Реферат: Выполнение операций алгебраического сложения и сдвига в ЭВМ

Округление по дополнению.

Данный способ представляет собой объединение способов округления от нуля и к нулю. Его реализация связана с коррекцией сохраняемой части числа А', которая производится по результатам анализа значения старшей цифры отсекаемой части a-n-1, т. е. цифры дополнительного (n + 1)-го разряда (ДР). Когда (n + 1 разряд) = 0, происходит округление к нулю, в противном случае - от нуля.

В случае равновероятного появления чисел разных знаков и равномерного распределения вероятностей появления различных значений хвоста числа математическое ожидание погрешности округления равно нулю. Однако при округлении чисел одного знака значение  отлично от нуля. Поэтому при округлении чисел одного знака данный способ дает систематические ошибки округления, хотя и меньшие, чем при усечении.

По своим характеристикам способ округления по дополнению лучше, чем усечение. Систематические ошибки при округлении чисел одного знака обусловлены в данном случае тем, что округление особенно неточно производится, когда значение отсекаемой части близко к половине единицы младшего сохраняемого разряда. Этот недостаток устраняется в следующем способе округления.

Усовершенствованное округление по дополнению.

В этом случае решение о коррекции сохраняемой части числа А' принимается на основе анализа значения всех разрядов его отсекаемой части, а не только старшего. Таким образом, усовершенствованный способ дает хорошее округление в случае чисел одного знака, однако это достигается за счет усложнения его реализации.

Упрощенное округление по дополнению.

При реализации способов округления по дополнению из-за возникновения переносов при суммировании сохраняемой части числа с единицей округления необходимо выполнить операцию сложения, что требует дополнительного времени, т. е. снижает реальное быстродействие ЭВМ и, кроме того, может повлечь за собой переполнение разрядной сетки. Этот способ округления состоит в том, что младший разряд сохраняемой части числа принудительно устанавливается в единицу, если старший разряд отбрасываемой части равен единице.

При этом если в неокругленном результате разряд а-n равен единице, то он не изменяется при округлении. Если в неокругленном результате операции значение разряда а-n есть нуль, то установка его в единицу вносит погрешность.

Таким образом, при равновероятном появлении нуля и единицы в младшем разряде сохраняемой части для знакопеременных чисел снова получим симметричное распределение погрешностей.

Вероятностное округление.

Для такого округления необходимо иметь датчик случайных величин (0 или 1), единица с выхода которого прибавляется к младшему разряду сохраняемой части числа. Погрешность округления при равновероятном распределении значений отбрасываемой части является случайной величиной с нулевым математическим ожиданием.

Таким образом, самым простым способом округления является усечение, при котором не требуется дополнительных затрат времени и оборудования. Однако на практике важнее всего точность вычислений. Только для трех способов округления по дополнению максимальная ошибка близка к половине единицы младшего разряда машинного числа, т. е. является наименьшей. Наиболее быстродействующим из них является упрощенный способ, а наиболее точным — усовершенствованный. Поэтому предпочтение тому или другому способу округления следует отдавать только после анализа требований, предъявляемых к быстродействию и погрешности вычислений конкретной машины. Будем в дальнейшем пользоваться способом округления по дополнению.

3.2 Особенности округления чисел, заданных инверсными кодами

Так как положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах представляются одинаково, то и правила округления положительных чисел во всех трех кодах будут теми же. Однако округление отрицательных чисел, записанных в инверсных кодах, имеет ряд особенностей.

Обратный код.

При округлении по дополнению всегда округляется абсолютная величина, вследствие этого из дополнительного разряда (ДР) отрицательной дроби необходимо вычесть единицу, т. е. прибавить к округляемой дроби обратный код -1окр = 1,11...10, где цифра 0 записана в ДР. Цепочка циклического переноса должна при этом охватывать и этот ДР.

Добавлять код 1,11...10 и перестраивать цепочку циклического переноса для охвата ДР, т. е. (n+ 1)-го разряда сумматора, весьма неудобно. Поэтому отрицательные дроби обычно округляются после их перевода из обратного в прямой код.

Дополнительный код.

При округлении отрицательной дроби, заданной в дополнительном коде, различают два случая. Если справа от ДР находится хотя бы одна единица, то в ДР прибавляется единица округления, после чего все разряды, начиная с дополнительного, отбрасываются. Если в ДР находится единица и эта единица является младшей в коде числа, то все разряды, начиная с дополнительного, просто отбрасываются.

Литература

1. Самофалов К.Г., Романкевич А.М., и др. Прикладная теория цифровых автоматов. - Киев. “Вища школа” 1987.

2. Соловьев Г.Н. Арифметические устройства ЭВМ. - М. “Энергия”. 1978.

3. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов - М. “Высшая школа”. 1987.

4. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М. Энергоатомиздат. 1985.

5. Лысиков Б.Г. Арифметические и логические основы цифровых автоматов. - Минск. “Вышэйшая школа”. 1980.