Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
3699.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
13.11.2022
Размер:
365.2 Кб
Скачать

4

Системы счисления и формы представления чисел

Информация в ЭВМ кодируется, как правило, в двоичной или в двоичнодесятичной системе счисления.

Система счисления – это способ наименования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. Символы, используемые для записи чисел, называются цифрами. Множество цифр образует алфавит системы счисления. Часто в алфавит входит и знак “,” (запятая).

Взависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на

позиционные и непозиционные.

Внепозиционной системе значение цифры не зависит от её положения в записи числа. К таким системам счисления относится, например, римская система счисления, в которой в числе XXXII (тридцать два) вес цифры X в любой позиции равны просто десяти.

Система счисления называется позиционной, если одна и та же цифра имеет различные значения, определяемые позицией цифры в последовательности цифр, изображающей число. Количество (Р) различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления. Значения цифр лежат в пределах от 0 до Р-1. Примером позиционной системы счисления может служить привычная нам арабская десятичная система.

Позиционные системы счисления

Любое число C в позиционной системе счисления с основанием Р может быть представлено в виде полинома:

C = Cn Pn +Cn-1 Pn-1 +…+C1 P1 +C0 P0 +C-1 P-1 +…+C-m P-m,

где в качестве Ci могут стоять любые из Р цифр алфавита, а нижние индексы определяют местоположение цифры в числе (разряд):

положительные значения индексов – для целой части числа (n разрядов);

отрицательные значения – для дробной (m разрядов).

В вычислительных системах применяются две формы представления чисел:

естественная форма, или форма с фиксированной запятой (точкой);

нормальная форма, или форма с плавающей запятой (точкой).

1. С фиксированной запятой все числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением запятой, отделяющей целую часть от дробной.

5

C = Cn Cn-1 …C1 C0, C-1 C-2 … C-m.

Запятая опускается, если дробная часть отсутствует. Позиции цифр в такой записи называются разрядами. Разряды нумеруются влево от запятой, начиная с нуля: 0-й,1-й,...(n-1)-й, n-й; и вправо от запятой: 1-й, 2-й,...(m-й).

Значение Ci цифры ci в позиционных системах счисления определяется номером разряда:

Ci = сi Pi.

Величина Pi называется весом, или значением, i-го разряда. В позиционной системе счисления вес каждого разряда отличается от веса (вклада) соседнего разряда в число раз, равное основанию системы. В десятичной системе счисления цифры 1-го разряда – единицы, 2-го – десятки, 3-го – сотни и т.д.

Примеры:

1. Десятичная система счисления. Р = 10.

Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

723,1910 = 7 × 102 + 2 × 101 + 3 × 100 + 1 × 10-1 + 9 × 10-2 . 2. Двоичная система счисления. Р = 2.

Цифры: 0, 1.

10110,112 = 1 × 24 + 0 × 23 + 1 × 22 + 1 × 21 +0 × 20 + 1 × 2-1 + 1 × 2-2. 3. Восьмеричная система счисления. Р = 8.

Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

123,158 = 1 × 82 + 2 × 81 + 3 × 80 + 1 × 8-1 + 5 × 8-2 . 4. Шестнадцатеричная система счисления. Р = 16.

Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, С, D, Е, F. 1СF,5Е2 = 1 × 162 + С × 161 + F × 20 + 5 × 16-1 + Е × 16-2.

Эта форма наиболее проста, естественна, но имеет небольшой диапазон представления чисел и поэтому не всегда приемлема в вычислениях.

2. С плавающей запятой каждое число изображается в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, а вторая порядком, причём абсолютная величина мантиссы должна быть меньше 1, а порядок – целым числом. В общем виде число в форме с плавающей запятой может быть представлено так:

N = ± M P ± r,

где M – мантисса числа (|М| <1);

r – порядок числа (r – целое число); P – основание системы счисления.

