Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006), страница 7

Зги коды позволяют: свести операцию вычитания к операции сложения; автоматически получать знак суммы (разности); выявлять переполнение разрядной сетки. Существуют следующие коды: прямой (ПК); обратный (ОК); дополнительный (ДК). Положительные числа во всех кодах записываются одинаково. Наиболее просто числа записываются в ПК, для этого достаточно в знаковом разряде записать знак («0» или «1»), а цифровые разряды оставить без изменения.

Например, для чисел с ФТ прямой код чисел получается следующим образом: А1 = +1001010 -» Апк 0 1001010 А2 1001010 + А™к 1 1001010 Прямой код числа А определяется следующим соотношением: Апк А при А>0; Апк У+ )А) при А < О, где У вЂ” вес знакового разряда. При сложении чисел с разными знаками фактически необхо- димо выполнять вычитание, а эта операция является менее удоб- ной, чем сложение. Обратный и дополнительный коды позволяют свести операцию вычитания к операции сложения.

В ПК этого сделать нельзя. Обратный код отрицательного числа получают из ПК инвер- тированием цифровых разрядов. Положительные числа в ОК за- писываются так же, как и в прямом. Например: Аз = +1011011 -» Апк = 0 1011011 -« Аок = 0 1011011; А2 1011011 ~ Апк 1 1011011 « Аок 1 0100100 Обратный код числа А определяется следующим образом: если А — дробное число с ФТ, Аок = 2 — 2 ~" и — (А); (2.1) если А — целое число с ФТ, Аок 2» 1 )А~ где и — разрядность числа. Особенностью ОК является различное представление цифровых разрядов положительного и отрицательного нулей: Аз = +0000000 ~ Апк = 0 0000000 — э Аок = 0 0000000; А 0000000 » Апк 1 0000000 » Аок 1 1111111 Для получения ПК отрицательного числа из ОК цифровые разряды инвертируют: Аок 1 0011101 + Апк 1 1100010 -э Аз = -1100010 Дополнительный код отрицательного числа получают из ОК прибавлением единицы к младшему разряду.

Положительные числа в ДК записываются так же, как и в прямом. Например: 30 Аг = + 1110101 + Апк 0 1110101 > Аок = 0 1110101 -> Алк = 0 1110101; Аг = — 1110101 -э Апк 1 1110101 -э Аок = 1 0001010 -э Алк = 1 0001011. Дополнительный код числа А определяется из формулы (2.1) с учетом прибавления единицы младшего разряда: Аок = 2 — ~А~, если А — дробное число с ФТ; Аок = 2" — ~А~, если А — целое число с ФТ.

Нуль в ДК имеет единственное представление: Аг =+ 0000000 + Апк 0 0000000 + Аок = 0 0000000 -+ Алк = 0 0000000; Аг 0000000 ~ Апк 1 0000000 + Аок = 1 1111111 -+ Алк = 0 0000000. Для получения ПК отрицательного числа из ДК сначала инвертируются цифровые разряды, а затем к младшему разряду прибавляется единица: Алк = 1 0001011 -+ 1 1110100 -+ Апк = 1 1110101 -+ Аг = -1110101. Обратный и дополнительный коды с точки зрения простоты выполнения операций над числами равноценны.

Однако операции с удвоенной разрядностью в ДК выполняются проще, поэтому его чаще используют. 2.4. Кодирование текстовой информации Кроме числовой информации в компьютере может обрабатываться и текстовая информация, содержащая буквы, цифры, знаки препинания и другие символы. Обычно число различных символов не превышает 256, поэтому для представления символов в компьютере используют восьмиразрядные двоичные коды (байты). Существуют различные системы кодирования текстовой информации — коды КОИ8, ДКОИ, АБСП.

В компьютерах 1ВМ РС используется код АБСП. Код символа в нем занимает восемь разрядов. Стандарт 1ОБО предусматривает несколько модификаций кода АБСП в зависимости от национального алфавита. Кодирование символов в одной из модификаций кода АБСП показано в табл. 2.2. В настоящее время получает развитие 16-разрядный код 1гшсоде, который позволяет одновременно закодировать все буквы всех известных языков.

Для букв русского языка в нем предусмотрены коды 1040... 1093. Впервые 1)п1соде использовался в%1пботтз ХТ. 31 Таблица 2.2 Кодирование символов в коде АЯСП пинас ф 0 16 32 176 !92 2 8 224 80 96 112 128 160 1 2 8 В С а~~тое 0 гв р ч' прж» '/2 .1. Т 13 1 © ~ ! 2 ф 4 г е В зд т зг 7 ГЕ 3 Ю !! Ф 4 Ф $3 Т Е ц а 6 Ф ы сс 7 алак ф 8 Т о Н Х 11 Р 9 О А -+ В Я +'-' У е 10 12 0 И 13 Е 21 А 14 агапа л (Щ3 Р 32 т / 0 15 Контрольныо вопросы 32 1.

