Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
29
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
201.73 Кб
Скачать

Лекция № 11

Тема: Представление информации в цифровых автоматах

  1. Позиционные и непозиционные системы счисления

Системой счисления называется совокупность приемов и правил для записи чисел цифровыми знаками. Любая предназначенная для практического применения система счисления должна обеспечивать:

  • возможность представления любого числа в рассматриваемом диапазоне величин;

  • единственность представления (каждой комбинации символов должна соответствовать одна и только одна величина);

  • простоту оперирования числами.

Все системы представления чисел делят на позиционные и непозиционные.

Непозиционная система счисления– система, для которой значение символа не зависит от его положения в числе.

Для их образования используют в основном операции сложения и вычитания. Например, система с одним символом-палочкой встречалась у многих народов. Для изображения какого-то числа в этой системе нужно записать количество палочек, равное данному числу. Эта система неэффективна, так как запись числа получается длинной. Другим примером непозиционной системы счисления является римская система, использующая набор следующих символов: I,V,X,L,C,D,Mи т. д. В этой системе существует отклонение от правила независимости значения цифры от положения в числе. В числахLXиXLсимволXпринимает два различных значения: +10 – в первом случае и –10 – во втором случае.

Позиционная система счисления– система, в которой значение символа определяется его положением в числе: один и тот же знак принимает различное значение. Например, в десятичном числе 222 первая цифра справа означает две единицы, соседняя с ней – два десятка, а левая – две сотни.

Любая позиционная система характеризуется основанием. Основание (базис) позиционной системы счисления – количество знаков или символов, используемых для изображения числа в данной системе.

Для позиционной системы счисления справедливо равенство

(1)

где A(q)– произвольное число, записанное в системе счисления с основаниемq;ai– коэффициенты ряда (цифры системы счисления);n,m– количество целых и дробных разрядов.

На практике используют сокращенную запись чисел:

(2)

Например:

а) в двоичной системе (q=2)

11010.1012= 1 · 24+ 1 · 23+ 0 · 22+ 1 · 21+ 0 · 20+ 1 · 2-1+ 0 · 2-2+ 1 · 2-3;

б) в троичной системе (q=3)

22120.2123= 2 · 34+ 2 · 33+ 1 · 32+ 2 · 31+ 0 · 30+ 2 · 3-1+ 1 · 3-2+ 2 · 3-3;

в) в шестнадцатиричной системе (q=16)

A3F.1CD16 = A · 162 + 3 · 161 + F · 160 + 1 · 16-1 + C · 16-2 + D · 16-3.

  1. Методы перевода чисел

Числа в разных системах счисления можно представить следующим образом:

где

Значит, в общем виде задачу перевода числа из системы счисления с основанием q1в систему счисления с основаниемq2можно представить как задачу определения коэффициентовbjнового ряда, изображающего число в системе с основаниемq2. В такой постановке задачу перевода можно решить подбором коэффициентовbj.

Перевод чисел делением на основание новой системы

Перевод целых чисел осуществляется делением на основание q2новой системы счисления, правильных дробей – умножением на основаниеq2. Действия деления и умножения выполняются по правиламq1-арифметики. Перевод неправильных дробей осуществляется раздельно по указанным правилам, результат записывается в виде новой дроби в системе с основаниемq2.

Пример 1. Перевести десятичное число A= 6110в систему счисления сq= 2.

61| 2

60 30| 2

b0 = 1 30 15| 2

b1 = 0 14 7| 2

b2 = 1 6 3| 2

b3= 1 21 =b5

b4 = 1

Ответ: 6110= 1111012.

Табличный метод перевода

В простейшем виде табличный метод заключается в следующем: имеется таблица всех чисел одной системы с соответствующими эквивалентами из другой системы; задача перевода сводится к нахождению соответствующей строки таблицы и выбору из нее эквивалента. Такая таблица очень громоздка и требует большой емкости памяти для хранения.

Другой вид табличного метода заключается в том, что имеются таблицы эквивалентов в каждой системе только для цифр этих систем и степеней основания (положительных и отрицательных); задача перевода сводится к тому, что в выражение ряда (1) для исходной системы счисления надо поставить эквиваленты из новой системы для всех цифр и степеней основания и произвести соответствующие действия (умножения и сложения) по правилам q2-арифметики. полученный результат этих действий будет изображать число в новой системе счисления.

Пример 2.Перевести десятичное числоA= 113 в двоичную систему счисления, используя таблицу эквивалентов цифр и степеней основания

(q2 = 2).

Таблица 1 – Таблица эквивалентов

Десятичное число

Двоичное число

100

0001

101

1010

102

110 0100

Решение. Подставив значения двоичных эквивалентов десятичных цифр и степеней основания в (3), получим

A = 113 = 1 · 102 + 1 · 101 + 3 · 100 = 001 · 1100100 + 0001 · 1010 + 0011 · 0001 = 11100012.

Ответ: 11100012.

  1. Форматы представления чисел с фиксированной плавающей запятой

Число 0,028 можно записать так: 28·10-3, или 2,8·10-2, или 0,03 (с округлением) и т. д. В компьютере используются две формы представления чисел.

Представление чисел с фиксированной запятой (точкой). Оно характеризуется тем, что положение разрядов числа в машинном изображении остается всегда постоянным независимо от величины самого числа.

Число А можно представить в виде

A=[A]фKA,

где [A]ф– машинное изображение числа в формате с фиксированной запятой, значение которого лежит в пределах

-1 < [A]ф < 1;

KA– масштабный коэффициент, выбирается так, чтобы сохранить соответствие разрадов всех чисел, которыми оперирует компьютер.

Формат (разрядная сетка) машинного изображения чисел с фиксированной запятой разбивается на знаковую часть и поле числа. В знаковую часть записывается информация о знаке числа: 0, если A≥0; 1, еслиA<0.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

№ разряда

Соседние файлы в папке Лекция 11