C = P Q S = P Q + P Q = P Q. Laskutoimitukset binaariluvuilla P -- Q = P + (-Q) (-Q) P Q C in. C out

Samankaltaiset tiedostot
Lukujärjestelmät. Digitaalitekniikan matematiikka Luku 9 Sivu 3 (26) Lukujärjestelmät ja lukujen esittäminen Fe

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 10 Sivu 1 (14) Lukujärjestelmämuunnokset. 2 s s

ANSI/IEEE Std

Digitaalitekniikan matematiikka Harjoitustehtäviä

Yhden bitin tiedot. Binaariluvun arvon laskeminen. Koodin bittimäärä ja vaihtoehdot ? 1

ELEC-C3240 Elektroniikka 2 Digitaalielektroniikka Karnaugh n kartat ja esimerkkejä digitaalipiireistä

Kombinatorisen logiikan laitteet

811120P Diskreetit rakenteet

Ongelma(t): Mistä loogisista lausekkeista ja niitä käytännössä toteuttavista loogisista piireistä olisi hyötyä tietojenkäsittelyssä ja tietokoneen

Yhden bitin tiedot. Digitaalitekniikan matematiikka Luku 1 Täsmätehtävä Tehtävä 1. Luettele esimerkkejä yhden bitin tiedoista.

Ongelma(t): Mistä loogisista lausekkeista ja niitä käytännössä toteuttavista loogisista piireistä olisi hyötyä tietojenkäsittelyssä ja tietokoneen

Merkitse kertolasku potenssin avulla ja laske sen arvo.

Ongelma(t): Miten tietokoneen komponentteja voi ohjata siten, että ne tekevät yhdessä jotakin järkevää? Voiko tietokonetta ohjata (ohjelmoida) siten,

Paavo Räisänen. Ohjelmoijan binaarialgebra ja heksaluvut.

Ohjelmoijan binaarialgebra ja heksaluvut

Peruspiirejä yhdistelemällä saadaan seuraavat uudet porttipiirit: JA-EI-portti A B. TAI-EI-portti A B = 1

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 8 Sivu 1 (23) Kombinaatiopiirielimet MUX X/Y 2 EN

5. Laskutoimitukset eri lukujärjestelmissä

Harjoitustehtävien ratkaisuja

Tietokonearitmetiikka

Luku- ja merkkikoodit. Digitaalitekniikan matematiikka Luku 12 Sivu 1 (15)

Tietokonearitmetiikka

Tietokonearitmetiikka

SISÄLLYS - DIGITAALITEKNIIKKA

Digitaalilaitteen signaalit

Tietokonearitmetiikka

PUHUTAAN NUMEROILLA Murtoluvut Desimaaliluvut tai

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 6 Sivu 1 (20) Kombinaatiopiirit & & A B A + B

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 3 Sivu 1 (19) Kytkentäfunktiot ja perusporttipiirit

7. Laskutoimitukset eri lukujärjestelmissä 1 / 31

1 Numeroista lukuja 1.

Huom! (5 4 ) Luetaan viisi potenssiin neljä tai viisi neljänteen. 7.1 Potenssin määritelmä

niin järjestys on tämä: ensin kerto- ja jakolaskut vasemmalta oikealle, sen jälkeen plus- ja miinuslaskut vasemmalta oikealle.

Ajattelemme tietokonetta yleensä läppärinä tai pöytäkoneena

OHJ-1010 Tietotekniikan perusteet 4 op Syksy 2012

Palautteita. Tutoriaalit olivat vaikeat! Totta, tentti on onneksi helpompi

Algoritmit 2. Luento 8 To Timo Männikkö

Numeeriset menetelmät

Laskentaa kirjaimilla

Liukulukulaskenta. Pekka Hotokka

F = AB AC AB C C Tarkistus:

Negatiiviset luvut ja laskutoimitukset

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 13 Sivu 1 (10) Virheen havaitseminen ja korjaus

Algoritmit 1. Luento 11 Ti Timo Männikkö

Negatiiviset luvut ja laskutoimitukset

Negatiiviset luvut ja laskutoimitukset

Elektroniikan laboratorio Lisätehtävät Mallivastauksia

Kappale 20: Kantaluvut

Diskreetit rakenteet. Juha Kortelainen

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Luku Kaikki luvut on kokonaislukuja. Luonnollisia lukuja ovat 35, 7 ja 0.

