Представление числовой информации в ПКДиденко В.В.

Содержание

Слайд 2

Представление числовой информации в ПК

Формат с фиксированной точкой
(только целые)

Формат с плавающей
точкой
(вещественные)

Представление числовой информации в ПК Формат с фиксированной точкой (только целые) Формат с плавающей точкой (вещественные)

Слайд 3

Представление чисел в формате с фиксированной запятой

Целые числа. Каждому разряду ячейки памяти

Представление чисел в формате с фиксированной запятой Целые числа. Каждому разряду ячейки
соответствует всегда один и тот же разряд числа, запятая находится справа после младшего разряда.
Для хранения целых неотрицательных чисел отводится одна ячейка памяти (8 бит), 2 ячейки памяти (16 бит).
В k-разрядной ячейке может храниться 2k различных значений целых чисел. (из 2х - 22=4, из 3х - 23=8, из 4х – 24=16 и т.д.)
Например, число А2=111100002 будет храниться в ячейке следующим образом:
Максимальное значение достигается, когда во всех ячейках будут 1.
Для n-разрядного представления 2n-1

Слайд 5

Представление чисел в формате с фиксированной запятой

Целые числа без знака в двухбайтовом

Представление чисел в формате с фиксированной запятой Целые числа без знака в
формате могут принимать значения
От 0 до 216-1 (до 65535)
Целые числа со знаком в двухбайтовом формате могут принимать значения
От -215 до +215-1 ( от -32768 до + 32767)
Например, 19 (100112) в 16-разрядном представлении в памяти ПК записывается так:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
поле числа
знак числа

Слайд 6

Алгоритм внутреннего представления целого положительного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове:

Перевести

Алгоритм внутреннего представления целого положительного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове:
число N в двоичную СС
Полученный результат дополнить слева незначащими нулями до k разрядов.

Слайд 7

Пример 1. Получить внутреннее представление целого положительного числа 1607 в 2-х байтовой

Пример 1. Получить внутреннее представление целого положительного числа 1607 в 2-х байтовой
ячейке.

Решение
N= 160710=110010001112
Внутреннее представление числа:
0000 0110 0100 0111
Шестнадцатеричная форма внутреннего представления числа:
0647

Слайд 8

Представление целого отрицательного числа Формирование дополнительного кода

Дополнительный код позволяет заменить арифметическую операцию вычитания

Представление целого отрицательного числа Формирование дополнительного кода Дополнительный код позволяет заменить арифметическую
операцией сложения.
Дополнительный код отрицательного числа А, хранящегося в n ячейках, равен
2n - ׀A׀
Дополнение модуля отрицательного числа А до 0

Слайд 9

Алгоритм внутреннего представления целого отрицательного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове:

Получить

Алгоритм внутреннего представления целого отрицательного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове:
внутреннее представление положительного числа N.
Получить обратный код этого числа
заменой 0 на 1 и 1 на 0.
К полученному числу добавить 1.
Данная форма представления целого отрицательного числа называется дополнительным кодом.

Слайд 10

Пример 2. Запишите дополнительный код отрицательного числа - 2002 для 16-разрядного компьютерного

Пример 2. Запишите дополнительный код отрицательного числа - 2002 для 16-разрядного компьютерного представления.
представления.


Слайд 13

Примеры. Выполнить арифметическое действие 300010 - 500010 в 16-ти разрядном компьютерном представлении.

2)

Примеры. Выполнить арифметическое действие 300010 - 500010 в 16-ти разрядном компьютерном представлении.
Сложим прямой код положительного числа с дополнительным кодом отрицательного числа. Получим результат в дополнительном коде:

3) Переведем полученный дополнительный код в десятичное число:
Инвертируем дополнительный код: 0000011111001111
Прибавим к полученному коду 1 и получим модуль отрицательного числа:
0000011111001111
+ 0000000000000001
0000011111010000
Переведем в десятичное число и припишем знак отрицательного числа: -2000.

