D产业的发展 và thao tác bit

Nhân trên con chip không thể nhân

• Bộ xử lý trong Game Boy năm 1989 hoàn toàn không có lệnh nhân. Mọi điểm số, mọi tọa độ cần gấp đôi đều được nhân đôi bằng cách trượt các bit của chúng một vị trí sang trái.
• Một phép trượt tốn một chu kỳ xung nhịp. Phép nhân được xây dựng từ các phép trượt và cộng là cách những trò chơi đó chạy trên vài kilobyte và vài miliwatt.
• Các thủ thuật tương tự kiểm soát các dây đơn lẻ trong thiết bị nhúng: một bit của thanh ghi cho mỗi cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành, được kiểm tra và thiết lập bằng một mặt nạ.
• Bài học này gồm ba loại phép trượt và bốn phép toán mặt nạ, trong chính các chỉ dẫn của đề thi.

Phép trượt logic

• Một phép trượt logic di chuyển mọi bit sang trái hoặc phải một số vị trí và điền các vị trí trống bằng 0.
• LSL #1 di chuyển các bit sang trái và một 0 đi vào bên phải: đối với số không dấu thì là × 2. LSR #1 di chuyển chúng sang phải và một 0 đi vào bên trái: số nguyên ÷ 2.
• Trượt $n$ vị trí nhân hoặc chia cho $2^{n}$. 00001011 (11) sau LSL #1 là 00010110 (22); sau LSR #1 nó là 00000101 (5, phần dư bị mất).

Trượt trái logic (× 2), trượt phải logic (÷ 2) và trượt phải số học (giữ nguyên bit dấu)

Ví dụ giải: khi × 4 ngừng đúng

Phép trượt phải số học

• Một phép trượt phải logic thuần túy đưa số 0 vào bit cao nhất, điều đó sẽ biến một số bổ sung hai âm thành số dương.
• Một phép trượt phải số học sao chép bit dấu vào mỗi vị trí trống, nên số âm vẫn giữ nguyên âm và phép trượt vẫn chia cho 2.
• 10011110 trượt phải số học 3 vị trí là 11110011; 01011100 cho kết quả 00001011.

Phép trượt phải logic và số học trên cùng một byte: chỉ khác nhau ở bit được đưa vào

Phép trượt tuần hoàn

• Một phép trượt tuần hoàn, hay xoay, đưa bit rơi ra khỏi một đầu quay trở vào đầu kia, nên không có bit nào bị mất.
• Phép trượt trái tuần hoàn 1 trên 10000110 cho kết quả 00001101: số 1 dẫn đầu xuất hiện lại bên phải.
• Dịch logic điền bằng số không, dịch toán học điền bằng bit dấu, dịch vòng tròn điền bằng bit vừa rời đi. Đó chính là toàn bộ sự khác biệt giữa ba loại dịch chuyển này.

Ví dụ giải: 240 hay trừ 16?

Mặt nạ bit

• Thiết bị nhúng thường dùng một bit của thanh ghi cho mỗi tín hiệu. Một mặt nạ là một mẫu kết hợp với thanh ghi sao cho chỉ bit được chọn thay đổi.
• Đặt bit $n$: OR với mặt nạ có số 1 ở vị trí $n$. Xóa bit $n$: AND với mặt nạ có số 0 ở đó và 1 ở khắp nơi khác.
• Lật bit $n$: XOR với mặt nạ có số 1 ở đó. Kiểm tra bit $n$: AND với mặt nạ đó, rồi CMP #0: không bằng nhau có nghĩa bit đã được đặt.

Set với OR, clear với AND, toggle với XOR, mỗi phép dùng một mask

Ví dụ giải: các lệnh trên một byte

Giám sát và điều khiển, từng bit một

• Trong thiết bị giám sát, mỗi bit của một thanh ghi tương ứng với một cảm biến có nghĩa là một phép AND AND đơn lẻ kiểm tra xem một cảm biến cụ thể nào đó có đang bật hay không.
• Trong thiết bị điều khiển, một phép OR OR bật bit điều khiển của cơ cấu chấp hành mà không làm ảnh hưởng đến các bit khác, và một phép AND AND tắt nó đi.
• Nó nhanh, sử dụng gần như không bộ nhớ, và một byte chứa tám trạng thái bật/tắt độc lập. Đó chính là lý do mà đề thi yêu cầu giải thích.

Điểm số dễ mất

Bạn đã nắm vững