Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Μάθημα 4 ο Πράξεις με bits. Δρ.

Σχετικά έγγραφα
Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Πληροφορική Ι. Ενότητα 4 : Πράξεις με bits. Δρ. Γκόγκος Χρήστος

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Πράξεις με μπιτ

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υπολογιστές και Δεδομένα Κεφάλαιο 4ο Πράξεις με μπιτ

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υπολογιστές και Δεδομένα Κεφάλαιο 4ο Πράξεις με μπιτ

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υπολογιστές και Δεδομένα Κεφάλαιο 4ο Πράξεις με μπιτ

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Πράξεις µε µπιτ

Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας. Αναπαράσταση Αριθμών

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Πράξεις µε µπιτ

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Αναπαράσταση αριθμών στο δυαδικό σύστημα. Δρ.

Λύσεις Ασκήσεων ΣΕΙΡΑ 1 η. Πρόσημο και μέγεθος

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Συστήματα αρίθμησης. = α n-1 *b n-1 + a n-2 *b n-2 + +a 1 b 1 + a 0 όπου τα 0 a i b-1

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Ελίνα Μακρή

! Εάν ο αριθμός διαθέτει περισσότερα bits, χρησιμοποιούμε μεγαλύτερες δυνάμεις του 2. ! Προσοχή στη θέση του περισσότερο σημαντικού bit!

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα

Σύστημα Πλεονάσματος. Αναπαράσταση Πραγματικών Αριθμών. Αριθμητικές Πράξεις σε Αριθμούς Κινητής Υποδιαστολής

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Γενικά Στοιχεία Ηλεκτρονικού Υπολογιστή

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών

Εκτέλεση πράξεων. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά και Δυαδική Λογική. Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς. Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Πληροφορική Ι. Ενότητα 3 : Αναπαράσταση αριθμών στο δυαδικό σύστημα. Δρ.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Εισαγωγή στον Προγραμματισμό

Σύστημα Πλεονάσματος και Αναπαράσταση Αριθμών Κινητής Υποδιαστολής

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Βασικοί τύποι δεδομένων (Pascal) ΕΠΑ.Λ Αλίμου Γ Πληροφορική Δομημένος Προγραμματισμός (Ε) Σχολ. Ετος Κων/νος Φλώρος

Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας. Αναπαράσταση Αριθμών

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: Παράσταση Προσημασμένων Αριθμών Συμπληρώματα

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Συστήματα Αρίθμησης. Συστήματα Αρίθμησης 1. PDF created with FinePrint pdffactory Pro trial version

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. 3 ο Μάθημα. Λεωνίδας Αλεξόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ. url:

1. Βάσεις αριθμητικών συστημάτων 2. Μετατροπές μεταξύ ξύβάσεων 3. Αρνητικοί δυαδικοί αριθμοί 4. Αριθμητικές πράξεις δυαδικών αριθμών

Ανάπτυξη και Σχεδίαση Λογισμικού

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Μάθημα 4: Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

ΠΛΗ10 Κεφάλαιο 2. ΠΛH10 Εισαγωγή στην Πληροφορική: Τόμος Α Κεφάλαιο: : Αριθμητική περιοχή της ALU 2.5: Κυκλώματα Υπολογιστών

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 3

Αναπαράσταση Δεδομένων. ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Αριθμητικά Συστήματα

Αριθμητικά Συστήματα

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I Ενότητα 6

Κεφάλαιο 2 Κωδικοποίηση & Αποκωδικοποίηση

Πληροφορική. Ενότητα 4 η : Κωδικοποίηση & Παράσταση Δεδομένων. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Υπολογιστές και Δεδοµένα Κεφάλαιο 3ο Αναπαράσταση Αριθµών

Οργάνωση Υπολογιστών

Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Αναπαράσταση Αριθµών

Αριθµητική υπολογιστών

Διαδικασιακός Προγραμματισμός

Κεφάλαιο 2 Η έννοια και η παράσταση της πληροφορίας στον ΗΥ. Εφ. Πληροφορικής Κεφ. 2 Καραμαούνας Πολύκαρπος 1