Пример. Приведём несколько равенств: левая часть равенства – число в естественной форме, правая часть – в нормальной форме. Для записи естественной

6

формы используются 5 разрядов в целой части и 5 разрядов в дробной части.

721,355 = 0,721355 × 103;

0,00328 = 0,328 × 10-2;

–10301,2026 = –0,103012026 × 105.

Нормальная форма представления имеет огромный диапазон отображения чисел и является основной в современных ЭВМ.

Системы счисления, используемые при работе с ЭВМ

В вычислительной технике применяют позиционные системы счисления с недесятичным основанием: двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную и др. Для обозначения используемой системы счисления числа заключают в скобки и индексом указывают основание системы:

(15)10 , (1011)2 , (735)8 ,(1EA9F)16.

Иногда скобки опускают и оставляют только индекс:

1510 ,10112 ,7358 , 1EA9F16.

Ещё один способ обозначения систем счисления – при помощи латинских букв, добавляемых после числа.

В – двоичная (binary);

D – десятичная (decimal); Q – восьмеричная (octal);

Н – шестнадцатеричная (hex).

Пример:

15D; 1011 В; 735Q; 1EA9FH.

Двоичная система счисления.

Основание Р = 2. Алфавит включает две двоичные цифры: 0, 1. C = Cn Cn-1 …C1 C0 C-1 C-m есть сумма степеней числа Р = 2,

C= Cn × 2n +Cn-1 × 2n-1 +…+ C1 × 21 + C0 × 20 +C-1 × 2-1 +…+ C-m × 2

Пример:

Любое число

-m .

101011,112 = 1 × 25 + 0 × 24 + 1 × 23 + 0 × 22 +1 × 21 + 1 × 20 +1 × 2-1 + 1 × 2-2 = 32 + 8 + 2 + 1 + 0,5 + 0,25 = 43,7510.

Веса разрядов в двоичной системе счисления равны 1, 4, 8, 16,... влево от за-

пятой и 0,5; 0,25; 0,125; 0,625;... вправо от запятой.

Шестнадцатеричная и восьмеричная системы счисления используются при составлении программ на языке машинных кодов для более короткой и удобной записи двоичных кодов – команд, данных, адресов и операндов.

7

Для изображения цифр, больших 9, в шестнадцатеричной системе счисления применяются латинские буквы A, B, C, D, E, F. Изображения первых шестнадцати чисел в десятичной, двоичной и шестнадцатеричной системах счисления приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Представление чисел в различных системах счисления

Десятичная

Двоичная

Восьмеричная

Шестнадцатеричная

 

 

 

 

1

1

1

1

 

 

 

 

2

10

2

2

 

 

 

 

3

11

3

3

 

 

 

 

4

100

4

4

 

 

 

 

5

101

5

5

 

 

 

 

6

110

6

6

 

 

 

 

7

111

7

7

 

 

 

 

8

1000

10

8

 

 

 

 

9

1001

11

9

 

 

 

 

10

1010

12

А

 

 

 

 

11

1011

13

В

 

 

 

 

12

1100

14

С

 

 

 

 

13

1101

15

D

 

 

 

 

14

1110

16

Е

 

 

 

 

15

1111

17

F

 

 

 

 

16

10000

20

10

 

 

 

 

17

10001

21

11

 

 

 

 

Двоично-десятичная система счисления получила большое распространение в современных ЭВМ ввиду лёгкости перевода в десятичную систему и обратно. Она используется там, где основное внимание уделяется не простоте технического построения машины, а удобству работы пользователя. В этой системе счисления все десятичные цифры отдельно кодируются четырьмя двоичными цифрами.

Пример:

1.Перевести число 970310 в двоично-десятичную систему счисления.

970310 = 1001 0111 0000 00112-10.

2.Перевести число 101000001112-10 в десятичную систему счисления. Разбиваем число на группы по четыре цифры и переводим по таблицы из

двоичной в десятичную:

101000001112-10 = 101 0000 01112-10 = 50710.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]