Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Σχετικά έγγραφα
Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Διοικητική Λογιστική

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Έλεγχος και Διασφάλιση Ποιότητας Ενότητα 4: Μελέτη ISO Κουππάρης Μιχαήλ Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Τεχνητή Νοημοσύνη Ι. Ενότητα 7:Προτασιακή Λογική. Πέππας Παύλος Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Αερισμός. Ενότητα 1: Αερισμός και αιμάτωση. Κωνσταντίνος Σπυρόπουλος, Καθηγητής Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Ιατρικής

Εισαγωγή στην πληροφορική

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 2: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Διοικητική Λογιστική

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Εννοιες και Παράγοντες της Ψηφιακής Επεξεργασίας Εικόνας

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 3

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Θεατρικές Εφαρμογές και Διδακτική της Φυσικής Ι

Φιλοσοφία της Ιστορίας και του Πολιτισμού

Έλεγχος Ποιότητας Φαρμάκων

Τεχνητή Νοημοσύνη ΙΙ. Εργαστηριακή Άσκηση 3. Μουστάκας Κωνσταντίνος. Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστων

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 1

Λογιστική Κόστους. Ενότητα 4: ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ - ΦΥΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ. Μαυρίδης Δημήτριος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 2

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

Τεχνητή Νοημοσύνη ΙΙ. Εργαστηριακή Άσκηση 4. Μουστάκας Κωνσταντίνος. Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστων

Αρχές Προγραμματισμού

Εισαγωγή στη Μουσική Τεχνολογία Ενότητα: Ελεγκτές MIDI μηνυμάτων (Midi Controllers)

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι Ενότητα 8: Συστήματα αρίθμησης

Εισαγωγή στη Δικτύωση Υπολογιστών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Kruskal

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Γενική Φυσική Ενότητα: Εισαγωγή στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Τεχνικό Σχέδιο - CAD

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Διδακτική Πληροφορικής

Transcript:

Εισαγωγή στους Υπολογιστές Ενότητα 10: Ψηφιακή Αριθμητική Βασίλης Παλιουράς Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

Σκοποί ενότητας Εισαγωγικές έννοιες ψηφιακής λογικής Λογικές πύλες και πράξεις 2

Περιεχόμενα ενότητας Εισαγωγικές έννοιες ψηφιακής λογικής Λογικές πύλες και πράξεις 3

Εισαγωγικές έννοιες ψηφιακής λογικής

Γιατί δυαδικό; 5

Απλές και αξιόπιστες συσκευές TEM cross section of a 25nm FDSOI transistor. Μπορούν να βρεθούν σε δύο καταστάσεις: Αγωγή ή μη 0 ή 1 On ή off True ή false 6

1.17 billion transistors, ~240mm sq. Ένα chip 6 επεξεργαστικοί πυρήνες, μνήμες cache: Intel, Westmere 6C (κωδικό Gulftown) 7

Πολυπλοκότητα Αλγόριθμοι για κατασκευή κυκλωμάτων VLSI Μέχρι 17,000,000,000 στοιχεία! μνήμες NAND flash, 25nm Διαχείριση πολυπλοκότητας Μεγάλες ομάδες μηχανικών, μοιρασμένες σε όλο τον κόσμο. 8

Οργάνωση δυαδικών ψηφίων σε λέξεις 0 2 0 0 1 0 1 1 0 n 2 n 9

Βασικές πράξεις λογικής H Λογική Μεταβλητή A B Y A, Β = 1, κλειστός διακόπτης => διέρχεται ρεύμα Α, Β= 0, ανοικτός διακόπτης => δεν διέρχεται ρεύμα Υ = 1, ανάβει το φως, Υ =0, σβήνει το φώς Λογική πράξη KAI (AND) 10

Λογική πράξη OR A B Y Λογική πράξη Η (OR) 11

Λογικές εκφράσεις A C B Y 12

Λογικές Πύλες 13

Ημιαθροιστής Πίνακας αληθείας ημιαθροιστή και απλοποιημένες λογικές συναρτήσεις S (άθροισμα) C (κρατούμενο) x y C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 S = x y + x y C = x y 14

Πρόσθεση Αριθμών χωρίς Πρόσημο a b c in c out s 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 + 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 15

Πλήρης Αθροιστής Λογικό διάγραμμα του πλήρους αθροιστή, υλοποιημένου με δύο ημιαθροιστές και μια πύλη Ή : 16