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Αριθμητικά Συστήματα. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Δυαδικη παρασταση αριθμων και συμβολων

Αριθμητική Υπολογιστών (Κεφάλαιο 3)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Αρχιτεκτονική-Ι. Ενότητα 1: Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική -Ι

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Data. Κείμενο. Βίντεο. Αριθμοί Εικόνες. Ήχοι

Τα µπιτ και η σηµασία τους. Σχήµα bit. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Αποθήκευση εδοµένων (1/2) 1.7 Αποθήκευση κλασµάτων 1.8 Συµπίεση δεδοµένων 1.9 Σφάλµατα επικοινωνίας

Προγραμματισμός Υπολογιστών

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

Κ15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 2: Δυαδικό Σύστημα / Αναπαραστάσεις

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Κεφάλαιο 2. Συστήματα Αρίθμησης και Αναπαράσταση Πληροφορίας. Περιεχόμενα. 2.1 Αριθμητικά Συστήματα. Εισαγωγή

Τετάρτη 5-12/11/2014. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 3 ου και 4 ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ Α ΕΞΑΜΗΝΟ

Αθροιστές. Ημιαθροιστής

1 η Θεµατική Ενότητα : Δυαδικά Συστήµατα

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Ψηφιακά Συστήματα. 1. Συστήματα Αριθμών

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: 2 Δυαδική Κωδικοποίηση

Στοιχεία από την αρχιτεκτονική των μικροϋπολογιστών

Λογική Σχεδίαση Ι - Εξεταστική Φεβρουαρίου 2013 Διάρκεια εξέτασης : 160 Ονοματεπώνυμο : Α. Μ. Έτος σπουδών:

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Κεφάλαιο 3

Ανασκόπηση στα ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Προγραμματισμός Ι (ΗΥ120)

Σ ή. : υαδικά. Ε ό. ή Ενότητα

ΗΜΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

2 ΟΥ και 8 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Προγραμματισμός Ι (HY120)

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

µπιτ Λύση: Κάθε οµάδα των τεσσάρων µπιτ µεταφράζεται σε ένα δεκαεξαδικό ψηφίο 1100 C 1110 E Άρα το δεκαεξαδικό ισοδύναµο είναι CE2

Ψηφιακοί Υπολογιστές

Ψηφιακά Κυκλώματα Ι. Μάθημα 1: Δυαδικά συστήματα - Κώδικες. Λευτέρης Καπετανάκης

Κεφάλαιο 2 ο Βασικές Έννοιες Αλγορίθμων (σελ )

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Νεκτάριος Κοζύρης ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ασκήσεις Εργαστηρίου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 2 ο. ΑΛΓΕΒΡΑ Boole ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Chapter 2. Εντολές : Η γλώσσα του υπολογιστή. (συνέχεια) Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L.

Ελίνα Μακρή

ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ξργ Μονάδα επεξεργασίας ξργ δδ δεδομένων Μονάδα ελέγχου

Chapter 2. Εντολές : Η γλώσσα του υπολογιστή. Τρίτη (3 η ) δίωρη διάλεξη. Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L.

Transcript:

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας Πληροφορική Ι Μάθημα 4 ο Πράξεις με bits Δρ. Γκόγκος Χρήστος

Κατηγορίες πράξεων με bits Πράξεις με δυαδικά ψηφία Αριθμητικές πράξεις +, -, *, / Λογικές πράξεις AND, OR, NOT, XOR

Πρόσθεση στη μορφή συμπληρώματος ως προς 2 Πλήθος μονάδων Αποτέλεσμα Κρατούμενο Κανόνας πρόσθεσης ακεραίων σε μορφή συμπληρώματος ως προς δύο: Προσθέτουμε δύο μπιτ και μεταφέρουμε το κρατούμενο στην επόμενη στήλη. Αν υπάρχει κρατούμενο μετά την πρόσθεση στην πιο αριστερή στήλη το αγνοούμε. Η διαδικασία εκτελείται από δεξιά προς τα αριστερά. Καμία 0 Μία 1 Δύο 0 1 Τρεις 1 1 Η αφαίρεση ακεραίων σε μορφή συμπληρώματος ως προς δύο γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως η πρόσθεση απλά προσθέτοντας τον αντίστοιχο αρνητικό αριθμό Χ-Υ Χ + (-Υ)