A. Mikä on 10-järjestelmä eli 10-kertaisia lukuja ja niiden 10:s osia

Seguinin lauta A: 11-19

HELSINGIN YLIOPISTON VIIKIN NORMAALIKOULUN

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 5 Sivu 1 (22) Lausekkeiden sieventäminen F C F = B + A C. Espresso F = A (A + B) = A A + A B = A B

KAAVAT. Sisällysluettelo

HUOLTOMATEMATIIKKA 1, SISÄLTÖ TIEDOT JA ESIMERKIT:

1. Mikä on lukujen 10, 9, 8,..., 9, 10 summa? 2. Mikä on lukujen 10, 9, 8,..., 9, 10 tulo? =?

LAUSEKKEET JA NIIDEN MUUNTAMINEN

TEHTÄVIEN KUVAUKSET. 3. luokan opintopolku (Laskutaito-kirjasarja)

BL40A1711 Johdanto digitaalielektroniikkaan: Johdanto ja lukujärjestelmät

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

PERUSKOULUSTA PITKÄLLE

MAY01 Lukion matematiikka 1

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

Aiemmin opittu. Jakson tavoitteet. Ajankäyttö. Tutustu kirjaan!

1. Yleistä asiaa tietoliikenneyhteyden toiminnasta.

TWEN 131 PD / 1430 PD KÄYTTÖOHJE

Harjoitustehtävien ratkaisuja

TIES325 Tietokonejärjestelmä. Jani Kurhinen Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos

1.2 Polynomien peruslaskutoimitukset (+, ja )

TEHTÄVIEN KUVAUKSET. 4. luokan opintopolku (Tuhattaituri-kirjasarja)

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

HELSINGIN YLIOPISTON VIIKIN NORMAALIKOULUN MATEMATIIKAN OPETUSSUUNNITELMA TAVOITTEET 1. LUOKALLE

Jäännösluokat. Alkupala Aiemmin on tullut sana jäännösluokka vastaan. Tarkastellaan

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

MATEMATIIKKA. Matematiikkaa pintakäsittelijöille. Ongelmanratkaisu. Isto Jokinen 2017

n! k!(n k)! n = Binomikerroin voidaan laskea pelkästään yhteenlaskun avulla käyttäen allaolevia ns. palautuskaavoja.

TEHTÄVIEN KUVAUKSET. 4. luokan opintopolku (Tuhattaituri-kirjasarja)

Successive approximation AD-muunnin

VIII. Osa. Liitteet. Liitteet Suoritusjärjestys Varatut sanat Binääri- ja heksamuoto

KORJAUSMATIIKKA 3, MATERIAALI

LOAD R1, =2 Sijoitetaan rekisteriin R1 arvo 2. LOAD R1, 100

TIEP114 Tietokoneen rakenne ja arkkitehtuuri, 3 op. Assembly ja konekieli

Desimaaliluvut, mitä ne oikeastaan ovat?

Mikrokontrollerit. Mikrokontrolleri

Perustietotyypit ja laskutoimitukset

MATEMATIIKKA VL LUOKKA. Laaja-alainen osaaminen. liittyvät sisältöalueet

strategia, 1-20 strategia, 1-20, lyhennetty versio edellisestä strategia, 1-20 strategia, 1-20 nopeus, 1-20 ja strategia, 1-20

PERUSLASKUJA. Kirjoita muuten sama, mutta ota välilyönti 4:n jälkeen 3/4 +5^2

1 Aritmeettiset ja geometriset jonot

Python-ohjelmointi Harjoitus 2

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

A L G E B R A N O P P I - J A E S I M E R K K I K I R J A PORVOO HELSINKI WERNER SÖDERSTRÖM OSAKEYHTIÖ KAHDESTOISTA PAINOS

811120P Diskreetit rakenteet

Käytännön logiikkapiirit ja piirrosmerkit

815338A Ohjelmointikielten periaatteet Harjoitus 2 vastaukset

Luonnollisten lukujen laskutoimitusten määrittely Peanon aksioomien pohjalta

Valokuvien matematiikkaa

LUMA Suomi kehittämisohjelma :53 Joustava yhtälönratkaisu Matemaattinen Ohjelmointi ja Yhtälönratkaisu

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

Transkriptio:

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu (2).9.2 Fe C = Aseta Aseta i i = n i > i i i Ei i < i i i Ei i i = Ei i i = i i -- On On On C in > < = CI CO C out -- = + (-) (-) = + = C +

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 2 (2).9.2 Fe Johdanto Tässä luvussa käsitellään peruslaskutoimitukset yksi- ja monibittisillä etumerkittömillä binaariluvuilla esitellään aritmeettiset peruspiirit esitetään etumerkittömien binaarilukujen vertailu ja vertailupiirit käsitellään kahden komplementtimuotoisten lukujen yhteen- ja vähennyslasku esitetään binaariluvun kertominen kahden potenssilla Luvun tavoitteena on oppia laskemaan yhteen-, vähennys- ja kertolaskuja etumerkittömillä ja kahden komplementtimuotoisilla binaariluvuilla perehtyä aritmeettisiin piireihin ja vertailupiireihin sekä niiden käyttöön

