Системы счисления

Содержание

Слайд 2

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Система счисления (СС)- способ представления (записи) чисел с помощью некоторых символов

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ Система счисления (СС)- способ представления (записи) чисел с помощью некоторых символов (цифр)
(цифр)

Слайд 3

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 1

Единичная система – количество предметов изображалось нанесением черточек

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 1 Единичная система – количество предметов изображалось нанесением
(засечек) на твердую поверхность (10-11 тыс. лет до н.э.)

Алфавитные системы (славянская, греческая, финикийская)– числа от 1 до 9 и целые количества десятков, сотен и т.д. обозначались символами

Слайд 4

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 2

«Особые числа»:
- 1 и 2 – первые числительные,

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 2 «Особые числа»: - 1 и 2 –
остальные числа получались путем их повторения;
3,4 – числительные, связанные с окружающим миром и религией (3 царства, 4 стороны света);
5,10,20 – удобство использования для счета (число пальцев);
7 – число, связанное с небом (созвездие Б.Медведицы, лунная неделя, планеты-боги, радуга);
12 – «дюжина», для счета по пальцам (12 суставов) – время, знаки зодиака;
13 – «чертова дюжина», лишнее число
60 – время (минуты, секунды), углы
100 – «тьма»

Слайд 5

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 3

Первые цифры и запись чисел

Египетская - - Критская

Пример:

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 3 Первые цифры и запись чисел Египетская -
2367 =

Слайд 6

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 4

Римская система – значение числа равно:

1) сумме значений

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 4 Римская система – значение числа равно: 1)
идущих подряд нескольких одинаковых «цифр» (группы первого вида);

2) разности значений двух «цифр», если слева от большей
«цифры» стоит меньшая. В этом случае от значения большей «цифры» отнимается значение меньшей «цифры». Вместе они образуют группу второго вида. Причем левая «цифра» может быть меньше правой максимум на один порядок: так перед L(50) и С(100) из «младших» может стоять только Х(10), перед D(500) и М(1000) -только С(100), перед V(5) — только 1(1);

3) сумме значений групп и «цифр», не вошедших в группы первого или второго вида.

Примеры: CDXLIV = (D - С) + (L - X) + (V - I) = 400 + 40 + 4
MCMLXXIV = М + (М - С) + L + (X + X) + (V - I) = 1000 + 900 + 50 + 20 + 4

Слайд 7

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 5

Мультипликативные системы – для записи одинакового числа единиц,

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 5 Мультипликативные системы – для записи одинакового числа
десятков, сотен или тысяч применяются одни и те же символы, но после каждого символа пишется название сооветствующего разряда (Вавилон, племена Майя, Индия)

Пример: 323 схематично будет выглядеть так:
3Y 2Х 3
(где X – обозначение десятков, Y – обозначение сотен)

Слайд 8

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 6

Десятичная система – возникла с введением нуля –

ИСТОРИЯ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ - 6 Десятичная система – возникла с введением нуля
«O» (от греческого Ouden – «ничто») (Индия, V век н.э.)

Слайд 9

ПРИМЕРЫ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ

ПРИМЕРЫ СИСТЕМ СЧИСЛЕНИЯ

Слайд 10

ПОЗИЦИОННЫЕ И НЕПОЗИЦИОННЫЕ СС

В непозиционных системах счисления вес цифры не зависит от

ПОЗИЦИОННЫЕ И НЕПОЗИЦИОННЫЕ СС В непозиционных системах счисления вес цифры не зависит
позиции, которую она занимает в числе (XXXL)

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, изображающих число (243, 324, 432)

Слайд 11

ПОЗИЦИОННЫЕ СС

Количественное значение (величина) цифры определяется ее видом и положением в записи

ПОЗИЦИОННЫЕ СС Количественное значение (величина) цифры определяется ее видом и положением в
числа

Основание системы счисления – количество различных цифр, используемых для представления числа

Основание 10 у привычной десятичной системы счисления (десять пальцев на руках). Алфавит: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
Основание 60 придумано в Древнем Вавилоне: деление часа на 60 минут, минуты — на 60 секунд, угла — на 360 градусов.
Основание 12 распространили англосаксы: в году 12 месяцев, в сутках два периода по 12 часов, в футе 12 дюймов.

