3.6 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. Машинное слово технический термин, означающий 16 бит или 2 байта одновременно. Двойное слово – 4 байта, расширенное слово – 8 байт.

С тарший 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 – порядком q

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 – floating point unit). 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 ASCII и 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.

Все процессы в природе сопровождаются сигналами. Зарегистрированные сигналы образуют данные. Отформатированные данные – сообщения преобразуются, транспортируются и потребляются с помощью методов. При взаимодействии данных и адекватных им методов образуется информация. Информация – это динамический объект, образующийся в ходе информационного 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, называемая двоичным кодом. Элементарной единицей представления данных называется – бит, далее идут байт, слово, двойное слово.

Вопросы и задания

1. Как вы понимаете термин «средства массовой информации»? Что это?

2. Являются ли данные товаром? Могут ли методы быть товаром?

3. Что происходит с информацией по окончании информационного процесса?

4. Перечислите основные составляющие информационного процесса.

5. Что такое позиционная система счисления? Дайте примеры таких систем.

6. Какое число является основанием десятичной, двоичной системы счисления?

7. Перевести число из одной системы счисления в другую:

2₁₀ = Х₂, 1011₂ = Х₁₀, 16₁₀ = Х_2, 1011,1₂ =Х₁₀