Bài giảng Thiết kế luận lý 1 - Chương 5: Các phép toán và mạch số học - Nguyễn Quang Huy
dce Tài liꢀu tham khꢁo
2012
• “Digital Systems, Principles and Applications”,
8th/5th Edition, R.J. Tocci, Prentice Hall
• “Digital Logic Design Principles”, N.
Balabanian & B. Carlson – John Wiley &
Sons Inc., 2004
Logic Design 1
©2012, CE Department
2
dce Phép cꢂng nhꢃ phân
2012
• Phép cꢂng (Addition) là phép toán quan trꢄng nhꢅt
trong các hꢀ thꢆng sꢆ
– Phép trꢇ (Subtraction), phép nhân (multiplication) và phép
chia (division) đưꢈc hiꢀn thꢉc bꢊng cách sꢋ dꢌng phép
cꢂng
– Luꢍt cơ bꢁn
1 + 0 = 1
– Ví dꢌ
Logic Design 1
©2012, CE Department
4
dce Biꢎu diꢏn sꢆ có dꢅu (2)
2012
• Hꢀ thꢆng sign-magnitude tuy đơn giꢁn nhưng thông
thưꢐng không đưꢈc sꢋ dꢌng do viꢀc hiꢀn thꢉc mꢑch
phꢒc tꢑp hơn các hꢀ thꢆng khác
• Dꢑng bù-1 (1’s-Complement Form)
– Chuyꢎn mꢓi bit cꢔa sꢆ nhꢃ phân sang dꢑng bù
– Ví dꢌ:
1011012 ꢀ 010010 (số bù-1)
– Ví dꢌ:
45= 101101
Số bù-1
010010
1
Cộng 1 +
Số bù-2
010011
Logic Design 1
©2012, CE Department
6
dce Biꢎu diꢏn sꢆ có dꢅu sꢋ dꢌng bù-2
2012
• Hꢀ thꢆng bù-2 đưꢈc sꢋ dꢌng đꢎ biꢎu diꢏn sꢆ có dꢅu
vì nó cho phép thꢉc hiꢀn phép toán trꢇ bꢊng cách
sꢋ dꢌng phép toán cꢂng
– Các máy tính sꢆ sꢋ dꢌng cùng mꢂt mꢑch điꢀn cho cꢂng và
trꢇ ꢀ tiꢘt kiꢀm phꢙn cꢒng
hoꢛc tꢇ sꢆ âm sang sꢆ dương
– Ví dꢌ:
+9 01001
- 9 10111
+9 01001
sꢆ có dꢅu
phꢔ đꢃnh (bù-2)
phꢔ đꢃnh lꢙn 2 (bù-2)
Logic Design 1
©2012, CE Department
8
dce Trưꢐng hꢈp đꢛc biꢀt cꢔa bù-2
2012
• Bit dꢅu bꢊng 1, N bit lưꢈng sꢆ bꢊng 0: sꢆ thꢍp phân
tương đương là -2N
– Ví dꢌ:
1000 = -23 = -8
10000 = -24 = -16
100000 = -25 = -32
• Bit dꢅu bꢊng 0, N bit lưꢈng sꢆ bꢊng 1: sꢆ thꢍp phân
tương đương là +(2N – 1)
– Ví dꢌ:
0111 = +(23 – 1) = +7
vꢗi N bit lưꢈng sꢆ là
-2N đꢘn +(2N – 1)
Logic Design 1
©2012, CE Department
9
dce Phép cꢂng trong hꢀ thꢆng bù-2 (1)
2012
• Luꢍt cꢂng
– Cꢂng 2 sꢆ bù-2 theo luꢍt cꢂng cơ bꢁn (cꢂng cꢁ bit dꢅu)
– Loꢑi bꢕ bit nhꢗ (carry) ꢜ vꢃ trí cuꢆi cùng cꢔa phép cꢂng
(sinh ra bꢜi phép cꢂng 2 bit dꢅu)
Trưꢐng hꢈp 1
Trưꢐng hꢈp 2
bit dꢀu
bit dꢀu
+9 ꢀ 0 1001
+4 ꢀ 0 0100
+9 ꢀ 0 1001
-4 ꢀ 1 1100
+13
0 1101
+5 1 0 0101
carry
Logic Design 1
©2012, CE Department
10
dce Phép cꢂng trong hꢀ thꢆng bù-2 (2)
2012
Trưꢐng hꢈp 3
Trưꢐng hꢈp 4
bit dꢀu
bit dꢀu
-9 ꢀ 1 0111
+4 ꢀ 0 0100
-9 ꢀ 1 0111
-4 ꢀ 1 1100
carry
-9 ꢀ 1 0111
+9 ꢀ 0 1001
Trưꢐng hꢈp 5
0 1 0 0000
