Щербаков а. Н., Проскурін м. П., Грушко с. С. Прикладна теорія цифрових автоматів

• Название: Щербаков а. Н., Проскурін м. П., Грушко с. С. Прикладна теорія цифрових автоматів
• Анкор: Ukr1_PTTsA_kl_ch1_10-02-2010.doc
• Дата: 13.02.2018
• Размер: 2.54 Mb.
• Имя файла: Ukr1_PTTsA_kl_ch1_10-02-2010.doc
• Тип: Протокол; #15521
• страница: 15 из 26

9.2 Модифіковане складання чисел у форматі з рухомою крапкою (комою)

Числа, представлені у форматі з рухомою крапкою (комою) – ФРК, мають дві часті: мантису і порядок. Тому, операція додавання (складання) виконується окремо над мантисою і над порядком. Отже, в ЦА може бути два суматори: для мантиси і для порядку.

Для чисел з рухомою крапкою справедлива умова нормалізації:

_{q-1≤|mA| < 1, (9.1)}

де q  основа системи числення; m_A  мантиси числа.

Це нормалізоване представлення числа, яке вимагає, щоб в старшому розряді мантиси 2-го числа була одиниця. Для двійкової системи це означатиме, що мантиса завжди знаходиться в межах:

_{0,5≤|mA|<1, (9.2)}

При виконанні автоматом операцій над числами, нормалізують як вхідні доданки А і В, так і вихідний результат С.

Операція нормалізації числа складається з умови нормалізації (9.1) і здійснюється методом зрушення мантиси числа в ту або іншу сторону.

Зрушення можуть проводитися вліво або управо в межах розрядної сітки ЦА за правилами представлених моделлю таблиці 9.1.

Таблиця 9.1 Зсув звичайних кодів числа (один розряд знаку)

Початкове число	Зсув вліво на один розряд (від порядку вираховується 1)	Зсув вправо на один розряд (до порядку додається 1)
0/a1 a2... an 1/a1 a2... a n	a1/a 2... a n 0 a1/a2... a n	0/0 a1 a2... an 0/1 a1 a2... an

Величина  залежить від коду. Для доповняльного коду ε=0, для оберненого коду =1. При складанні чисел результат може вийти з нормалізації як зліва, так і справа (див. табл. 9.1, 9.2).

Ознакою порушення нормалізації числа справа γ=1 (коли результат має переповнення)є наявність різнойменних комбінацій в знакових розрядах сумматора:

γ=1, якщо Sg1 Sg2= 1

Sg1 Sg2= 1, іγ=0 у решті випадків.

Таблиця 9.2 Зсув модифікованих кодів числа (два розряди знаку)

Початкове число	Зсув вліво на один розряд (від порядку вираховується 1)	Зсув вправо на один розряд (до порядку додається 1)
00/α1,α2,...,αn 01/α1,α2,...,αn 10/α1,α2,...,αn 11/α1,α2,...,αn	0α1/α2,...,αn 0 1α1/α2,...,αn0 0α1/α2,...,αn ε 1α1/α2,...,αnε	00/0,α1,α2,...,αn 00/1,α1,α2,...,αn 11/0,α1,α2,...,αn 11/1,α1,α2,...,αn

(де γ  ознака порушення нормалізації числа справа, вказує на необхідність зсуву числа вправо на один розряд для відновлення знаку числа).

Ознакою порушення нормалізації числа зліва δ=1 (коли результат по абсолютній величині виявляється менше 1/q) є наявність однакових комбінацій в розряді переповнення і старшому розряді (R1) цифрової частини суматора:

δ=1, якщо Sg2  R1 = 1

Sg2 R1 = 1, і δ=0 у решті випадків,

(де δ – ознака порушення нормалізації, що вказує на необхідність зсуву числа вліво на один розряд). Зазвичай Sg1 (або Sg0) старший, а Sg2 (або Sg1) молодший знакові розряди.

Таким чином, операція нормалізації отриманого числа (суми двох операндів) складатиметься з сукупності перевірки наявності ознак порушення γі δ та зсувів (вправо, вліво) числа.

Отже, розглянемо складання чисел А=m_Ap_A и В=m_Bp_B, що мають однаковий порядок p_A=p_B. Обидві мантиси задовольняють умові нормалізації. Складання мантиси здійснюють на суматорі ДСДК або ДСОК за правилом складання чисел представлених у формі з фіксованою комою. Якщо після складання мантиса результату задовольняє умові нормалізації (тобто δ=0, γ=0), то до цього результату приписується порядок будь-якого з операндів. Інакше відбувається нормалізація числа.

Приклад 1. Знайти суму чисел: А=0,10002^-3 та В=0,10112^-3.

Мантиси і порядок обробляються на ДСДК у ФРК.

[m_А]_д=00/,1000 [Р_А]_д=11/101

+[m_B]_д=11/,0101 [Рв]_д=11/101

[m_с]_д=11/,1101

Тут Sg2&R1=1, тобто δ=1, γ=0. Це означає, що необхідний зсув мантиси [m_с]_д вліво на 1 розряд.

[m’_c]=11/,1010 Перевіряємо. Знову δ=1, γ=0  необхідний ще зсув вліво на 1 розряд.

[m’’_c]_д= 11/,0100. Перевіряємо, все гаразд δ=0, γ=0.

Одночасно зі зрушенням потрібна корекція порядку на мінус 2₍₁₀₎=11/010_(2). (що рівнозначно збільшенню порядку на дві одиниці – у доповняльному коді 11/110).

₊[Р_с]_д=11/101

[ΔP_c]_д=11/110 [ΔР_с]_пр=11/010

[Р’’_с]_д=11/011 Р_{С пр}=11/101 (тобто Р= 2^-5)

тоді результат (число) дорівнює:

[m’’_c]_д= 11/,0100

[m’’_c]_об=11/,1011

+ 1

11/,1100.

Відповідь: m_{C пр}=11/,1100. З урахуванням порядку запис для 16-ти розрядної ЕОМ С_пр= 11/,11000000/11/0101/.

Приклад 2. Знайти суму чисел А=0,11002⁴ та В=0,10002⁴. Мантиси і порядок обробляються на ДСОК у ФРК (шість розрядів мантиси і чотири для порядку). Порядки [P_A]=[P_B]=[P_C]_об= 0,100 (оскільки позитивні і рівні обидва порядки операндів А і В).
₊[m_А]_об=11/,0011

[m_B]_об=11/,0111

[m_C]_об=110/,1010

+ → → 1

10/,1011 (δ=0, γ=1)

Порушення нормалізації справа (тобто γ=1 означає, що було переповнення). Число зсуваємо вправо на один розряд, відновлюючи знак 11 і одночасно збільшуючи порядок Р на 1.

Тобто [m_C]_об=11/,0101, тепер δ=0, γ=0. Одночасно коректуємо і порядок:

₊[Рс]= 00/100

[ΔPс]=00/001

00/101 (+5), тоді відповідь: 0,10102⁺⁵ (Самостійно зробіть запис С_пр для 16-ти розрядної ЕОМ).