Lezione 20Formati delle istruzioni e aritmetica intera

Data: 5 dicembre 2016 · Durata: 2:14:48
Fonte: Videolezione: Architettura degli Elaboratori, UniPD, a.a. 2016-17 (canale ufficiale Math UniPD)

Argomenti trattati

• 1:02 — Esempi di indirizzamento (Pentium): indice scalato; indirizzo logico e lineare (6:01)
• 7:02 — Formato delle istruzioni: campi e lunghezze
• 23:02 — Esempi: PDP-8, PDP-10, VAX, Pentium, MIPS
• 46:02 — Unità aritmetico-logica
• 50:02 — Interi senza segno e in modulo e segno
• 54:00 — Complemento a 2; regola rapida per l'opposto (1:09:01); esercizio su 4 bit (1:22:01)
• 1:32:02 — Somma, sottrazione e overflow in complemento a 2
• 1:45:00 — Moltiplicazione senza segno e in complemento a 2; esempio $11 \times 13$ (1:59:01)
• 2:09:01 — Numeri reali in virgola fissa: $9{,}625 = 2^3 + 2^0 + 2^{-1} + 2^{-3}$

Teoria

• Formato delle istruzioni e modalità di indirizzamentoModalità di indirizzamento (immediato, diretto, indiretto, a registro, indiretto a registro, con spiazzamento, relativo al PC, indicizzato e scalato, a pila) con indirizzo effettivo ed esempi; formati fissi e variabili; i formati R, I e J di MIPS e il formato a 32 bit di ARM con il calcolo dei campi.Formato delle istruzioni e modalità di indirizzamento →
• Unità aritmetico-logica (ALU)Ruolo dell'ALU, ingressi, uscite e flag; ALU a 1 bit con AND, OR e sommatore selezionati da un multiplexer; estensione a 32 bit, sottrazione, confronto set-less-than e rilevazione dello zero e dell'overflow; tabella dei segnali di controllo; unità di moltiplicazione e virgola mobile.Unità aritmetico-logica (ALU) →
• Rappresentazione dei numeri interi con segnoInteri con segno su n bit: modulo e segno, complemento a 1, complemento a 2 ed eccesso K; intervalli rappresentabili, calcolo dell'opposto, estensione del segno.Rappresentazione dei numeri interi con segno →
• Aritmetica binariaSomma e sottrazione in binario, overflow per senza segno (riporto) e per complemento a 2 (segni), flag del processore, moltiplicazione per somme e scorrimenti, algoritmo di Booth, divisione, shift logici e aritmetici.Aritmetica binaria →
• Numeri in virgola mobile IEEE 754Virgola fissa e virgola mobile; formato IEEE 754 a 32 e 64 bit (segno, esponente in eccesso 127, mantissa con 1 implicito); conversioni svolte nei due versi; valori speciali, denormalizzati, intervallo, precisione e arrotondamento.Numeri in virgola mobile IEEE 754 → — paragrafo "Virgola fissa e virgola mobile"

Esercizi

• Esercizio 1 · conversioni in complemento a 2 su 4 bit
• Esercizio 2 · moltiplicazione 11 per 13 su 4 bit