Παράδειγμα πρόσθεσης ακεραίων: 17 + 22 = 39 17 2 1 Ακέραιο υπόλοιπο διαίρεσης του 17 µε το 2 8 0 17 1 4 2 1 0 0 1 8 Ακέραια διαίρεση του 17 µε το 2 Μορφή συµπληρώµατος ως προς 2 µε δέσµευση µνήµης 8 bits. +17 = 000 10001 0 Η διαδικασία τερµατίζεται όταν η ακέραια διαίρεση δώσει ως αποτέλεσµα µηδέν. 22 11 2 0 1 17 10 = 10001 2 Προστίθενται 3 µηδενικά ψηφία αριστερά έτσι ώστε το συνολικό µέγεθος να είναι 8 bits Μορφή συµπληρώµατος ως προς 2 µε δέσµευση µνήµης 8 bits +22 = 000 10110 10001 είναι η δυαδική αναπαράσταση του 17 5 2 1 0 1 0 1 ΚΡΑΤΟΥΜΕΝΟ 0 0 1 0 0 0 0 0 ΑΡΙΘΜΟΣ +17 0 0 0 1 0 0 0 1 ΑΡΙΘΜΟΣ +22 + 0 0 0 1 0 1 1 0 -------------------- ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ 17+22=39 0 0 1 0 0 1 1 1 22 10 = 10110 2

Παράδειγμα αφαίρεσης ακεραίων: 24 17 = 7 ιάβασµα από κάτω προς τα πάνω ιάβασµα από κάτω προς τα πάνω

Πολλαπλασιασμός και διαίρεση ακεραίων Η πράξη του πολλαπλασιασμού πραγματοποιείται με διαδοχικές προσθέσεις 5 * 4 = 4 + 4 + 4 + 4 + 4 Η πράξη της διαίρεσης πραγματοποιείται με διαδοχικές αφαιρέσεις μέχρι το υπόλοιπο να γίνει μηδέν 30 / 6 30-6 24-6 18-6 12-6 6-6=0 άρα απαιτήθηκαν 5 αφαιρέσεις

Υπερχείλιση (overflow) Υπερχείλιση είναι το σφάλμα που παρουσιάζεται όταν προσπαθούμε να αποθηκεύσουμε έναν αριθμό ο οποίος δεν είναι στο διάστημα τιμών που ορίζεται από την δέσμευση μνήμης για τον δεδομένο αριθμό bits. Όταν προσθέτουμε αριθμούς σε συμπλήρωμα ως προς δύο χρησιμοποιώντας Ν bits πρέπει να εξασφαλίζουμε ότι κάθε αριθμός καθώς και το αποτέλεσμα είναι μέσα στο διάστημα τιμών που ορίζεται από την αναπαράσταση συμπληρώματος ως προς δύο. Το διάστημα τιμών που μπορούν να αναπαρασταθούν με το συμπλήρωμα ως προς δύο με δέσμευση μνήμης N bits είναι: -2 Ν-1 έως 2 Ν-1-1 Διάστημα τιμών που αναπαρίσταται με δέσμευση μνήμης 8 bits -2 8-1 2 8-1 -1-128 127 Διάστημα τιμών που αναπαρίσταται με δέσμευση μνήμης 16 bits -2 16-1 2 16-1 -1-32768 32767

Λογικές πράξεις Το 0 μπορεί να θεωρηθεί ως η λογική τιμή false και το 1 ως η λογική τιμή true. Λογικές πράξεις Μονομελής (NOT) Διμελής (AND, OR, XOR) Πίνακες αληθείας NOT AND OR XOR ΟΧΙ (άρνηση) ΚΑΙ (σύζευξη) Ή (διάζευξη) ΑΠΟΚΛΕΙΣΤΙΚΟ Ή (αποκλειστική διάζευξη)

Λογικές πύλες (Logic Gates)