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu (2).9.2 Fe Laskutoimitukset yksibittisillä binaariluvuilla eriaatteessa kuten kymmenjärjestelmän numeroilla Laskutaulukot: 2 + - Yhteenlasku + Vähennyslasku - Kertolasku C B D R R =D Muistibitti (carry bit) Muistibitti (borrow bit)

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 4 (2).9.2 Fe uolisummain uolisummain (half adder) muodostaa kahden yksibittisen luvun summabitin ja muistibitin Totuustaulu C Kytkentäfunktiot = + = C = iirikaavio ½ iirrosmerkki Muistibitti ummabitti = C CO C

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 5 (2).9.2 Fe Monibittisten binaarilukujen yhteen- ja vähennyslasku Monibittisillä luvuilla tuleva muistibitti on otettava huomioon Bittipositiossa i laskennassa ovat mukana yhteenlaskettavien tai vähennettävien bitit i ja i tuleva muistibitti C i tai B i summabitti i tai erotusbitti D i lähtevä muistibitti C i+ tai B i+ C tai B tai D umma i + i + C i Erotus i - i - B i + i i i C i i C i i+ i+ i i i i i B i i B i i+ D i+ i i - i = D i

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 6 (2).9.2 Fe Kokosummain Kokosummain (full adder) ottaa huomioon myös yhteenlaskun tulevan muistibitin euraavassa jätetty signaalinimistä pois indeksi i Tuleva muistibitti on C in ja lähtevä C out Totuustaulu C in C in out out Kytkentäfunktiot = C in + C in + C in + C in = C in C out = + C in + C in = + C in ( )

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 7 (2).9.2 Fe Kokosummain 2 iirikaavio C in = = iirrosmerkki C out C in CI CO C out iirikaavio 2 C in CO CO C out

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 8 (2).9.2 Fe Monibittiset binaarisummaimet 4-bittinen rinnakkaismuotoinen summain saatavilla erillispiirinä 4-bittisen rinnakkaismuotoisen summaimen periaatteellinen toteutus Esittele binaarisummain 2 2 CI CO C CI CO C 2 2 CI CO C CI CO C 4 Heikkoutena hitaus: muistibitti etenee ketjussa summaimesta seuraavaan Todellisessa summaimessa muistibitin kulkua on nopeutettu tähän voidaan käyttää muistibitin kurkistuspiiriä kurkistussummaimessa viive ei riipu n yhteenlaskettavien bittimäärästä nopein summain saadaan kahden tason piirinä

Nelibittinen binaarisummain Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 9 (2).9.2 Fe Kurkistussummaimen piirikaavio Lisä 2 2 iirrosmerkki 2 = C = C g 2 2 C g C p C g2 C p2 C 2 C = = = = 2 C in CI CO C out C g = = C p 4 C 4

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu (2).9.2 Fe? Laskutoimituksia etumerkittömillä binaariluvuilla 2 Yhteenlasku Ylivuoto, väärä tulos Muistibitti + umma Muistibitti + umma Muistibitti + umma + Vähennyslasku Ylivuoto, väärä tulos Muistibitti - Erotus - Muistibitti - Erotus Muistibitti - Erotus Kertolasku Osatulot Tulo Osatulot Tulo

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu (2).9.2 Fe Etumerkittömien binaarilukujen vertailu Yhtäsuuruuden vertailu Verrataan yksittäisiä bittejä EHDOTON TAI -portilla Yhdistetään bittikohtaiset vertailutulokset TAI-EI-portilla Esimerkki: nelibittinen yhtäsuuruuden vertailupiiri = iirikaavio iirrosmerkki 2 2 = = = = Y 2 2 COM = Y

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 2 (2).9.2 Fe Etumerkittömien binaarilukujen vertailu 2 Keskinäisen suuruuden vertailu elvitetään, kumpi luvuista on suurempi vai ovatko ne yhtä suuret Vertailualgoritmi Kahdeksanbittinen vertailupiiri > = < Aseta i = n i > i Ei i < i Ei i = Ei i = i - On On On > < = 2 2 > = < COM > = < 4 5 6 7 4 5 6 7 > = < COM > = < Y

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu (2).9.2 Fe? 2 Kahden komplementtimuotoisten binaarilukujen yhteenlasku Yksinkertainen algoritmi laske luvut merkkibitteineen yhteen unohda merkkibiteistä muodostunut muistibitti Esimerkkejä: 2 s ja positiivisia, samoin C + negatiivinen, positiivinen, positiivinen C + negatiivinen, negatiivinen, positiivinen! Ylivuoto! C + Eri arvo