1) Представим положительное число в прямом, а отрицательное число в дополнительном коде:

Слайд 14

Достоинства представления чисел в формате с фиксированной точкой

Простота
Наглядность представления чисел
Простота алгоритмов реализации

Достоинства представления чисел в формате с фиксированной точкой Простота Наглядность представления чисел
арифметических операций
Недостатки представления чисел в формате с фиксированной точкой
небольшой диапазон представления величин, недостаточный для решения математических, экономических и др. задач.

Слайд 15

Задания

Компьютер работает только с целыми положительными числами. Каков диапазон изменения чисел, если

Задания Компьютер работает только с целыми положительными числами. Каков диапазон изменения чисел,
для представления числа в памяти компьютера отводится 1 байт?
От 0 до 255
Каков диапазон изменения целых чисел (положительных и отрицательных), если в памяти ПК для представления целого числа отводится 1 байт?
От -128 до 128
Компьютер работает только с целыми положительными числами. Каков диапазон изменения чисел, если для представления числа в памяти компьютера отводится 4 байт?
От 0 до 232-1
Каков диапазон изменения целых чисел (положительных и отрицательных), если в памяти ПК для представления целого числа отводится 4 байта?
От -231 до 231-1

Слайд 16

Индивидуальная работа

Получить двоичную форму внутреннего представления целого числа в 2-х байтовой ячейке.
Получить

Индивидуальная работа Получить двоичную форму внутреннего представления целого числа в 2-х байтовой
шестнадцатеричную форму внутреннего представления целого числа в 2-х байтовой ячейке.
По шестнадцатеричной форме внутреннего представления целого числа в 2-х байтовой ячейке восстановить само число.
Стр. 137 (И. Семакин, Задачник-практикум 1)

Слайд 18

Представление чисел в формате с плавающей запятой

Базируется на экспоненциальной форме записи числа:

Представление чисел в формате с плавающей запятой Базируется на экспоненциальной форме записи

A = m *qn
m - мантисса числа
Q – основание СС
N – порядок числа
Для единообразия представления чисел используется нормализованная форма:
1/n <= |m| <=1 (правильная дробь и после запятой цифра, отличная от нуля.)
Пример. Преобразуйте число 555,55, записанное в естественной форме, в экспоненциальную форму с нормализованной мантиссой: 555,55 =0,55555 * 103
Нормализованная мантисса: 0,55555
Порядок: n = 3

Слайд 19

Пример

Число в форме с плавающей точкой занимает в памяти компьютера 4

Пример Число в форме с плавающей точкой занимает в памяти компьютера 4
или 8 байт.
При записи числа с плавающей точкой выделяются разряды для хранения знака мантиссы, знака порядка, порядка и мантиссы.
Любое вещественное число в современных ПК представляется в экспоненциальной форме с нормализованной мантиссой. При этом мантисса является правильной двоичной дробью, а порядок — целым числом.
Преобразуйте десятичное число 888,888, записанное в естественной форме, в экспоненциальную форму с нормализованной мантиссой.
888,888 = 0,888888 × 103
Нормализованная мантисса mА = 0,888888, порядок P=3.

Слайд 20

Представление чисел в формате с плавающей запятой

Занимает в памяти ПК 4

Представление чисел в формате с плавающей запятой Занимает в памяти ПК 4
(обычная точность) или 8 байтов (двойная точность)
Выделяются разряды для хранения знака мантиссы, знака порядка, порядка и мантиссы.
1-й байт 2-й байт 3-й байт 4-й байт

Слайд 21

Представление чисел в формате с плавающей запятой

1-й байт 2-й байт 3-й

Представление чисел в формате с плавающей запятой 1-й байт 2-й байт 3-й
байт 4-й байт

в старшем бите 1-го байта хранится знак числа
0 – обозначает плюс, 1 – минус;
7 бит содержат машинный порядок;
в следующих трех байтах, хранятся значащиеся
цифры мантиссы (24 разряда).

