Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 9 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 9: Bộ xử lý số học cung cấp cho người học các kiến thức: Đơn vị số học và logic, biểu diễn số nguyên, phép toán số học với số nguyên, biểu diễn dấu chấm động,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

+ Chương Bộ xử lý số học + Chương Bộ xử lý số học Đơn vị số học logic Biểu diễn số nguyên Phép toán số học với số nguyên Biểu diễn dấu chấm động Phép toán với dấu chấm động + Đơn vị số học & logic (ALU)  Phần máy tính thực phép tốn số học lơgíc liệu  Tất phận khác hệ thống máy tính (CU, ghi, nhớ, I/O) đưa liệu tới ALU để xử lý, sau gửi lại kết  Khối ALU thực sử dụng linh kiện logic số lưu trữ số nhị phân thực phép toán logic Boolean đơn giản Đầu vào đầu ALU • Control Signals: tín hiệu điều khiển gửi đến từ CU, điều khiển hoạt động ALU • Operand registers: ghi lưu trữ giá trị tốn hạng phép tốn • Result registers: ghi lưu trữ kết phép tốn • Flags: cờ Vd: cờ tràn để đánh dấu kết tính tốn vượt q kích thước ghi lưu trữ + Biểu diễn số nguyên Biểu diễn liệu máy tính  Dữ liệu cần mã hóa để lưu trữ xử lý máy tính: dạng nhị phân  Dữ liệu kiểu số: độ lớn biểu diễn dạng số nhị phân Quy ước biểu diễn dấu âm (với số âm), dấu phẩy (với số có phần thập phân)  Dữ liệu ký tự: sử dụng bảng mã  Dữ liệu âm thanh, hình ảnh: lấy mẫu, lượng tử, mã hóa theo quy ước + Quy ước biểu diễn số máy tính  Số    Biểu diễn dấu – độ lớn Biểu diễn bù Đặc điểm: hai dạng biểu diễn sử dụng bit quan trọng (MSB - most significant bit) làm bit dấu  Số   nguyên: có hai dạng biểu diễn thực: Biểu diễn dấu chấm tĩnh Biểu diễn dấu chấm động a Biểu diễn dấu – độ lớn - Sign-magnitude representation  Đây dạng biểu diễn đơn giản  Trong từ n bit, sử dụng (n-1) bên phải biểu diễn độ lớn số  Bit bên trái làm bit dấu: (+), 1(-)  Nhược điểm: • Thực phép tốn cộng, trừ đòi hỏi phải xét dấu số độ lớn chúng • Có hai dạng biểu diễn số 0: gây khó khăn thực việc kiểm tra số phép toán  Do nhược điểm này, biểu diễn dấu – độ lớn sử dụng việc mã hóa phần số nguyên ALU + b Biểu diễn bù  Bit bên trái làm bit dấu: (+), 1(-)  Khác với biểu diễn dấu – độ lớn cách biểu diễn số âm  Biểu diễn bù số dương: giống dấu – độ lớn  Biểu diễn bù số âm:  Lấy bù số dương tương ứng (đảo   0)  Cộng thêm  (Cách 2: đọc ngược từ lên, gặp bit đầu tiên, bit sau đảo ngược 1, 10) + Ví dụ  Biểu diễn số sau sang dạng dấu-độ lớn 8b bù 2-8b a) -128 b) 128 c) -54 d) 145 e) 11 f) -13 + b Biểu diễn bù (tiếp) Miền giá trị từ mã n bit: −2𝑛−1 đến 2𝑛−1 − Tính tốn giá trị mã bù 2:  Một số nguyên A, biểu diễn dạng bù 2, n-bit: 𝒂𝒏−𝟏 𝒂𝒏−𝟐 … 𝒂𝟎  Nếu A số dương   Nếu A số âm (A