1.3. Системи числення
Системою числення називають сукупність прийомів запису чисел. Розрізняють позиційні і непозиційні системи числення.
1.3.1. Непозиційні системи числення
Прикладом непозиційної системи числення є так звані “римські цифри”. У цій системі значення кожного символу не залежить від місця, на якому він знаходиться. Так запис LXXX позначає число 80. Символ X має значення 10 незалежно від його місця у запису.
1.3.2. Позиційні системи числення
Десяткова система числення прийшла в Європу з Індії, де вона зявилася не пізніше VI ст. н. е. В десятковій позиційній системі числення всього 10 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, але інформацію несе не тільки цифра, але й місце (позиція),яке позначене цифрою. У числі 444, наприклад, три однакові цифри відповідають кількості сотень, десятків і одиниць. А от у числі 100 перша цифра 1 позначає число сотень, а дві цифри 0 потрібні лише для визначення позиції цифри 1.
У позиційній системі числення значення цифри в зображенні числа залежить від її позиції при послідовності цифр, що зображують число. Наприклад, запис 5237 у позиційній системі числення означає, що це число містить 7 одиниць, 3 десятки, 2 сотні і 5 тисяч, тобто 5237 - це скорочене позначення виразу
5237=5×103+ 2×102+ 3×101+ 7×100
Число 10, що присутнє у кожному додатку, називають основою системи числення, а саму систему десятковою системою числення. Зверніть увагу, що для запису числа в десятковій системі ми використовуємо рівно десять цифр, які називають алфавітом системи числення 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
Цифра (символ), що позначає основу, тобто у даному разі число «десять», відсутня. За принципом позиційної системи це число позначається одиницею в наступній позиції. Для того, щоб підкреслити, що число задане саме у десятковій системі пишуть (5237)10. Ми користуємось десятковою системою з цілком зрозумілих причин - на руках у людини десять пальців. Ми звикли до неї, і ніколи свідомо не підкреслюємо значення основи. Але немає ніяких перешкод побудувати систему числення, якщо за основу взяти будь-яке інше натуральне число.
1.3.3. Шістнадцяткова система числення
В комп’ютерних технологіях широко використовується шістнадцяткова система числення. Певна річ, що треба мати 16 символів для позначення цифр. Перші десять цифр можна запозичити з десяткової системи числення, а щодо решти, то їх домовилися позначати великими латинськими літерами:
10 - A, 11 - B, 12 - C, 13 - D, 14 - E, 15 - F.
Таким чином, запис (2CF)16 буде означати вираз:
(2CF)16 =2×162+ 12×161+ 15×160= (944)10.
1.3.4. Двійкова і вісімкова системи числення
Окрім шістнадцяткової системи в комп’ютерних технологіях використовуються двійкова, вісімкова системи числення.
Алфавіт системи числення з основою р. Алфавіт системи числення з основою р складається з цифр: 0, 1, 2,..., р-1.
Інші цифри використовувати не можна. Найчастіше застосовують системи числення з основами 2, 8, 10, 16. У системі числення з основою р = 8 алфавіт такий: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. У двійковій системі числення р = 2. Алфавіт системи складається з двох цифр: 0, 1. Приклади двійкових чисел:
(110011)2, (1110001)2, (101)2, .
Ці цифри мають спеціальну назву біт від англійського «binary digit». Запис вигляду (101101)2 означає вираз:
(101101)2 =1×25+ 0×24+ 1×23+ 1×22+ 0×21+ 1×20= (45)10.
Переведення чисел з системи числення з основою р у десяткову систему. Розглянемо формулу, яка описує правило переведення цілих чисел із системи числення з основою р, зокрема, двійкових (якщо р = 2) у числа десяткової системи:
Нижче у таблиці 1 подані перші шістнадцять цілих чисел, записаних у різних системах числення.
Таблиця 1.1. Системи числення
|
Десяткова система
|
Двійкова система
|
Вісімкова система
|
Шістнадцяткова система
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
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 |
B |
|
12 |
1100 |
14 |
C |
|
13 |
1101 |
15 |
D |
|
14 |
1110 |
16 |
E |
|
15 |
1111 |
17 |
F |
Зверніть увагу, що для запису чисел таблиці у двійковій системі знадобилося не більше ніж чотири біта. Дріб у двійковій системі записується за тими ж правилами, що і десятковий дріб, але при підрахунку значення треба використовувати від’ємні степені двійки. Запис (0,1101)2 означає:
1×2-1+ 1×2-2+ 0×2-3+ 1×2-4=1×0,5 + 1×0,25 + 0×0,125 + 1×0,0625 = (0,8125)10.