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 4 (2).9.2 Fe Kahden komplementtimuotoisten binaarilukujen vähennyslasku Tehdään vastaluvun yhteenlaskuna: - = + (-) Kahden komplementtimuodossa esitetyn luvun vastaluku saadaan komplementoimalla luku merkkibitteineen - = + (-) - = kompl ()

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 5 (2).9.2 Fe Kahden komplementtimuotoisten binaarilukujen vähennyslasku? Esimerkki:, ja R ovat kahden komplementtimuotoisia lukuja, =, =, R = Laske -, - R ja - R Muodostetaan ensin komplementoimalla - ja -R. = - = R = -R = Merkkibitti mukaan komplementointiin 2 s C - + positiivinen, - negatiivinen, positiivinen C -R + positiivinen, -R positiivinen, negatiivinen! Ylivuoto! C -R + positiivinen, -R positiivinen, positiivinen

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 6 (2).9.2 Fe Kahden koplementtimuotoisten binaarilukujen yhteen- ja vähennyslaskupiiri Lisä Yhteenlasku binaarisummaimella (VAH = ) Vähennyslasku vastaluvun yhteenlaskuna samalla summaimella (VAH = ) Vastaluvun muodostus EHDOTON TAI -porteilla ja tulevalla muistibitillä Esimerkki: nelibittinen summain-vähennin 2 = 2 = = 2 = CI CO C 4 VAH

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 7 (2).9.2 Fe Aritmeettis-looginen yksikkö ALU Käytetään tietokoneen keskusyksikössä Tekee aritmeettisia ja loogisia operaatioita 2 C ALU [T] 2 M 7 OVR CI CO OVR C 4 F 2 F F 2 2 2 2 F Toiminnan määrittely taulukossa OVR = ylivuoto T Tulot Toiminta Lähdöt 2 F Nollaus Vähennys Vähennys ummaus plus EHDOTON TAI TAI + JA Asetus Lisä

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 8 (2).9.2 Fe Binaariluvun kertominen kahden potenssilla Kahden potenssilla kertominen = binaaripilkun siirto eksponentin osoittamalla määrällä oikealle, jos eksponentti on positiivinen (kertolasku) vasemmalle, jos eksponentti on negatiivinen (jakolasku) Kiinteän pilkun esityksessä pilkkua ei voida siirtää siirretään itse lukua vasemmalle, jos eksponentti on positiivinen (kertolasku) oikealle, jos eksponentti on negatiivinen (jakolasku) iirrettäessä merkkibitti ei saa muuttua Vasemmalle siirrettäessä kertolaskun tuloksen pitää edelleen mahtua käytettävään sananpituuteen luvun perään lisätään nollia Oikealle siirrettäessä syntyy katkaisuvirhe, jos yksikin poistuva bitti on ykkönen luvun alkuun lisätään merkkibittejä x 2 n : 2 n

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 9 (2).9.2 Fe Kahden komplementtimuotoisen binaariluvun kertominen kahden potenssilla Esimerkki: kerrotaan 2 :lla ositiivinen luku x 2 n (+4 )? 4 iirretty vasemmalle Lisätty nollia (+252 ) Negatiivinen luku iirretty vasemmalle Lisätty nollia (-4 ) (-252 )

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 2 (2).9.2 Fe? 5 Kahden komplementtimuotoisen binaariluvun jakaminen kahden potenssilla Esimerkki: jaetaan 2 :lla ositiivinen luku Lisätty nollia Negatiivinen luku Lisätty ykkösiä iirretty oikealle iirretty oikealle : 2 n (+4 ) (+9 ) (-4 ) (-4 )

Digitaalitekniikan matematiikka Luku ivu 2 (2).9.2 Fe Yhteenveto Yksi- Yksi- ja ja monibittisten binaarilukujen laskutoimitukset määritellään laskutaulukoilla Ne Ne toteutetaan aritmeettisilla piireillä puoli-, puoli-, koko- koko- ja ja monibittisillä binaarisummaimilla yhteen- ja ja vähennyslaskupiireillä Etumerkittömien binaarilukujen vertailu vertailu tehdään yhtäsuuruuden vertailupiirillä keskinäisen suuruuden vertailupiirillä Kahden komplementtimuotoisten binaarilukujen yhteen- ja ja vähennyslasku ovat ovat yksinkertaisia Kahden komplementtimuotoisen binaariluvun kertominen tai tai jakaminen kahden potenssilla tehdään siirtämällä lukua lukua vasemmalle tai tai oikealle