Rechnerorganisation 12. Vorlesung Mathematische Grundlagen (1) Boolesche Algebren: BMA, BAA (2,3) Kombinatorische Schaltungen (4,5) Automaten (6,7) Sequentielle Schaltungen (8) Programmierbare Strukturen (9) Rechneraufbau und ~funktion (10,11) Informationskodierung (12,13,14) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 1
Architekturmerkmale Register, Speicher Operationen Adressierungsarten Datentypen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 2
x86 Architektur Registersatz H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 3
x86 Architektur Flags H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 4
x86 Ausgewählte Befehle Operationen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 5
x86 Ausgewählte Befehle H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 6
x86 Ausgewählte Befehle keine Flag- Beeinflussung bei Transport- und Sprung- Befehlen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 7
8086 Adressierungsarten Unmittelbare Adressierung (kein Speicherzugriff) Direkte Registeradressierung (kein Speicherzugriff) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 10
8086 Adressierungsarten Direkte Speicheradressierung [...] Inhalt von Indirekte Speicheradressierung H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 11
Indizierte Adressierung 8086 Adressierungsarten Basisadressierung H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 12
Basisindizierte Adressierung 8086 Adressierungsarten H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 13
Rechnerorganisation 12. Vorlesung Mathematische Grundlagen (1) Boolesche Algebren: BMA, BAA (2,3) Kombinatorische Schaltungen (4,5) Automaten (6,7) Sequentielle Schaltungen (8) Programmierbare Strukturen (9) Rechneraufbau und ~funktion (10,11) Informationskodierung (12,13,14) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 14
Architekturmerkmale Register, Speicher Operationen Adressierungsarten Datentypen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 15
Architekturmerkmale Datentypen Daten eines Typs sind gleich bezüglich: Ausführbare Operationen Struktur Interpretation Wertebereich Beispiele: ASCII, BCD, REAL (FP) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 16
Datenkodierung Daten alphanumerische Zeichen Zahlen ASCII-Kode: H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 18
Zeichenkodierung - ASCII Buchstaben H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 19
Zeichenkodierung - ASCII Ziffern H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 20
Zeichenkodierung - ASCII Sonderzeichen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 21
Zeichenkodierung - ASCII Steuerzeichen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 22
Zeichenkodierung - Unicode internationaler Standard (seit Oktober 1991) für jedes sinntragende Schriftzeichen oder Textelement aller bekannten Schriftkulturen und Zeichensysteme ein digitaler Code festgelegt wird ständig um Zeichen weiterer Schriftsysteme ergänzt ursprünglich mit 16 Bit definiert (2 16 = 65.536 Elemente) ab Unicode 2.0 (Juli 1996) auf 17 Unicode-Blöcke zu je 65.534 Elementen definiert (insgesamt 1.114.112 Codepunkte) kodiert in UTF-8 U+0000 bis U+10FFFF 8-Bit UCS Transformation Format, wobei UCS wiederum Universal Character Set www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 23
Zeichenkodierung - Unicode U+0000 U+007F U+0080 U+07FF U+0800 U+FFFF U+10000 U+10FFFF www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 24
Zeichenkodierung - Unicode Kodierung in UTF-8 (Beispiele) Unicode-Zeichen in MS-Word darstellen: Zeichen als U+xxxxx eingeben, markieren, ALT+C www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 25
Zeichenkodierung - Unicode H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 26
Zeichenkodierung - Unicode 17 Ebenen (0.. 10H) je 2 16 = 65.536 mögliche Codierungen (0000.. FFFFH) FFFEH und FFFFH nicht für die Kodierung benutzt ergibt 17 * 65.534 = 1.114.078 mögliche Zeichen (Codepoints) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 27
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele Unicode 1.0: ASCII American Standard Code for Information Interchange (17. Juni 1963, 1967, 1968) www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 28
Zeichenkodierung - Unicode www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 29
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele Unicode 1.0: Arabische Schrift www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 30
