19. Кодування алфавітно-цифрової інформації. Двійково-кодовані десяткові числа.

Кодування алфавітно-цифрової інформації

Двійково-кодовані десяткові числа

Вище було показано представлення в комп’ютері даних у двійковій системі числення. Далі розглянемо, як ці внутрішні дані можуть бути перетворені у форму, яка піддається інтерпретації людиною.

Двійково-кодоване десяткове число - це десяткове число, кожна цифра якого пред­ставлена в двійковій формі. Одна з перших числова система кодування десяткових чисел двійковим кодом (Binary-coded decimal - BCD) була використана в великих і середнього розміру комп’ютерних системах фірми IBM. Система BCD кодує кожну цифру десят­кового числа 4-розрядним двійковим кодом. Коли використовується 8-розрядне число, тобто байт, то старші 4 біти називають зоною, а молодші - цифрою. Ця домовленість прийшла з часів перфокарт, де кожна колонка карти могла мати “зональний отвір” в од­ній з двох верхніх стрічок і “цифровий отвір” в одній з десяти нижніх стрічок. Старші чотири розряди в байті BCD використовуються для представлення знаку, який може мати одне з трьох значень: число без знаку представляється кодом 1111; додатне число представляється кодом 1100; від’ємне число представляється кодом 1101. Кодування для двійково-кодованих десяткових чисел показане в табл. 2.8.

Цифра	Код BCD
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	0111
8	1000
9	1001
Зони
1111	Без знаку
1100	Додатне
1101	Від’ємне

Як видно з таблиці, шість можливих двійкових значень (від 1010 до 1111) не викорис­товуються. Хоча втрачається приблизно 40 % можливих значень, але набуваються значні переваги в точності. Наприклад, десяткове число 0.3, перетворене в двійковий код та об­межене 8-розрядною сіткою, при зворотному перетворенні має значення 0.296875, тобто похибка складає приблизно 1.05 %. В коді BCD число запам’ятається безпосередньо як 1111 0011, не допускаючи жодної помилки.

Цифри в коді BCD займають лише чотири розряди, тому можна зберегти місце і спростити обчислення, розмістивши поряд числа з одним знаком. Цей процес назива­ється пакуванням, а сформовані числа - пакованими десятковими числами.

Приклад:

Подамо число -1265 трьома байтами, використовуючи паковані цифри коду BCD.

Зонне десяткове кодування для числа 1265 є наступним:

1111 0001 1111 0010 1111 0110 1111 0101

Після пакування отримаємо:

1. 0010 0110 0101

Додавши знак після цифри молодшого розряду і заповнивши цифру старшого роз­ряду одиницями до 3 байтів, отримаємо:

1111 0001 001001100101 1101.

Код BCD (або його ііце називають кодом 8421) знайшов найбільше поширення в об­числювальній техніці. Цей код зручний для виконання перетворення з десяткової сис­теми у двійкову і навпаки. Цей код адитивний, тобто сума представлення двох цифр є кодом їх суми.

Разом з тим, використання цього коду пов’язане з труднощами пошуку переносу в наступний десятковий розряд і важкістю переходу до оберненого та доповняльного коду для десяткових чисел. Це пояснюється тим, що код 8421 не є самодоповнюючим, тобто інверсія його двійкових цифр не дає коду доповнення десяткової цифри до 9. В табл. 2.9 наведено інші широко вживані двійково-десяткові коди, а саме код з надлишком 3 та код з 5. Можна побудувати й інші двійково-десяткові коди, наприклад 2421, 5121 тощо.

Десяткові цифри	Код з надлишком 3	Код 2 з 5
0	0011	11 000
1	0100	00 011
2	0101	00 101
3	0110	00 110
4	0111	01 001
5	1000	01 010
6	1001	01 100
7	1010	10 001
8	1011	01 001
9	1100	10 00

Код з надлишком 3 зручний при виконанні арифметичних операцій над десятковими цифрами, оскільки він є самодоповнюючим. Крім того, легко визначається перенос, так як сума двох доданків, кожне з яких береться з надлишком 3, вийде з надлишком б, що виключає лишні кодові комбінації. Для отримання правильного коду суми з отриманого результату відкидається 3. У деяких випадках для використання суттєво, що код нуля містить 1 і тому легко відрізнити наявність коду нуля від пропадання коду цифри. Код з надлишком 3 не дуже зручний для перетворення чисел з однієї системи числення в іншу. В коді 2 з 5 десяткові цифри зображаються п’ятьма розрядами, причому кожне значення містить дві 1. Ця надлишковість використовується для контролю правильності передачі цифри. Будь-яка помилка в одному розряді перетворює 0 в 1 або 1 в 0, в результаті ви­йде більше або менше двох 1, що вкаже на помилку. При одночасній появі двох помилок можливі випадки, коли їх можна не знайти (якщо 0 в одному розряді перетворюється в 0,а в іншому розряді 1 в 0).