Слайд 12

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЛА - 1

Позиция цифры в числе называется разрядом.
Aq = an-1×qn-1 +

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЛА - 1 Позиция цифры в числе называется разрядом. Aq =
… + a1×q1 + a0×q0 + a-1×q-1 + … + a-m×q-m,
где
q — основание системы счисления (количество используемых цифр)
Aq — число в системе счисления с основанием q
a — цифры многоразрядного числа Aq
n (m) — количество целых (дробных) разрядов числа Aq
Пример:
2 1 0 -1 -2
239,4510 = 2×102 + 3×101 + 9×100 + 4×10-1 + 5×10-2.
a2 a1 a0, a-1 a-2

Слайд 13

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЛА - 2

Одно и то же число может быть представлено в

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЛА - 2 Одно и то же число может быть представлено
различных системах счисления (с разными основаниями)

[47]

[.] – значение числа. Для простоты понимания значение числа всегда указывается в десятичной СС

1011112

12023

2234

578

4710

2F16

Слайд 14

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq

Перевод числа из одной СС в другую осуществляется

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq Перевод числа из одной СС в другую
в два этапа:

переводится целая часть числа;
переводится дробная часть числа.

Слайд 15

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq. (правило перевода целой части числа)

Для перевода целого числа

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq. (правило перевода целой части числа) Для перевода
Np в число Nq необходимо Np делить на основание q (по правилам, принятым в ССp) до получения целого остатка, меньшего q. Полученное частное снова необходимо делить на основание q до получения целого остатка, меньшего q и т.д. до тех пор, пока последнее частное не будет меньше q.
Число Nq представится в виде упорядоченной последовательности цифр ССq (остатков от деления) в порядке, обратном получению, причем старшую цифру числа Nq даст последнее частное

Слайд 16

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq. (правило перевода дробной части числа)

Перевод правильной дроби Np

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq. (правило перевода дробной части числа) Перевод правильной
в число Nq заключается в последовательном умножении дроби Np на основание q (по правилам, принятым в ССp), причем перемножению подвергается только дробная часть.
Дробь Nq представится в виде упорядоченной последовательности целых частей произведений в порядке их получения.
В общем случае при переводе может возникать погрешность вследствие конечности разрядной сетки. Если требуемая точность перевода есть q-k, то число указанных произведений должно быть равно k.

Слайд 17

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq. (упражнения)

34910 → ?4
0,4110 → ?2
24,1810 → ?3
53410 →

ПЕРЕВОД ЧИСЛА Np ⇒ Nq. (упражнения) 34910 → ?4 0,4110 → ?2
?16
...

3A16 → ?4
2,78 → ?10
3,78 → ?2
...

Слайд 18

ПЕРЕВОД ЧИСЛА N8 ⇒ N2, N16 ⇒ N2

Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных

ПЕРЕВОД ЧИСЛА N8 ⇒ N2, N16 ⇒ N2 Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных
чисел в двоичную систему: каждую цифру заменить эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр) или тетрадой (четверкой цифр).
Примеры:
53718 = 101 011 111 0012;
5 3 7 1
1A3F16 = 1 1010 0011 11112
1 A 3 F

Слайд 19

ПЕРЕВОД ЧИСЛА N2 ⇒ N8, N2 ⇒ N16

Чтобы перевести число из

ПЕРЕВОД ЧИСЛА N2 ⇒ N8, N2 ⇒ N16 Чтобы перевести число из
двоичной системы в восьмеричную или шестнадцатеричную, его нужно разбить влево и вправо от запятой на триады (для восьмеричной) или тетрады (для шестнадцатеричной) и каждую такую группу заменить соответствующей восьмеричной (шестнадцатеричной) цифрой.
Примеры:
11010100001112 = 1 5 2 0 78;
1 101 010 000 111
1101110000011012 = 6 E 0 D16
110 1110 0000 1101

Слайд 20

ДВОИЧНАЯ АРИФМЕТИКА

ДВОИЧНАЯ АРИФМЕТИКА

Слайд 21

КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ -1

Код – это правило, описывающее отображение одного набора

КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ -1 Код – это правило, описывающее отображение одного
знаков в другой набор знаков.
Кодом также называют множество образов, получаемых при этом отображении.
Примеры:
[45] = 1011012 (двоичное кодирование и двоичный код)
«A», «B», «1», «a», «+»,... = 65, 66, 49, 97, 43,..
(ASCII-код)

