- •Предмет и задачи информатики, её место в процессах управления. История становления информатики, как науки.
- •По области использования:
- •С учётом фактора времени:
- •По способу представления:
- •Теоретические основы информатики.
- •Правила перевода записи из одной системы в другую.
- •Формы представления данных. Единицы измерения информации и объёма данных.
- •Диапазон и точность представления чисел.
- •Знаковые целые.
- •Вещественные числа.
- •Беззнаковые целые.
- •Булева алгебра.
- •Способы задания булевых функций.
Беззнаковые целые.
Беззнаковые целые представляют только неотрицательные числа, при этом все разряды кода используются для представления значения числа и максимальное число соответствует единичным значениям кода во всех разрядах: 111..111. m-байтовая переменная целого типа без знака, очевидно, принимает значения от 0 до +28m-1;
Знаковые целые.
При представлении в компьютере знаковых чисел, один разряд из записи числа отводится для знака. 0 соответствует положительному числу, 1 - отрицательному. Для упрощения арифметических действий, используется запись числа в дополнительном коде.
Дополнительным кодом положительного числа является само это число. Для получения дополнительного кода отрицательного числа, следует инвертировать модуль этого числа, прибавить к нему единицу, и дописать слева 1.
Вещественные числа.
Для
представления дробей, используется
нормализованная запись числа, имеющая
вид:
где a
—
мантисса, n
—
порядок, показывающий на сколько должна
сместиться точка, q
—
основание системы счисления. Например,
,
здесь 0,25324 — мантисса, 2 — порядок, 10 —
основание системы счисления. Для машинной
записи мантисса должна удовлетворять
условию:
,
то есть мантисса меньше единицы, и её
первая значащая цифра – не ноль.
Рассмотрим один из возможных примеров представления числа с плавающей точкой в памяти компьютера. Пусть в памяти компьютера вещественное число представляется в форме с плавающей точкой, и занимает ячейку 4 байта. В ячейке должна содержаться следующая информация: знак числа, порядок, значащие цифры мантиссы.
Знак числа, порядок |
МАНТИССА |
||
1 байт |
2 байт |
3 байт |
4 байт |
С старшем бите 1-го байта, хранится знак мантиссы, в оставшихся 7-ми битах – машинный порядок. В оставшихся 3-х байтах – значащие цифры мантиссы.
Что
такое машинный порядок? В 7-ми оставшихся
двоичных числах содержатся значения
от 0000000 до 1111111 или, в десятичной системе
счисления от 0 до
,
то есть, порядок может принимать значёния
от 0 до 128, — 129 значений. Очевидно, что
порядок может быть как положительным,
так и отрицательным, следовательно,
логично разделить полученный диапазон
на 2, то есть, получаем следующее
соответствие между машинным и
математическим порядками:
Математический |
-64 |
-63 |
-62 |
… |
0 |
1 |
… |
63 |
64 |
Машинный |
0 |
1 |
2 |
… |
64 |
65 |
… |
127 |
128 |
Следовательно,
машинный порядок смещён относительно
математического на 64, и имеет только
положительные значения. Обозначив
машинный порядок за
,
а математический – за
,
получим следующую формулу:
Поскольку,
,
для шестнадцатеричной системы, получаем:
Для двоичной системы:
Пример: представить число 25,625 в двоичном и шестнадцатеричном виде с плавающей точкой.
В двоичной системе число запишется в виде: 11001,101, переведём его в нормализованную форму,
Следовательно, математический порядок числа равен 101, мантисса равна 0,11001101. По приведённым выше формулам, машинный порядок равен 1000101, так же, учитывая, что число положительное, получим следующую запись:
В случае, если бы число было отрицательным, в старшем разряде стоял бы нуль.
В более компактной, 16-ричной форме, получим запись:
45 CD 00 00
