
008]
1111 1111 1000
0000 0010 1010
коррекция 0000 0000 1010
( 024) 0000 0010 0100 > 0 04
[ 008] 1111 1111 1000
0000 0001 1100
коррекция 0000 0000 1010
( 016) 0000 0001 0110 > 0 05
[ 008] 1111 1111 1000
0000 0000 1110
коррекция 0000 0000 1010
(
008)
0000 0000 1000 >
0 06
[008] 1111 1111 1000
0000 0000 0000 = 0 07
Таким образом, Z = X : Y = 7.
В заключение рассмотрим пример деления десятичных чисел без восстановления остатка.
Пример.
Вычислить десятичное частное Z = X :Y при X=56, Y=8 по методу без восстановления остатка в десятичной системе счисления.
Сумматор Частное
Д
+
доп. = 920 9 2 0
1
+
С двиг делителя 0 0 8
+
0 0 8
+
0 0 8
0 0 0 07 (остаток равен 0)
Таким образом, Z=X : Y= 7.
Вышеприведенный пример деления без восстановления остатка рассмотрим теперь в -кодах. Делимое X=56, делитель Y=8, Z = X : Y.
Сумматор Частное
Делимое [056] 0000 0101 0110
[ 080] 1111 1000 0000
1111 1101 0110
к оррекция 1010 1010 0000
(976) 1001 0111 0110 < 0 0
1
1111 1110 0100
к оррекция 1010 0000 1010
(984) 1001 1000 0100 < 0 09
[008]
0110 0110 1110
1111 1111 0010
к оррекция 1010 1010 0000
(992) 1001 1001 0010 < 0 08
[ 008] 0110 0110 1110
0000 0000 0000 = 0 07
Следовательно, Z=X : Y = 7.