Слайд 22

КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ -2

Примеры кодов:
код Бэкона (1561-1626) – каждый символ представляется

КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ -2 Примеры кодов: код Бэкона (1561-1626) – каждый
комбинацией из пяти символов «А» и «В»:
a = AAAAA, k = ABAAB, t = BAABA
код Грея – соседние слова отличаются не более, чем в одном разряде:

Слайд 23

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭВМ -1

ЧИСЛА

С фиксированной точкой

С плавающей точкой

Беззнаковые
(unsigned)

Знаковые
(signed)

В языках программирования высокого

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭВМ -1 ЧИСЛА С фиксированной точкой С плавающей точкой
уровня (С/С++, Pascal) некоторые типы «по умолчанию» являются знаковыми (например, int ≡ signed int), а некоторые – беззнаковыми (например, char ≡ unsigned char).

Слайд 24

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭВМ -2

Достоинства: большой диапазон обрабатываемых значений
Недостатки: сложность в реализации

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭВМ -2 Достоинства: большой диапазон обрабатываемых значений Недостатки: сложность
устройства обработки

Числа с плавающей точкой:
при выполнении операций местоположение точки в записи
числа изменяется таким образом, чтобы слева от точки
оставался один разряд, а смещение точки описывалось
экспонентой:

Слайд 25

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭВМ -3

Достоинства: простота реализации устройства обработки, высокая точность, интуитивная

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В ЭВМ -3 Достоинства: простота реализации устройства обработки, высокая точность,
понятность
Недостатки: малый диапазон возможных значений

Числа с фиксированной точкой: местоположение точки в записи числа не изменяется.
Точка, разделяющая целую и дробную часть,
теоретически может располагаться между любыми двумя
разрядами.
На практике для целых ФЗ-чисел считается, что точка
расположена слева от самого младшего разряда:

01011001.

Слайд 26

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ БЕЗ ЗНАКА

Представление беззнакового (unsigned) числа соответствует его записи в заданной

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ БЕЗ ЗНАКА Представление беззнакового (unsigned) числа соответствует его записи в
системе счисления (обычно двоичной или шестнадцатеричной)
Машинное представление числа (беззнакового или знакового) выполняется с учетом разрядности n машинного слова
Диапазон представления беззнаковых чисел:
0 ≤ x ≤ 2n-1

Слайд 27

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ СО ЗНАКОМ

Знаковые (signed) числа представляются в ЭВМ:
в прямом

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ СО ЗНАКОМ Знаковые (signed) числа представляются в ЭВМ: в прямом
коде;
в обратном коде;
в дополнительном коде

Для обозначения знака числа в этих кодах выделяется специальный знаковый разряд, в котором записывается «0» для положительного числа и «1» для отрицательного числа.
Знаковый разряд всегда располагается слева от цифровых разрядов.

Слайд 28

ПРЯМОЙ КОД

Число представляется в виде его абсолютного значения и кода знака

Диапазон

ПРЯМОЙ КОД Число представляется в виде его абсолютного значения и кода знака
представления:
1-2n-1 ≤ x ≤ 2n-1 - 1

Представления «0»:
[+0]пр = 0’00...02
[-0]пр = 1’00...02

Слайд 29

ПРЯМОЙ КОД (пример)

Представить в прямом коде для n=5, n=8
x = [13] x =

ПРЯМОЙ КОД (пример) Представить в прямом коде для n=5, n=8 x =
[-13]

/x/ = /13/10 = 11012 = D16

Слайд 30

ОБРАТНЫЙ КОД

Обратный код положительного числа x≥0 содержит «0» в старшем знаковом

ОБРАТНЫЙ КОД Обратный код положительного числа x≥0 содержит «0» в старшем знаковом
разряде и обычное представление x в остальных разрядах.
Если x≤0, то знаковый разряд содержит «1», а остальные разряды содержат инвертированные значения