Слайд 22

В оставшихся семи разрядах 1-го байта


Помещается двоичное число в

В оставшихся семи разрядах 1-го байта Помещается двоичное число в диапазоне от
диапазоне
от 0000000 до 1111111, т.е. машинный порядок изменяется в диапазоне от 0 до 127 (всего 128).
Порядок м.б. положительным и отрицательным, разумно 128 значений делить поровну: от -64 до +63.
Машинный порядок смещен относительно математического и имеет только положительные значения.
Смещение выбирается так, чтобы минимальному математическому значению соответствовал нуль.
Машинный десятичное Математический Смещение
порядок число порядок
0000000 0 = - 64 +64
. . .
0001010 10 = - 54 +64
. . .
1111111 127 = 63 64

МР=Р+64

Слайд 23

Алгоритм записи внутреннего представления вещественного числа

Перевести модуль числа в двоичную СС с

Алгоритм записи внутреннего представления вещественного числа Перевести модуль числа в двоичную СС
24 значащими цифрами.
Нормализовать двоичное число.
Найти машинный порядок в двоичной СС.
Учитывая знак числа, записать его в 4-х байтовом машинном слове.

Слайд 24

Пример 1 . Записать внутреннее представление числа 250,1875 в форме с плавающей

Пример 1 . Записать внутреннее представление числа 250,1875 в форме с плавающей
точкой. Решение

Переведем в двоичную СС:
50,187510=11111010, 00110000000000002
Запишем в форме нормализованного двоичного числа: 0, 11111010 0011000000000000 * 1021000
(мантисса, основание СС 210=102 и порядок 810=10002)
Вычислим машинный порядок в двоичной СС:
Мp2 = 1000 +100 0000 = 100 1000
Запишем число в 4-х байтовой ячейке:
0 1001000 11111010 00110000 00000000
31 24 23 0
Шестнадцатеричная форма 48FA3000

Слайд 25

Пример 2 . По шестнадцатеричной форме внутреннего представления числа в форме с

Пример 2 . По шестнадцатеричной форме внутреннего представления числа в форме с
плавающей точкой CC98811000 восстановить число. Решение 1. Перейдем к двоичному представлению числа: 1100 1001 1000 0001 0001 0000 0000 0000 1 1001001 10000001 00010000 00000000

23 0
2. В старшем разряде с номером 31 записана 1, значит получен код отрицательного числа. Получим порядок числа:
p=10010012 – 10000002-100012=910
3. Запишем в виде нормализованного дв. числа с плавающей точкой с учетом знака числа: -0,100000010001000000000000·21001
В двоичной системе СС число имеет вид: -100000010,0012
Переведем число в десятичную СС:
-100000010,0012=-(1*28+1*21+1*2-3)=-258,12510

Слайд 26

Представление чисел в формате с плавающей запятой

Занимает в памяти ПК 4

Представление чисел в формате с плавающей запятой Занимает в памяти ПК 4
(обычная точность) или 8 байтов (двойная точность)
Выделяются разряды для хранения знака мантиссы, знака порядка, порядка и мантиссы.
Максимальное значение порядка числа:
11111112 = 12710
Максимальное значение числа составляет:
2127 = 1, 7014118346046923173168730371588 *1038
Максимальное значение положительной мантиссы равно:
223 -1 ~ 223 = 2(10*2,3) ~ 10002,3 = 10(2,3*3) ~ 107
Максимальное значение чисел обычной точности вычислений составляет 1,701411 *1038

Слайд 27

Задания

Заполните таблицу:
Десятичное Прямой Обратный Дополнительный
число код код код
-50
-500

Задания Заполните таблицу: Десятичное Прямой Обратный Дополнительный число код код код -50

Определите диапазон представления целых чисел со знаком (2 байта памяти) в формате с фиксированной запятой.
Определите максимальное число и его точность для формата чисел двойной точности, если для хранения порядка и его знака отводится 11 разрядов, а для хранения мантиссы и ее знака -53 разряда.

Слайд 28

ОТВЕТЫ 2. От - 32 768 до 32 767. 3. Максимальное значение чисел

ОТВЕТЫ 2. От - 32 768 до 32 767. 3. Максимальное значение
двойной точности с учетом возможной точности вычислений составит 8,98846567431157 * 10307 (количество значащих цифр десятичного числа в данном случае ограничено 15-16 разрядами). 1.
Имя файла: Представление-числовой-информации-в-ПКДиденко-В.В..pptx
Количество просмотров: 150
Количество скачиваний: 0