Типы данных

Основными типами данных в вычислительной технике являются: бит, байт и слово. Компьютеры работают в основном с байтами, которые являются основной операционной единицей компьютерных данных. Машинноеслово(слово) технический термин, означающий 16 бит или 2 байта одновременно. Двойное слово – 4 байта, расширенное слово – 8 байт.

Старший бит (15) Бит Младший бит (0)

1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Байт Байт

С Л О В О

Для представления данных существует три основных формата:

• двоичный с фиксированной запятой;

• двоичный с плавающей запятой;

• двоично-кодированный десятичный (BCD).

Если надо закодировать целое число со знаком, то старший бит регистра (ячейки памяти) используется для хранения знака (0 при положительном знаке числа и 1 при отрицательном) – формат с фиксированной запятой.

Знак числа 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1

Цифры числа

Исходные возможности компьютера позволяют ему работать только с целыми числами, к тому же не самыми большими. Даже в случае 2х байтового слова, мы можем записать максимальное число 65536, учитывая необходимость отображения, как положительных чисел, так и отрицательных получаем только половину всех числовых значений. Способы представления чисел и программное обеспечение позволяют значительно расширить возможности компьютера. Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415926 * 10¹

500 000 = 0,5 * 10⁶

123 456 789 = 0,1 * 10¹⁰

Первая часть числа называется мантиссой - М, а вторая – порядкомq

Для того чтобы оперировать дробными числами или числами очень большой длины, используется понятие плавающей запятой. Плавающая запятая действует по принципу экспоненциального формата – числа вида^­­­­ ­_-⁺M*q^+p

15 14 13 8 7 0

Знак числа (мантиссы)

Знак порядка Модуль Модуль

мантиссы порядка

Необходимо отметить что, вычисления с целыми числами выполняются очень быстро, в то время как вычисления с плавающей запятой в сотни раз медленнее.

Для реализации скоростных вычислений с плавающей запятой применяются числовые сопроцессоры (FPU–floatingpointunit). Данные в нем хранятся в 80-ти разрядных регистрах.

В двоично-кодированном десятичном формате каждая десятичная цифра представляется в виде 4-х битного двоичного эквивалента. Существует две основные разновидности этого формата: упакованный и неупакованный. В упакованном BCD-формате цепочка десятичных цифр хранится в виде последовательности 4-х битовых групп. В неупакованном формате каждая десятичная цифра находится в младшей тетраде байта, а содержимое старшей тетрады определяется используемой ЭВМ конкретной системой кодирования, и в данном случае несущественно.

Аналогичным образом (в виде двоичных чисел) кодируются команды – инструкции на выполнение каких-либо операций со словами данных. Например, трехадресная команда в двухбайтовом формате будет выглядеть следующим образом:

15 12 11 8 7 4 3 0

Код операции Адрес 1-го Адрес 2-го Адрес

операнда операнда результата

Кроме этого, данные бывают в виде строк – непрерывная последовательность бит или байт, символьные данные, поддерживаемые кодом ASCIIи данные типа указатель. Более подробно мы с ними познакомимся после изучения архитектуры компьютера.

Выводы

Знание основных принципов работы компьютера необходимы тем инженерам, которые связали свою карьеру с компьютерными технологиями и телекоммуникационными сетями.

Несмотря на огромный прогресс компьютерных технологий, фундаментальные принципы функционирования компьютера как инструмента для хранения, обработки и передачи информации не изменились.

Информация не может существовать вне взаимодействия объектов и она не теряется ни одним из них в процессе взаимодействия.

Информация устраняет неопределенность, уменьшает хаос и энтропию системы.

Все процессы в природе сопровождаются сигналами. Зарегистрированные сигналы образуютданные. Отформатированные данные –сообщенияпреобразуются, транспортируются и потребляются с помощью методов. При взаимодействии данных и адекватных им методов образуетсяинформация. Информация – это динамический объект, образующийся в ходеинформационного процесса.Информационный процесс состоит из:сбора, хранения, обработки и передачи информации. Для удобства работы с данными их структурируют.

Существуют следующие важнейшие структуры: линейная, табличная и иерархическая.В ЭВМ применяется универсальная система кодирования, называемаядвоичным кодом. Элементарной единицей представления данных называется –бит, далее идутбайт, слово, двойное слово.