Диапазон представления:
1-2n-1 ≤ x ≤ 2n-1 - 1

Представления «0»:
[+0]обр = 0’00...02
[-0]обр = 1’11...12

Слайд 31

ОБРАТНЫЙ КОД (пример)

Представить в обратном коде для n=5, n=8
x = [13] x =

ОБРАТНЫЙ КОД (пример) Представить в обратном коде для n=5, n=8 x =
[-13]

/x/ = /13/10 = 11012 = D16

Слайд 32

ПРАВИЛО СЛОЖЕНИЯ В ОБРАТНОМ КОДЕ

Коды слагаемых суммируются, включая знаковый разряд, с циклическим

ПРАВИЛО СЛОЖЕНИЯ В ОБРАТНОМ КОДЕ Коды слагаемых суммируются, включая знаковый разряд, с
(круговым) переносом.
Результат верен, если не произошло переполнение.
Переполнение происходит тогда, когда перенос в знаковый разряд (Cs) не равен переносу из знакового разряда (Cs+1)

Слайд 33

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОД

Дополнительный код положительного числа x≥0 содержит «0» в старшем знаковом

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОД Дополнительный код положительного числа x≥0 содержит «0» в старшем знаковом
разряде и обычное представление x в остальных разрядах (совпадает с прямым и обратным).
Если x≤0, то знаковый разряд содержит «1», а остальные разряды содержат дополнение модуля исходного числа до 2n-1.

Диапазон представления:
-2n-1 ≤ x ≤ 2n-1 - 1

Представление «0»:
[0]обр = 0’00...02

Слайд 34

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОД (пример)

Представить в дополнительном коде для n=5, n=8
x = [13] x =

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОД (пример) Представить в дополнительном коде для n=5, n=8 x =
[-13]

/x/ = /13/10 = 11012 = D16

Слайд 35

ПРАВИЛО СЛОЖЕНИЯ В ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ КОДЕ

Коды слагаемых суммируются, включая знаковый разряд. Перенос (если

ПРАВИЛО СЛОЖЕНИЯ В ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ КОДЕ Коды слагаемых суммируются, включая знаковый разряд. Перенос
он есть) отбрасывается.
Результат верен, если не произошло переполнение.
Переполнение происходит тогда, когда перенос в знаковый разряд (Cs) не равен переносу из знакового разряда (Cs+1)

Слайд 36

УВЕЛИЧЕНИЕ РАЗРЯДНОСТИ ЧИСЕЛ ПРИ ПРИСВАИВАНИИ

Для беззнаковых (unsigned) чисел поле расширения в переменной-результате

УВЕЛИЧЕНИЕ РАЗРЯДНОСТИ ЧИСЕЛ ПРИ ПРИСВАИВАНИИ Для беззнаковых (unsigned) чисел поле расширения в
заполняется нулями

Для знаковых (signed) чисел поле расширения в переменной-результате заполняется знаковым битом

В языках высокого уровня способ расширения выбирается и реализуется компилятором по типу данных автоматически
В Ассемблере программист самостоятельно выбирает способ реализации расширения разрядности переменной

Слайд 37

УМНОЖЕНИЕ ЦЕЛОГО ЧИСЛА НА КОНСТАНТУ ПОСРЕДСТВОМ СДВИГОВ

Сдвиг беззнаковых (unsigned) или знаковых (signed)

УМНОЖЕНИЕ ЦЕЛОГО ЧИСЛА НА КОНСТАНТУ ПОСРЕДСТВОМ СДВИГОВ Сдвиг беззнаковых (unsigned) или знаковых
числа влево на n двоичных разрядов приводит к его умножению на 2n

Если переменную V необходимо умножить на константу C, то константа C представляется в виде суммы степеней числа 2, а результат умножения записывается как сумма сдвигов числа V на показатели степеней.

V = V * 25;

Пример:

С = 25 = 110012 = 16+8+1 = 24 + 23 + 20

V = V*(16+8+1) = V*16 + V*8 + V = (V<<4) + (V<<3) + V

Достоинства: сдвиги и сложения выполняются быстрее, чем умножение
Недостатки: формула зависит от конкретного значения C, т.е. нельзя таким способом перемножить две переменных.

Имя файла: Системы-счисления.pptx
Количество просмотров: 114
Количество скачиваний: 0