Κυκλώματα λογικών πυλών AND και OR

Εγγενής κανόνας τελεστή AND Αν ένα μπιτ στην μια είσοδο είναι 0 δεν χρειάζεται να ελεγχθεί το μπιτ στην άλλη είσοδο καθώς συνάγεται απευθείας ότι το αποτέλεσμα είναι 0

Εγγενής κανόνας τελεστή OR Αν ένα μπιτ στην μια είσοδο είναι 1 δεν χρειάζεται να ελεγχθεί το μπιτ στην άλλη είσοδο καθώς συνάγεται απευθείας ότι το αποτέλεσμα είναι 1

Εγγενής κανόνας τελεστή XOR Αν ένα μπιτ εισόδου είναι 1 το αποτέλεσμα είναι το αντίστροφο του αντίστοιχου μπιτ στην άλλη είσοδο

Εφαρμογές λογικών πράξεων AND και OR Σε μια σειρά δυαδικών ψηφίων μπορεί να εφαρμοστεί μια λογική πράξη (NOT, AND, OR, XOR) σε σχέση με μια άλλη σειρά δυαδικών ψηφίων που ονομάζεται μάσκα Απενεργοποίηση συγκεκριμένων δυαδικών ψηφίων με το AND Ενεργοποίηση συγκεκριμένων δυαδικών ψηφίων με το OR Για να απενεργοποιηθεί ένα ψηφίο θα πρέπει η μάσκα στην αντίστοιχη θέση να έχει την τιμή 0 ενώ για να παραμείνει ως έχει θα πρέπει να έχει την τιμή 1 π.χ. απενεργοποίηση των 3 τελευταίων ψηφίων της ακολουθίας 10101110 Για να ενεργοποιηθεί ένα ψηφίο θα πρέπει η μάσκα στην αντίστοιχη θέση να έχει την τιμή 1 ενώ για να παραμείνει ως έχει θα πρέπει να έχει την τιμή 0 π.χ. ενεργοποίηση των 3 τελευταίων ψηφίων της ακολουθίας 10101110 AND 10101110 11111000 (μάσκα bits) 10101000 OR 10101110 00000111 (μάσκα bits) 10101111

Εφαρμογή λογικής πράξης XOR Αντιστροφή συγκεκριμένων δυαδικών ψηφίων με το XOR Για να αντιστραφεί ένα ψηφίο θα πρέπει η μάσκα στην αντίστοιχη θέση να έχει την τιμή 1 ενώ για να παραμείνει ως έχει θα πρέπει να έχει την τιμή 0 π.χ. αντιστροφή του 1, 4 και 8 ψηφίου της ακολουθίας 10101110 XOR 10101110 10010001 (μάσκα bits) 00111111

Ολίσθηση (shift) Πρόκειται για μια συνηθισμένη πράξη σε σχήματα bit. Ένα σχήμα bit μπορεί να ολισθήσει προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά Δεξιά ολίσθηση: Το δεξιότερο bit καταργείται και κάθε bit μετακινείται μια θέση προς τα δεξιά. Προστίθεται 0 ως το πιο αριστερό bit Αριστερή ολίσθηση: Το αριστερότερο bit καταργείται και κάθε bit μετακινείται προς τα αριστερά. Προστίθεται 0 ως το δεξιότερο bit

Κβαντικοί υπολογιστές (Quantum Computers) Στηρίζονται στην θεωρία της κβαντικής φυσικής Θα επιτρέπει την αποθήκευση πολλών δεδομένων και εκτέλεση πολλών λειτουργιών ταυτόχρονα Αντί για bits, qubits. Ένα qubit μπορεί να βρίσκεται στην κατάσταση 0 ή στην κατάσταση 1 ή σε υπέρθεση του 0 και 1 n bits μπορούν να βρίσκονται σε 1 από 2 n καταστάσεις n qubits μπορούν να βρίσκονται ταυτόχρονα σε μέχρι 2 n καταστάσεις Ένας κβαντικός επεξεργαστής θα μπορεί να εκτελεί πολλές πράξεις με μια λειτουργία Εφαρμογές (κατασκευή φαρμάκων, τηλεπικοινωνίες, κρυπτογράφηση, κατασκευή νέων υλικών,...)