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1-Rechnerarchitekturen-2.md

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Wie wird eine BCD-Zahl dargestellt?

Jeder Ziffer im Dezimalsystem wird als 4-bit-Zahl dargestellt. (Beispiel 8539 = 1000 0101 0011 1001)

Wie können negative Zahlen dargestellt werden?

  • Vorzeichenbehafteter Wert: erstes Bit 0 für positive, 1 für negative Zahlen
  • 1er-Komplement: alle Bits umkehren
  • 2er-Komplement: alle Bits umkehren, eins hinzuaddieren
  • Exzesscode: Versatz um +n (häufig um 127)

Welche Gleitkommazahlen gibt es nach IEEE 754?

  • einfache Genauigkeit: 32 Bits (1 Vorzeichen, 8 Exponent, 23 Mantisse)
  • doppelte Genauigkeit: 64 Bits (1 Vorzeichen, 11 Exponent, 52 Mantisse)

Wie wird eine Fliesskommazahl in IEEE 754 dargestellt?

  • Vorzeichen ermitteln, 1 für negative, 0 für positive Zahl
  • die Zahl durch Multiplikation bzw. Division mit 2^n in das Intervall [1;2[ bringen (normalisieren)
  • den (positiven oder negativen!) Exponenten n mit Excess127 normalisieren (127 addieren)
  • von der normalisierten Zahl 1 abziehen (redundant, da immer eine 1 vorne steht)
  • die Mantisse aus der Summe von 1/2+1/4+...+1/2^n darstellen und bei den entsprechenden Stellen die Bits auf 1 setzen
  • Vorzeichen, Exponent und Mantisse binär auflisten
  • die Binärzahlen zu je 4 Bits gruppieren

Wie ermittelt man eine Fliesskommazahl anhand der IEEE-754-Darstellung?

  • jede Ziffer der hexadezimalen Zahl mit vier Bits im Binärcode darstellen
  • die Bitreihe aufteilen
    • Erstes Bit: Vorzeichen
    • die nächsten 8 (single) bzw. 11 (double) Bits: Exponent
    • die letzten 23 (single) bzw. 52 (double) Bits: Mantisse
  • die Mantisse aufsummieren
    • Erstes Bit = 1/2
    • Zweites Bit = 1/4
    • n-tes Bit = 1/2^n
  • die Mantisse mit 1 addieren (bei der Konvertierung weggelassen, da redundant)
  • den Exponent bestimmen und 127 davon subtrahieren (Excess127)
  • den Wert ausrechnen
    • Mantisse * 2^Exponent
    • Vorzeichen nicht vergessen

Mit welcher Schaltung lassen sich AND, OR und NOT realisieren?

  • AND: zwei serielle Schalter
  • OR: zwei parallele Schalter
  • NOT: ein Öffner

Wie lauten die DeMorganschen Gesetze?

  • !(A || B) == !A && !B
  • !(A && B) == !A || !B

Wie lassen sich Schaltung nur mit NANDs und NORs bauen?

  • NOT = NOR oder NAND mit gleichen Eingängen
  • AND = 2 NAND (hinterinandergeschaltet)
  • AND = 3 NOR (jeder Eingang negiert und dann verknüpft)
  • OR = 2 NOR (hinterinandergeschaltet)
  • OR = 3 NAND (jeder Eingang negiert und dann verknüpft)