Αθροιστής λέξεων 4 bit Διασυνδέσεις τεσσάρων κυκλωμάτων πλήρους αθροιστή (FA), τα οποία σχηματίζουν έναν δυαδικό αθροιστή ριπής κρατουμένου των 4 bit 17

Μεγαλύτερη Καθυστέρηση σε Αθροιστή Κυματισμού 4 Δυαδικών Ψηφίων 1 0 1 0 1 0 1 0 10 FA 10 01 01 FA FA FA 01 01 01 01 10 Το σωστό αποτέλεσμα είναι διαθέσιμο μετά από (Τ FA ) Θεωρείστε ότι θέλουμε να προσθέσουμε τους δυαδικούς 1111 και 0000 με κρατούμενο εισόδου 0. Μετά από ικανό χρονικό διάστημα τα ενδιάμεσα κρατούμενα γίνονται 0 και η έξοδος 1111. Έστω τώρα ότι το κρατούμενο εισόδου γίνεται 1. Μετά από χρόνο ίσο με την χρονική καθυστέρηση ενός FA (Τ FA ), το κρατούμενο εξόδου του λιγότερο σημαντικού αθροιστή γίνεται 1, και το ψηφίο αθροίσματος 0. Το συνολικό αποτέλεσμα είναι τώρα 1110 Μετά από 2Τ FA, το κρατούμενο εξόδου του δεύτερου λιγότερο σημαντικού αθροιστή γίνεται 1, και το ψηφίο αθροίσματος 0. Το συνολικό αποτέλεσμα είναι τώρα 1100 Μετά από 3Τ FA, το κρατούμενο εξόδου του τρίτου λιγότερο σημαντικού αθροιστή γίνεται 1, και το ψηφίο αθροίσματος 0. Το συνολικό αποτέλεσμα είναι τώρα 1000 Μετά από 4Τ FA, το κρατούμενο εξόδου του περισσότερο σημαντικού αθροιστή γίνεται 1, και το ψηφίο αθροίσματος 0. Το συνολικό αποτέλεσμα είναι τώρα 0000 18

Παράδειγμα: Λογικά κυκλώματα Να φτιάξουμε κύκλωμα που εντοπίζει την υπερχείλιση στην περίπτωση πρόσθεσης αριθμών σε αναπαράσταση συμπληρώματος του δύο. 19

Μνήμη 1 bit (Flip-Flop) 20

Το Σύνηθες Δομικό Στοιχείο Carry in a sum b Carry out Πλήρης Αθροιστής Ενός Δυαδικού Ψηφίου 21

Αλγόριθμος Πρόσθεσης στο Επίπεδο του Δυαδικού Ψηφίου S A B n 1 n 1 i i i 0 i 0 A a 2, B b 2 i i a, b 0,1 i i Λειτουργία την οποία υλοποιεί ένας πλήρης αθροιστής 1-bit S n 1 i 0 s i 2 i s a b c i i i i c a b a c b c i 1 i i i i i i i 0,1,, n 1 22

Αθροιστής Κυματισμού Κρατουμένου (Ripple Carry) a i b i FA FA FA FA FA FA ci 1 c FA i FA Η μεγαλύτερη καθυστέρηση προκύπτει όταν ένα ψηφίο κρατουμένου προκαλεί αλλαγές σε όλα τα ψηφία μέχρις και το περισσότερο σημαντικό του αποτελέσματος. s i Καθυστέρηση ενός FA A na FA Td nt fa Εμβαδό ενός FA Η πολυπλοκότητα της υλοποίησης εξαρτάται γραμμικά από το μήκος λέξης n των όρων. Πλήθος FAs 23

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 25

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. 27

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Αβούρης Νικόλαος, Παλιουράς Βασίλειος, Κουκιάς Μιχαήλ, Σγάρμπας Κυριάκος. «Εισαγωγή στους Υπολογιστές Ι, Ψηφιακή Αριθμητική». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/modules/course_metadata/opencourses.php?fc=15 28

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 29

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 30

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες Διαφάνεια 5: εικόνα από LabVIEW, Διαφάνεια 6: http://www.advancedsubstratenews.com/wpcontent/uploads/2010/11/7asc11.jpg, Διαφάνεια 7: http://techreport.com/r.x/2010q1/westmere-2c-6c.jpg Διαφάνεια 8: http://www.anandtech.com/show/2928 31