Формы представления чисел в цифровых автоматах

Другую

Перевод числа из одной позиционной системы счисления в

Как уже отмечалось, любая обработка информации в компьютере обычно осуществляется в двоичной системе счисления. В то же время, при обмене информации между компьютером и пользователем для большей наглядности представления данных используются десятичная, двоично-десятичная, восьмеричная или шестнадцатеричная системы. Каждый разряд числа в восьмеричном и шестнадцатеричном коде эквивалентен трем и четырем двоичным разрядам соответственно. Поэтому, представление чисел в этих системах счисления получается более компактным и наглядным.

Для перевода восьмеричного (шестнадцатеричного) числа в двоичную форму достаточно заменить каждую цифру этого числа соответствующим трехразрядным (четырехразрядным) двоичным числом, при этом отбрасывают ненужные нули в старших разрядах.

Например

(3 0 5. 4)8 = 11000101.100(2);

011 000 101. 100

(7 B 2. E)16 = 11110110010.1110(2).

0111 1011 0010. 1110

Для перехода от двоичной к восьмеричной (шестнадцатеричной) системе поступают так: двигаясь от точки влево и вправо, разбивают двоичное число на группы по три (четыре) разряда, дополняя, при необходимости, нулями крайние левую и правую группы. Затем группу из трех (четырех) разрядов заменяют соответствующей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.

Например:

1) перевод 1101111001.11012 в восьмеричное

001101111001. 110100 = 1571.648;

1 5 7 1 6 4

2) перевод 11111111011.100111(2) в шестнадцатеричное

011111111011. 10011100 = 7FB.9C(16).

7 F B 9 C

Двоично-десятичный код (D-код) ориентирован на наиболее удобную для человека десятичную систему счисления. В нем для записи чисел используются только двоичные цифры 0 и 1. Двоично-десятичный код образуется заменой каждого десятичного разряда в десятичном числе 4-х битовым двоичным представлением этого разряда.

Например,

0001 1001 1000 0100(D) = 1984(10)

0001100110000100

1 9 8 4

Для реализации машинных алгоритмов перевода из одной системы счисления в другую существуют различные методы. Так, например, для перевода целого десятичного числа в его двоичный (восьмеричный, шестнадцатеричный) эквивалент используется деление на 2 (8, 16), т.е. выполняется деление на основание новой системы счисления. В процессе такого деления последовательно, начиная с младшего разря-да 2-го (8-го, 16-го) эквивалента, записывается остаток, если он получается на очередном этапе деления десятичного числа. В противном случае записывается ноль. Далее результат очередного деления опять делится на 2 (8, 16), если этот результат больше или равен 2 (8, 16). Если же результат меньше, то он прямо переписывается в старший разряд:

1) 53:2 = 26:2 = 13:2 = 6:2 = 3:2 = 1

(мл. раз.) 1 0 1 0 1 1 (ст. раз.)

n\t\ 53(10) = 110101(2).

2) 128:8 = 16:8 = 2

0 0 2

12810 = 2008

3) 128:16 = 8

0 8

12810 = 8016

Для дробных чисел (или дробных частей вещественных чисел) требуется отдельная процедура перевода. В случае неправильной дроби процедура преобразования для целой и дробной частей числа выполняется отдельно. Результат получают путем записи двоичных эквивалентов этих частей соответственно слева и справа от двоичной запятой (точки). Следовательно, при переводе неправильной десятичной дроби целая и дробная части числа переводятся в двоичный эквивалент по разным алгоритмам.

Процедуру преобразования десятичной дроби в двоичную рассмотрим на примере преобразования числа 0,375.

1. Преобразование осуществляется умножением дроби на основание системы счисления, в которой дробь должна быть представлена. В данном случае умножаем на 2: 0,375 х 2 = 0.75. Окончательный результат формируется поразрядно, начиная со старшего разряда, к примеру, в некотором трехразрядном регистре С = 0.XXX, где XXX - разрядная сетка мантиссы этого регистра.