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele Unicode 3.1: Notenschrift www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 31
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele Unicode 5.0: Keilschrift www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 32
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele Unicode 8.0: Cherokee-Silbenschrift www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 33
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele Unicode 8.0: Cherokee-Silbenschrift ALT + C www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 34
Zeichenkodierung - Unicode UTR... Unicode Technical Report www.unicode.org H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 35
Zeichenkodierung - Unicode Beispiele UTR#50: Unicode vertical text layout Japanese vertical text Western vertical text www.unicode.org H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 36
Zeichenkodierung - Unicode www.unicode.org H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 37
Zeichenkodierung - Unicode oder Freies Wort, 05.01.2018 H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 38
Datenkodierung Daten alphanumerische Zeichen Zahlen BCD vorzeichenbehaftete Zahlen 2K-Zahlen Gleitkomma-Zahlen H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 39
Zahlenkodierung - BCD BCD Binary Coded Decimals H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 40
Zahlenkodierung - BCD BCD Binary Coded Decimals 2 3 =8 2 2 =4 2 1 =2 Nicht genutzte Leuchtflächen, weil: Ziffern 10h: 0, 1, 2 Ziffern 1h: 0.. 9 Ziffern 10min: 0.. 5 Ziffern 1 min: 0.. 9 2 0 =1 Im Beispiel: 10h (1)+ 6h (2+4) + 20min (2) + 9min (8+1)=16:29 Uhr Beispiel für eine Ziffer: 0 1 0 1 2 3 =8 2 2 =4 2 1 =2 2 0 =1 0 x 8 + 1 x 4 + 0 x 2 + 1 x 1 0 + 4 + 0 + 1 = 5 H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 41
Zahlenkodierung - BCD BCD Binary Coded Decimals (siehe Arbeitsblätter S. 29) Tetraden Pseudotetraden H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 42
Zahlenkodierung - BCD direkter BCD Code Aiken Code 3xS Code Pseudotetraden H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 43
Zahlenkodierung - BCD Gray-Code Dezimalzähler: Kodierung wie in Arbeitsblättern Bilder: Hexadezimal-Zähler, (keine Pseudotetraden) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 44
Zahlenkodierung BCD Gray-Code Ein Gray-Code Absolutwertgeber mit 13 Bit www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 45
Zahlenkodierung - BCD Gray-Code 12 2 13 = 8.192 0 www.wikipedia.de H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 46
Zahlenkodierung - BCD Operationen Addition + Korrektur H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 47
Zahlenkodierung Integer-Zahlen Frage: wie können negative Integer-Zahlen im Dualsystem dargestellt werden, ohne zusätzliche Zeichen wie + oder zu nutzen Vorzeichen-Betragszahlen 1K-Zahlen 2K-Zahlen (fast ausschließlich verwendet) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 48
Zahlenkodierung vz-betragszahlen Vorzeichen-Betragszahlen (siehe Arbeitsblätter S. 30) Vorzeichen + Betrag H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 49
Zahlenkodierung 2K-Zahlen Konegative Zahlen (siehe Arbeitsblätter S. 30) Ergänzung zu 2 n bzw. 2 n -1 H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 50 z n + z n =2 n
Zahlenkodierung 2K-Zahlen Bildung der 2K-Zahlen (a) Subtraktion von 2 n : z n = 2 n z n (b) 1K-Zahl (Negation) + 1: z n = 2 n 1 z n +1 (c) beginnend von rechts die erste 1 suchen, diese bleibt stehen, alle Ziffern links davon invertieren H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 51
Zahlenkodierung 2K-Zahlen Operationen (siehe Arbeitsblätter S. 30) z n1 > z n2, z n1 + z n2 =s n, z n1 - z n2 = d n 2K: z n1 + z n1 =2 n H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 53
Zusammenfassung Zahlenbereiche für 1Byte (=8Bit) ASCII: 0... 9 Direkt BCD: 0... 99 VZ-Betragszahlen: -127... +127 (+0-0) 2K-Zahl: -128... +127 1K-Zahl: -127... +127 (+0-0) H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 54
Zusammenfassung Binärkode 0011 0110 interpretierbar als ASCII: Zeichen 6 BCD (direkt): Zahl 36 (3xS): Zahl 03 (Gray): Zahl 24 Vorzeichen-BZ: pos. Zahl 54 2K-Zahl: pos. Zahl 54 1K-Zahl: pos. Zahl 54 H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 55
Das war s für heute Viel Spaß beim Wiederholen! Bis nächsten Donnerstag 15.00... H.-D. Wuttke, K. Henke 11.01.2018 www.tu-ilmenau.de/iks 56