- •Компьютерная арифметика и алгоритмическое моделирование арифметических операций
- •Введение
- •Глава 4, подготовленная доцентом о.П. Шафеевой, посвящена вопросам разработки алгоритмических моделей выполнения арифметических операций и моделирования на пэвм спроектированных алгоритмов.
- •Основы двоичной компьютерной арифметики
- •1.1. Позиционные системы счисления
- •Десятичная позиционная система счисления
- •Двоичная позиционная система счисления
- •1.1.3. Восьмеричная позиционная система счисления
- •1.1.4. Шестнадцатеричная позиционная система счисления
- •Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую
- •1.2.1. Перевод целых чисел
- •1.2.2. Перевод правильных дробей
- •1.2.3. Перевод неправильных дробей из одной системы счисления в другую
- •1.2.4. Частный случай перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •1.2.5. Перевод чисел из одной системы счисления в другую с использованием промежуточной двоично-десятичной системы
- •1.3. Представление чисел с фиксированной запятой (точкой)
- •1.4. Представление чисел с плавающей запятой (точкой)
- •1.5. Коды двоичных чисел
- •1.5.1. Прямой код
- •1.5.2. Обратный код
- •1.5.3. Модифицированный обратный код
- •1.5.4. Дополнительный код
- •1.5.5. Модифицированный дополнительный код
- •2. Выполнение арифметических операций с двоичными числами
- •2.1. Сложение (вычитание) двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.1.1. Алгебраическое сложение чисел в дополнительном коде
- •2.1.2. Алгебраическое сложение чисел в обратном коде
- •2.1.3. Переполнение разрядной сетки при сложении чисел
- •2.2. Сложение (вычитание) двоичных чисел с плавающей запятой
- •2.2.1. Метод ускоренного сложения двоичных чисел с запоминанием переносов
- •2.3. Умножение двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.4. Машинные технологии выполнения операции умножения двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.5. Умножение двоичных чисел с плавающей запятой
- •2.6. Методы ускоренного выполнения операции умножения двоичных чисел
- •2.6.1. Метод пропуска такта суммирования
- •2.6.2. Метод анализа сомножителей
- •2.6.3. Метод расшифровки и одновременного умножения на два разряда множителя
- •2.6.4. Метод ускоренного умножения Мак-Сорли
- •2.6.5. Метод ускоренного умножения Лемана
- •2.6.6. Метод умножения с расшифровкой пар разрядов множителя и запоминанием переносов
- •2.7. Деление двоичных чисел с фиксированной запятой
- •2.8. Деление двоичных чисел с плавающей запятой
- •3. Основы десятичной компьютерной арифметики
- •3.1. Машинное кодирование десятичных чисел
- •3.2. Выполнение арифметических операций с десятичными числами
- •3.2.1. Сложение десятичных чисел в эвм
- •3.2.2. Умножение десятичных чисел в эвм
- •3.2.3. Ускорение умножения в -кодах
- •Деление десятичных чисел в эвм
- •4. Алгоритмические модели выполнения арифметических операций
- •4.1. Проектирование универсального алгоритма перевода чисел в разные системы счисления
- •4.2. Моделирование алгоритма сложения двоичных чисел
- •Различные случаи ненормализованных мантисс
- •4.3. Проектирование алгоритма умножения чисел
- •4.5. Проектирование алгоритма деления чисел
- •4.7. Разработка алгоритма вычисления квадратного корня
- •Компьютерная арифметика и алгоритмическое моделирование арифметических операций
1.2.2. Перевод правильных дробей
Пусть – правильная дробь, записанная в системе счисления с основанием . Пусть – основание другой системы счисления, записанное в исходной -ичной системе счисления, причем .
Требуется перевести правильную дробь из системы счисления с основанием в систему счисления с основанием , т.е. .
Предположим, что изображение правильной дроби в -ичной системе счисления найдено и имеет следующий вид:
, (1.4)
где -ичные цифры, а 10 – основание системы счисления, т.е. .
Заменяя входящие в правую часть равенства (1.4) числа и 10 их -ичными изображениями и , получим
. (1.5)
Умножая обе части равенства (1.5) на , имеем
. (1.6)
Целая часть числа (1.6) равна , а его дробной частью является
.
Умножая новую дробь на , получим число, целая часть которого равна , а дробная часть имеет вид
.
Повторяя описанный процесс умножения нужное количество раз, легко найти одну за другой (в -ичной записи) -ичные цифры, начиная со старшей, необходимые для изображения числа с заданной точностью.
Из сказанного следует общее правило перевода правильных дробей из одной позиционной системы счисления в другую для любых оснований и .
Правило перевода. Путем последовательного умножения числа и дробных частей образующихся произведений на получают в виде целых частей этих произведений -ичные записи -ичных цифр (начиная со старшей), необходимых для изображения правильной дроби в системе счисления с основанием . Умножение выполняется в исходной, т.е. в -ичной системе счисления до тех пор, пока не будет получена заданная точность перевода либо дробная часть произведения не станет равной нулю.
Пример.
Пусть .
Требуется перевести правильную десятичную дробь в двоичную систему счисления, т.е. найти число .
Целая Дробная
часть часть
-
0
х
,6875
2
х
1,3750
2
0
х
,7500
2
1
х
,5000
2
1,
0000
Двоичная запись десятичной правильной дроби имеет следующий вид: .
Проверка правильности перевода:
.
Пример.
Пусть .
Требуется перевести десятичную дробь в восьмеричную систему счисления, т.е. найти число .
Целая Дробная
часть часть
-
0
х
,6875
8
5
х
,5000
8
4,
0000
Восьмеричная запись десятичной правильной дроби имеет следующий вид: .
Проверка правильности перевода:
.