2. Если результат <1, то старшему значащему разряду присваивается значение 0; если больше 1, то присваивается 1. Поскольку 0,75<1, то в старший разряд регистра С записывается 0, т.е. С = 0,0XX.

3. Результат предыдущей операции умножения снова умножаем на 2. Заметим, что если бы результат предыдущей операции умножения был больше 1, то в данной операции умножения участвовала лишь его дробная часть. В данном случае 0,75 x 2 = 1,5.

4. Так как результат больше 1, то следующему значащему разряду регистра С присваивается значение 1, т.е. С = 0,01X.

5. Шаги описанной процедуры повторяются до тех пор, пока либо результат умножения не будет точно равен 1, либо не будет достигнута требуемая точность. В нашем примере после выполнения очередного шага результат равен 0,5 x 2 = 1,0. Поэтому очередному значащему разряду регистра С присваивается 1, т.е. окончательно получена двоичная дробь С = 0.0112.

Надо отметить, что не всегда путем повторения операций умножения можно достичь результата, точно равного 1. В таком случае процесс останавливается по достижению необходимой точности, а целую часть результата последней операции умножения присваивают младшему значащему разряду.

Расмотрим еще пример: переведем число 0,3437510 в двоичное

2 x 0,34375 = 0,6875 0 (старший разряд - СЗР, результата перевода)

2 x 0,6875 = 1,375 1

2 x 0,375 = 0,75 0

2 x 0,75 = 1,5 1

2 x 0,5 = 1,0 1

2 x 0 = 0 0 (младший разряд - МЗР, результата перевода)

Ответ: 0,01011(2)

Для перевода десятичной правильной дроби в восмеричную (шест-надцатеричную) надо умножать ее на 8 (16). Если очередное произведение правильная дробь, то, начиная со старшего разряда результата записываются 0. Если произведение целое и меньше 8 (16), то оно прямо переписывается в соответствующий разряд результата.

Например:

1) 0,0625 x 8 = 0,5 0

0,5 x 8 = 4 4

0,062510 = 0,048

2) 0,875 x 16 = 14(E)

0,87510 = 0,E16

Перевод двоичного числа в десятичный его эквивалент можно выполнить при помощи формулы (2.1):

1) 110101(2) = 125+ 124 + 023 + 122 + 021 + 120 =

132 + 116 + 08 + 14 + 02 + 11 = 32 + 16 + 4 + 1 = 53(10).

2) 2008 = 282+ 081 + 080 = 12810

3) 1F16 = 1161+ 15160 = 3110

Таким образом, при переводе числовой информации из одной позиционной системы счисления в другую все действия должны выполняться по правилам арифметики исходной системы счиления.

Глава 3

Формой представления чисел в цифровых автоматах называется совокупность правил, позволяющих установить взаимное соответствие между записью числа и его количественным эквивалентом.

Машинное (автоматное) изображение числа это есть представление числа в разрядной сетке цифрового автомата. Условное обозначение машинного изображения числа, например, A будем представлять как [A].

Из-за ограниченной длины машинных слов, множество чисел, которые можно представить в машине конечное. Сравнение различных форм представления чисел в компьютерах обычно производится на основе оценки диапазона и точности представления числа.

В повседневной практике наиболее распространенной является форма представления чисел в виде последовательности цифр, разделенной запятой на целую и дробную части. Числа, представленные в такой форме, называются числами с естественной запятой или числами в естественной форме. В естественной форме число записывается в естественном натуральном виде, например 12560 - целое число, 0,003572 - правильная дробь, 4,89760 - неправильная дробь.

При представлении чисел в такой форме обязательно требуется для каждого числа указание о положении его запятой в разрядной сетке, выделенной для представления числа в машине, что требует дополнительных аппаратных затрат достаточно большого объема. Поэтому в компьютерах получили распространение две другие формы представления: с фиксированной и плавающей запятой.

Дата добавления: 2014-01-06