[Список тем] [Вступление к этой теме] Страницы темы: [1] [2]


Представление чисел в различных системах счисления


Под основанием системы счисления р будем понимать число используемых в ней символов—цифр. В десятичной системе р =10 и для построения чисел используется десять цифр: 0, 1, 2, ..., 9. Число представляется в виде последовательности цифр, разделенных запятой на две группы: одна группа (левее запятой) образует целую часть, другая (правее запятой) — дробную. Каждая цифра числа занимает определенную позицию (разряд). Разрядам приписываются различные весовые коэффициенты. Эти коэффициенты для разрядов влево от запятой равны соответственно
10°, 101, 102, ...; вправо от запятой 10-1, 10-2, 10-3, ...
Таким образом, запись 547, 359 в десятичной системе счисления означает величину:

547,359= 5*102 + 4*101+7*10° +3*10-1 +5*10-2 +9*10-3.

В общем случае изображение некоторого числа N имеет вид anan-1 ... a1a0, a-1a-2... a. Здесь
anan-1...а последовательность цифр, соответствующих n, n—1, ... разрядам.
При основании системы счисления р запись числа N соответствует следующей величине:

N=an*pn+an-1*pn-1+,...,+a1*p+a0*po+a-1*p-1 + a-2*p-2+...+ а-m *p-m.

Здесь рn, pn-1, ..., p-m весовые коэффициенты соответствующих разрядов. В качестве цифр разрядов используются символы, означающие положительные целые числа, меньшие p(0<=aj<=p—1). Используя такой позиционный принцип представления чисел, можно строить разнообразные системы счисления, задаваясь различными значениями основания системы р. Рассмотрим некоторые наиболее употребительные системы счисления.
Двоичная система счисления (р=2). Для представления цифр разрядов используются лишь два символа: 0 и 1.
Например, число 11010,112 соответствует следующей величине:
11010,112=1•24+l•23 +O•22+l•21+0•20,+ 1•2-1+1•2-2=26,7510
(нижние индексы показывают основание системы счисления, в которой представляется число).
Весовые коэффициенты разрядов, отсчитываемых слева от запятой (в целой части числа), равны соответственно, 1, 2, 4, 8, 16,...;
весовые коэффициенты разрядов правее запятой (в дробной части числа— 1/2, 1/4, 1/8, ...
Восьмеричная система счисления (р=8). Для представления цифр разрядов используют восемь символов 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Например, запись числа 756,258 в этой системе счисления соответствует:
756,258=7•82+5.81+6•80 +2.8-1+5•8-2=494,32812510.
Весовые коэффициенты разрядов в целой части — 1, 8, 64, ..., в дробной части — 1/8, 1/64, 1/512 .,.
Шестнадцатеричная система счисления (р=16). Цифры разрядов изображаются 16 символами: 0, 1, 2, .... 9, А, В, С, D, Е, F.
Десять символов заимствованы из десятичной системы, а в качестве недостающих шести символов использованы буквы А, В, С, D, Е, F, которым в десятичной системе соответствуют числа 10, 11, 12, 13, 14, 15.
Таким образом, запись А7В,С816 соответствует:
А7В,С816 =10*162 + 7*161 + 11*160 ,+12*16-1 + 8*16-2 = 2683,7812510.
Хранение n-разрядных чисел можно осуществить с помощью устройств, содержащих n элементов, каждый из которых запоминает соответствующую цифру числа. Наиболее просто осуществляется хранение чисел, представленных в двоичной системе счисления. Для запоминания цифры каждого разряда двоичного числа могут использоваться устройства с двумя устойчивыми состояниями (например, триггеры). Одному из этих состояний ставится в соответствие цифра 0, другому—цифра 1.
При хранении десятичных чисел каждая цифра десятичного числа предварительно представляется в двоичной форме. Такая форма представления десятичных чисел носит название двоично-кодированной десятичной системы.
Например, число 735,8210 в двоично-кодированной десятичной системе может быть представлено в следующем виде:
735,8210 = 0111 0011 0101, 1000 00102-10
7 3 5 8 2
Запоминание цифр 0 и 1 двоично-кодированного десятичного числа может осуществляться с помощью устройств с двумя состояниями.
Несмотря на внешнее сходство двоично-кодированного десятичного числа (содержащего лишь цифры 0 и 1) с двоичным числом, оно не является двоичным. Например, если целую часть приведенной выше записи рассматривать как двоичное число, то оно при переводе в десятичную форму означало бы 184510, что не совпадает с целой частью исходного числа 735.
Рассмотренный способ двоичного представления (кодирования) десятичных цифр использует код 8421 (название кода составлено из весовых коэффициентов разрядов двоичного числа). Наряду с этим кодом при двоичном кодировании десятичных цифр используются различные другие коды, наиболее употребительные из которых приведены в таблице.
Эти коды имеют следующие особенности.
Код 8421 является естественным представлением десятичных цифр в двоичной системе счисления. Код 7421 представляет интерес тем, что любая кодовая комбинация содержит не более двух единиц. В коде 2 из 5 все кодовые комбинации содержат точно две единицы. Это свойство используется для обнаружения ошибочных комбинаций (ошибочное распознание любого из символов принятой кодовой комбинации изменяет число единиц, благодаря чему достигается возможность выявления таких ошибочных комбинаций).
Десятичные
цифры (а)
Двоично-кодированные десятичные системы (коды)
8421 2421 2 из 5 с избытком 3 3a+2 7421
0 0000 0000 11000 0011 00010 0000
1 0001 0001 01100 0100 00101 0001
2 0010 0010 00110 0101 01000 0010
3 0011 0011 00011 0110 01011 0011
4 0100 0100 10001 0111 01110 0100
5 0101 1011 10100 1000 10001 0101
6 0110 1100 01010 1001 10100 0110
7 0111 1101 00101 1010 10111 1000
8 1000 1110 10010 1011 11010 1001
9 1001 1111 01001 1100 11101 1010
Пары десятичных цифр, сумма которых равна девяти, составляют цифры, взаимно дополняющие друг друга до девяти (0 и 9, 1 и 8, 2 и 7, ...). В коде 2421 и коде с избытком 3 кодовая комбинация, соответствующая любой из десятичных цифр, представляет собой инверсию комбинации, соответствующей ее дополнению до девяти. Например, в коде 2421 паре взаимно дополняющих до девяти цифр 2 и 7 соответствующих комбинации 0010 и 1101, каждая из которых образуется как инверсия другой. Это свойство упрощает выполнение в цифровых устройствах арифметических операций над десятичными числами. Таким же свойством дополнения до девяти обладает код За+2. Кроме того, этот код имеет и другое полезное свойство: любая пара кодовых комбинаций отличается не менее чем в двух разрядах, что позволяет обнаружить ошибочные комбинации (ошибка, изменяющая цифру одного разряда любой из кодовых комбинаций, приводит к так называемой запрещенной комбинации, не используемой для представления десятичных цифр).


[Список тем] [Вступление к этой теме] Страницы темы: [1] [2]