Организация ЭВМ и систем. Однопроцессорные ЭВМ. Часть 1

       

Сложение двоично-десятичных чисел


В операции сложения двоично-десятичных чисел участвуют только модули чисел. Поскольку код одноразрядных двоично-десятичных чисел полностью совпадает с их двоичным кодом, никаких проблем при выполнении операции сложения не возникает. Однако многоразрядные двоично-десятичные числа не совпадают с двоичными, поэтому при использовании двоичной арифметики получается результат, в который надо вводить коррекцию. Рассмотрим это подробнее.

Уже отмечалось, что каждая цифра десятичного числа может быть представлена кодом от 0000 до 1001, поэтому если при сложении разряда j двоично-десятичного числа результат меньше, либо равен 9, то коррекции не требуется, так как двоично-десятичный код результата полностью совпадает с его двоичным кодом.

Пример.

Zj=Xj+Yj

= 3(10)+5(10), где j – номер разряда десятичного числа

Если при сложении j-разрядов чисел результат Zj

будет больше или равен 10, то требуется коррекция результата. Рассмотрим, как машина может идентифицировать эту ситуацию. Существуют два варианта.

Вариант 1.                 Zj=10...15 = (1010...1111)

Здесь требуется коррекция, т.е. перенос 1 в старший (j+1) десятичный разряд. Необходимость коррекции в этом случае ЭВМ узнает по чисто формальным признакам:

Эту ситуацию можно описать логическим выражением:



Пример.

Zj=Xj+Yj

= 5(10)+7(10) , где j – номер разряда десятичного числа.

Перенос из разряда j означает в десятичной системе счисления, что

. В то же время в двоичной системе счисления перенос 1 из младшей тетрады в старшую означает, что
. Следовательно, при коррекции имеет место соотношение

Zjкор = Zj - 10(10) + 16(10) = Zj + 6(10).

Тогда в рассмотренном выше примере

Вариант 2.                 Zj=16,17,18 = (8+8, 8+9, 9+9)

В этом случае из младшей тетрады в старшую происходит перенос 1 или 16(10). Но в десятичной системе счисления переносится в старший разряд только 10. Следовательно, для компенсации в младший разряд следует прибавить 6.


Пример.

Zj=Xj+Yj

= 8(10)+9(10) = 17(10), где j – номер разряда десятичного числа.



Таким образом, можно сформулировать правило, по которому следует осуществлять коррекцию каждого десятичного разряда результата:

если при сложении многоразрядных двоично-десятичных чисел возник перенос из разряда или f=1, то этот разряд требует коррекции (прибавления 6(10)). При этом корректируются все тетрады последовательно, начиная с младшей.

Пример.

Z = X + Y = 927 + 382 = 1309.



При практической реализации двоично-десятичной арифметики поступают несколько по-другому.

Алгоритм выполнения операции состоит в следующем:

1.   Одно из слагаемых представляется в коде с избытком 6, т.е. к каждой тетраде двоично-десятичного числа добавляется число 0110. Избыток не обязательно добавлять к одному из слагаемых. Его можно добавить к результату сложения обоих модулей.

2.   Сложение двоично-десятичных модулей выполняется по правилам двоичной арифметики.

3.   Если при сложении тетрад получается результат Zj больше или равный 10, то автоматически вырабатывается перенос в следующий разряд (тетраду), поскольку фактически Zj³16. В этом случае результат в данной тетраде получается в естественном двоично-десятичном коде 8421 и коррекции не требуется. Однако, если избыток добавлять к результату сложения модулей, а не к одному из слагаемых, то при выяснении необходимости коррекции следует учитывать переносы как при сложении модулей, так и при добавлении избытка.

4.   Если при сложении в каких-либо тетрадах переносы отсутствуют, то для получения правильного результата из кодов этих тетрад необходимо вычесть избыток 6. Это можно сделать двумя способами:

  • просто вычесть число 0110(2) = 6(10);


  • сложить с дополнением до 16(10) , т.е. с числом 10(10)

    = 1010(2).


  • Возникшие при этом межтетрадные переносы не учитываются.

    На практике реализуют второй способ.

    Пример.

    Z = X + Y = 132 + 57 = 189.





    Перед сложением операнды выравниваются по крайней правой тетраде. Теперь надо к Z’ добавить избыток (6(10)):



    Такой же результат получится, если с избытком +6 взять один из операндов (X или Y). Тогда к результату избыток прибавлять не нужно.

    В данном примере при вычислении Z6’ не было переносов из каких-либо тетрад, поэтому необходима коррекция каждой тетрады суммы Z6’. Коррекция производится путем прибавления к каждой тетраде числа 10(10)= 1010(2):



    Пример.

    Z = X + Y = -93(10) - 48(10)

    = -(93+48)(10) = -141(10).



    Перед сложением операнды выравниваются по крайней правой тетраде. После этого к Z необходимо добавить избыток (6(10)):



    Такой же результат получится, если с избытком +6 взять один из операндов (X или Y). Тогда к результату избыток прибавлять нет необходимости. В данном примере из двух тетрад переносы существуют, поэтому необходима коррекция только старшей тетрады (из нее нет переноса):



    Пример.

    Z = X + Y = 99(10) + 99(10)

    = 198(10).



    При сложении модулей возникли переносы. Добавим избыток:



    При добавлении избытка 6 переносов не было, однако они имели место при сложении модулей. Их следует учитывать при оценке необходимости коррекции, поэтому, в данном случае, коррекция требуется только для старшей тетрады:




    Содержание раздела