1.5 Биты, байты, слова

Компьютер работает в двоичной системе счисления — минимальным информа­ционным элементом является бит, который может принимать значение 0 или 1. Этим значениям соответствуют различимые физические состояния ячейки, чаще всего — уровень напряжения (низкий или высокий).

Биты организуются в более крупные образования — ячейки памяти и регистры. Каждая ячейка па­мяти (и каждый регистр) имеет свой адрес, однозначно ее идентифицирующий в определенной системе координат.

Минимальной адресуемой (пересылаемой между компонентами компьютера) единицей информации является байт, со­стоящий из 8 бит.

Два байта со смежными адресами образуют слово (word) разрядностью 16 бит, два смежных слова — двойное слово (double word) разрядностью 32 бита, два смежных двойных слова — учетверенное слово (quad word) разрядностью 64 бита.

Байт (8 бит) делится на пару тетрад (nibble): старшую тетраду — биты [7:4] и младшую тетраду -биты [3:0].

В двухбайтном слове принят LH-порядок следования байтов: адрес слова указы­вает на младший байт L (Low), а старший байт Н (High) размещается по адресу, большему на единицу.

В двойном слове порядок аналогичен — адрес указывает на самый младший байт, после которого размещены следующие по старшинству.

В технической документации, электрических схемах и текстах программ могут применяться разные способы представления чисел:

• Двоичные (binary) числа — каждая цифра отражает значение одного бита (0 или 1), старший бит всегда пишется слева, после числа ставится буква «b». Для удобства восприятия тетрады могут быть разделены пробелами, напри­мер, 1010 0101b.

• Шестнадцатеричные (hexadecimal) числа — каждая тетрада представляется одним символом 0...9, А, В, C, D, E, F. Обозначаться такое представление может по-разному, в данной книге используется только символ «h» после послед­ней шестнадцатеричной цифры, например, A5h. В текстах программ это же число может обозначаться и как 0хА5, и как 0A5h, в зависимости от синтак­сиса языка программирования. Незначащий ноль (0) добавляется слева от старшей шестнадцатеричной цифры, изображаемой буквой, чтобы различать числа и символические имена.

• Десятичные (decimal) числа — каждый байт (слово, двойное слово) представляется обычным числом, а признак десятичного представления (букву «d») обычно опускают. Байт из предыдущих примеров имеет десятичное значение 165. В отличие от двоичной и шестнадцатеричной форм записи, по десятичной трудно в уме определить значение каждого бита, что иногда при­ходится делать.

• Восьмеричные (octal) числа — каждая тройка битов (разделение начинается с младшего) записывается в виде цифры из интервала 0-7, в конце ставится признак «о». То же самое число записывается как 245о. Восьмеричная систе­ма неудобна тем, что байт не разделить поровну, но зато все цифры — привычные.

В табл. 1.1 приведены разные представления одной тетрады (4 бит). Чтобы пе­ревести любое 8-битное число в десятичное, нужно десятичный эквивалент старшей тетрады умножить на 16 и сложить с эквивалентом младшей тетрады.

Для нашего примера A5h = 10 · 16 + 5= 165.

Обратный перевод тоже несложен: десятичное число делится на 16, целая часть даст значение старшей тетрады, ос­таток — младшей.

Таблица 1.1., Представление двоичных чисел в разных системах счисления
Двоичное (bin)	Шестнадцатеричное (hex)	Десятичное (dec)	Восьмеричное (oct)
0000	0	0	0
0001	1	1	1
0010	2	2	2
0011	з	3	3
0100	4	4	4
0101	5	5	5
0110	6	6	6
0111	7	7	7
1000	8	8	10
1001	9	9	11
1010	А	10	12
1011	В	11	13
1100	С	12	14
1101	D	13	15
1110	Е	14	16
1111	F	15	17

Обозначение и порядок битов и байтов шин адреса и данных, принятое в аппа­ратуре PC, пришло от процессоров Intel 8086/88 (и даже от 8080).

Самый млад­ший бит (Least Significant Bit, LSB) имеет номер 0, самый старший (Most Significant Bit, MSB) бит байта — 7, слова — 15, двойного слова — 31.

На рисун­ках принято старший бит изображать слева, а младший — справа.