Что такое система счисления? 2. Что такое основание системы счисления? 3. Как зависит разрядность чисел от величины основания системы счисления? 4. Почему информация в компьютере представляется в двоичной системе счисления? 5. Какие системы счисления используются для представления информации в компьютере? 6. Для чего применяются двоично-десятичные коды? 7. Чем отличаются формы представления чисел с фиксированной и плавающей точками? 8. Как кодируются знаки чисел? 9.

Можно ли различить форматы целых и дробных чисел с ФТ? 1О. Какие элементы формата чисел с ПТ вы знаете? 11, Чем отличается нормализованное число с ПТ от ненормализованного числа? !2. Для чего применяются смешенные порядки? 13. Какой прием используется для расширения диапазона чисел с ПТ? 14. В чем заключается способ скрытой единицы? 15. Охарактеризуйте форматы двоично-десятичных чисел. 16. Как кодируются знаки лвоично-десятичных чисел? 17, Для чего используются машинные коды чисел? 18. Чем отличаются дополнительный и обратный коды отрицательных чисел? 19. Как из ДК отрицательного числа получить ПК числа? 20. Каким образом кодируется текстовая информация? 2 Горнсц ГЛАВА З ЭЛЕМЕНТЫ И ТИПОВЫЕ УЗЛЫ КОМПЬЮТЕРА 3.1. Составные части компьютера Современные компьютеры представляют собой технические системы, отличающиеся сложной структурой, большим числом электронных элементов и электромеханических деталей, а также сложностью выполняемых функций.

Поэтому изучение компьютера целесообразно начать с рассмотрения простейших частей, из которых он состоит. При множестве электронных элементов (миллионы), используемых в компьютере, число их типов сравнительно невелико (десятки и сотни). Дело в том, что все устройства (например, оперативная память) имеют регулярную структуру, т.е.

состоят из большого числа повторяющихся (типовых) схем. Преобразование информации в компьютере выполняется при помощи электронных схем, имеющих различную сложность. По функциональной сложности принято делить электронные схемы компьютера на элементы, узлы (блоки) и устройства. Элемент — это простейшая часть компьютера, выполняющая операции над двоичными цифрами (битами). Основные элементы могут быть логическими или элементами памяти. Логические элементы выполняют двоичные (бинарные) операции, на основе которых осуществляются практически все преобразования информации. В качестве логических элементов используются элементы И, ИЛИ, НЕ, И вЂ” НЕ, ИЛИ вЂ” НЕ, И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ и т.д.

Элементы памяти чаще всего представляют собой триггеры различных типов: ЯЯ-, ХК-, Ю- или Т-триггеры. Кроме логических элементов и элементов памяти в состав компьютера входят вспомогательные элементы, усиливающие или формирующие сигналы стандартной формы.

Узлы (блоки) состоят из элементов и выполняют операции над байтами или словами, состоящими из нескольких байтов. К типовым узлам компьютера относятся регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы, селекторы, мультиплексоры и др. Несколько узлов могут объединяться в функциональные блоки (например, блок сумматора может включать в себя собственно сумматор и регистр сумматора).

Устройства компьютера строятся из элементов и узлов и выполняют определенный набор однотипных операций. К устройствам относятся запоминающие устройства, арифметико-логическое устройство, центральное устройство управления, устройства ввода и вывода. Устройства компьютера конструктивно выполняют отдельно или несколько устройств объединяют в один конструктивный блок (например, системный блок может объединять устройство управления, арифметико-логическое устройство и устройства памяти).

В зависимости от состава узлы могут быть комбинационного (комбинационные схемы — КС) нли накапливающего типа (автоматы с памятью, последовательные схемы). Узлы комбинационного хипа состоят из логических элементов. Их главная особенность заключается в том, что выходной сигнал (г) зависит только от комбинации входных сигналов (Х) в данный момент времени, при этом каждой комбинации сигналов на входе соответствует выходной сигнал (рис. 3.1, а). Выходной сигнал может измениться только при получении другого входного сигнала. При неоднократном повторении одного и того же входного сигнала значение выходного также повторяется, поэтому комбинационная схема фактически осуществляет перекодировку входных сигналов в выходные.