carry
bit dꢀu
Logic Design 1
©2012, CE Department
11
dce Phép trꢇ trong hꢀ thꢆng bù-2
2012
• Phép toán trꢇ trong hꢀ thꢆng bù-2 đưꢈc thꢉc hiꢀn
thông qua phép toán cꢂng
• Trình tꢉ thꢉc hiꢀn
– Phꢔ đꢃnh sꢆ trꢇ
– Cꢂng giá trꢃ thu đưꢈc vào sꢆ bꢃ trꢇ
• Ví dꢌ
= 110011 = -13
+9 - 9 = +9 + (-9) = 01001 + 10111
= 100000 = 0
Logic Design 1
©2012, CE Department
12
dce Tràn sꢆ hꢄc (Arithmetic Overflow)
2012
+9 ꢀ 0 1001
+8 ꢀ 0 1000
+17
1 0001
sai bit dꢀu
sai lưꢁng sꢂ
• Phát hiꢀn tràn
cꢔa kꢘt quꢁ phép cꢂng so vꢗi các bit dꢅu cꢔa các toán
hꢑng
– Phép trꢇ: tràn chꢞ có thꢎ xꢁy ra khi sꢆ trꢇ và sꢆ bꢃ trꢇ có bit
dꢅu khác nhau
Logic Design 1
©2012, CE Department
13
dce Phép nhân trong hꢀ thꢆng bù-2
2012
• Nꢘu sꢆ nhân và sꢆ bꢃ nhân đꢝu dương
– Nhân bình thưꢐng
• Nꢘu sꢆ nhân và sꢆ bꢃ nhân là các sꢆ âm
– Chuyꢎn 2 sꢆ sang sꢆ dương sꢋ dꢌng bù-2
– Nhân bình thưꢐng
– Kꢘt quꢁ là 1 sꢆ dương vꢗi bit dꢅu bꢊng 0
• Nꢘu 1 trong 2 sꢆ là sꢆ âm
– Nhân bình thưꢐng
– Kꢘt quꢁ đưꢈc chuyꢎn sang dꢑng bù-2, bit dꢅu bꢊng 1
Logic Design 1
©2012, CE Department
15
dce Phép toán chia (Division)
2012
• Phép chia 2 sꢆ nhꢃ phân đưꢈc thꢉc hiꢀn theo cách
tương tꢉ chia 2 sꢆ thꢍp phân
9 ÷ 3 = 3
• Phép chia 2 sꢆ có dꢅu đưꢈc xꢋ lý theo cách tương
tꢉ phép nhân 2 sꢆ có dꢅu
Logic Design 1
©2012, CE Department
16
dce Phép cꢂng BCD (1)
2012
• Trình tꢉ cꢂng 2 sꢆ BCD
– Sꢋ dꢌng phép cꢂng nhꢃ phân thông thưꢐng đꢎ cꢂng các
nhóm mã BCD cho tꢇng vꢃ trí ký sꢆ BCD
– ꢟng vꢗi mꢓi vꢃ trí, nꢘu tꢚng ≤ 9, kꢘt quꢁ không cꢙn sꢋa lꢓi
– Nꢘu tꢚng cꢔa 2 ký sꢆ > 9, kꢘt quꢁ đưꢈc cꢂng thêm 6
(0110) đꢎ sꢑo bit nhꢗ (carry) cho
vꢃ trí ký sꢆ kꢘ tiꢘp
Logic Design 1
©2012, CE Department
17
dce Sꢆ hꢄc thꢍp lꢌc phân (1)
2012
• Phép cꢂng 2 sꢆ thꢍp lꢌc phân đưꢈc thꢉc hiꢀn theo
cách tương tꢉ phép cꢂng 2 sꢆ thꢍp phân
– Cꢂng 2 ký sꢆ hex dưꢗi dꢑng thꢍp phân
– Nꢘu tꢚng ≤ 15, biꢎu diꢏn trꢉc tiꢘp bꢊng ký sꢆ hex
– Nꢘu tꢚng ≥ 16, trꢇ cho 16 và nhꢗ 1 vào vꢃ trí ký sꢆ tiꢘp
• Phép trꢇ 2 sꢆ thꢍp lꢌc phân
– Chuyꢎn sꢆ trꢇ sang dꢑng bù-2 và đem cꢂng vào sꢆ bꢃ trꢇ
– Loꢑi bꢕ bit nhꢗ sinh ra do phép cꢂng 2 ký sꢆ ꢜ vꢃ trí cuꢆi
cùng (nꢘu có)
Logic Design 1
©2012, CE Department
19
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế luận lý 1 - Chương 5: Các phép toán và mạch số học - Nguyễn Quang Huy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thiet_ke_luan_ly_1_chuong_5_cac_phep_toan_va_mach.pdf