- •Содержание
- •Практическое занятие 1. Количество и единицы измерения информации Теоретическое обоснование Единицы измерения информации
- •Количество информации (энтропийный способ)
- •Практическое занятие 2. Представление чисел в позиционных системах счисления Теоретическое обоснование
- •Алгоритм перевода из р-й системы в 10-ю:
- •Перевод из 8-й (16-й) системы счисления в 2-ю систему
- •Практическое занятие 3. Представление информации в памяти эвм Теоретическое обоснование
- •Представление текстовых данных
- •Представление графических данных
- •Представление звуковых данных
- •Практическое занятие 4. Двоичная арифметика
- •Сложение двоичных чисел
- •Вычисление разности.
- •Практическое занятие 5. Логические основы эвм Теоретическое обоснование
- •355028, Г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2
Практическое занятие 3. Представление информации в памяти эвм Теоретическое обоснование
Задача перевода информации естественного происхождения в компьютерную, называется задачей дискретизации или квантования. Информация физически хранится в триггере (элемент, обладающий двумя устойчивыми состояниями: одно соответствует 0, другое – 1), куда записывается один из разрядов 2-го числа. Так как число состоит чаще не из одного разряда, то для записи чисел используются различные разрядные сетки: 16, 32, 64 и т.д. разрядов, которые нумеруются справа налево. Рассмотрим представление в памяти ЭВМ информации числовой, текстовой, графической и звуковой.
Числовая информация. Числовая информация может быть целой и имеющей дробную часть (вещественная). Любое целое число можно представить как вещественное с нулевой дробной частью. Целые числа, в ЭВМ хранятся в формате с фиксированной запятой (точкой), а вещественные – с плавающей.
Числа с фиксированной точкой. Естественная форма записи чисел является форматом с фиксированной точкой. Например, числа с фиксированной точкой это 312.0, -514.0, 1023.0.
Алгоритм представления целых чисел:
Число взять по модулю и перевести в 2-й вид.
Выбрать разрядную сетку из k разрядов.
Дополнить 2-е число слева нолями до k-1 разрядов и записать в разрядную сетку.
В самый левый k-1-й разряд записать знак числа. Знак положительного числа обозначить 0-м в знаковом разряде, а отрицательного – единицей.
Например, в 16-й разрядной сетке числа 312.0, -312.0 имеют вид:
15 Знак |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0
|
Разряды |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
312 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
-312 |
Числа с плавающей точкой. Вещественные числа могут записываться с фиксированной или плавающей точкой, но в ЭВМ они будут представлены в формате с плавающей точкой. Например, число 312.25 представлено с фиксированной точкой, но его можно записать как 0.31225*103 =3122.3*10-1= =312.25*100 = … Такая форма представления называется экспоненциальной. При этом число Х записывается в виде
где ХР – запись числа в системе счисления с основанием Р; m– мантисса, n – порядок.
Так как экспоненциальных представлений числа может быть множество, то для компьютерного представления выбирается нормализованная запись. Нормализованной называется экспоненциальная запись отличного от нуля вещественного числа, где n – целое число (положительное, отрицательное, или ноль), а т – правильная Р-ичная дробь, у которой первая цифра после запятой не равна нулю, т. е. 1/Р < т < 1.
Пример. Приведем примеры нормализации чисел:
0 = 0.0 * 100 (возможная нормализация нуля);
3.1415926 = 0.31415926 * 101;
1000 = 0.1 * 104;
0.00001078 = 0.107 *10 -4 .
В компьютерном представлении вещественных чисел максимально допустимое количество цифр в мантиссе определяет точность, с которой может быть представлено число. Для записи нормализованных чисел в строку вместо системы счисления используется буква латинского алфавита Е, после которой записывается степень числа (порядок). Например, числа из предыдущего примера на экране будут иметь вид: 0.0Е+0, 0.31415926Е+1, 0.1Е+4, 0.107Е-4.
Разрядная сетка (например, 32-я разрядная) для чисел с плавающей точкой имеет вид:
4-й байт |
3-й байт |
2-й байт |
1-й байт | ||||||||||||||||||||||||||||
Знак порядка
0 |
Знак мантиссы
|
Порядок |
Мантисса | ||||||||||||||||||||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Например, представим число В=312.2510 в нормализованном виде с плавающей точкой В=312.2510=0.31225*103 . Переведем его в двоичный вид: мантисса будет равна 0.01001112, порядок 310=112 . После нормализации мантисса будет равна 0.1001112 , порядок будет равен 210=102 .С помощью 32-х разрядной сетки в компьютерном виде это число имеет вид:
В знаковых разрядах стоят ноли, так как мантисса и порядок положительны, модуль порядка дополняется нолями слева, а модуль мантиссы справа (при этом их величина не изменится).
Для отрицательного числа С=-312.2510 разрядная сетка имеет вид:
Задания:
Электронная схема, запоминающая 1 бит информации, называется транзистор, диод, интегральная схема или триггер?
Какие из чисел 0.234Е-5, 7.234, -2.23Е-1, 10.456Е+6, -3.145, -5.78
являются числами с плавающей точкой, а какие с фиксированной? Как выглядят эти числа в нормализованном виде?
Представить числа 120, -120 в 16-разрядных сетках и 90.7, -90.7 в 32-разрядных.