Представление чисел в позиционной системе счисления
Под системой счисления понимается способ представления любого числа с помощью некоторого алфавита символов, называемых цифрами. Существуют различные системы счисления. От их особенностей зависят наглядность представления числа при помощи цифр и сложность выполнения арифметических операций.
Наглядность представления чисел и простота выполнения арифметических операций характерны для позиционной системы счисления. Система счисления называется позиционной, если одна и та же цифра имеет различное значение, определяющееся позицией цифры в последовательности цифр, изображающей число. Позиционной является десятичная система. Помимо десятичной существуют другие позиционные системы. Некоторые из них применяются в вычислительной технике.
Количество s различных цифр, употребляемых в позиционной системе, называется ее основанием. Эти цифры обозначают s целых чисел, обычно 0, 1, ... , (s - 1). В десятичной системе счисления используются десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; эта система имеет основанием число десять.
В общем случае в позиционной системе счисления с основанием s любое число x может быть представлено в виде полинома от основания s:
х = εrsr + εr -1sr -1 + … + ε1s1 + ε 0s0 + ε1s1 + ε -1s -1+ ε - 2s -2 + …,
где εi - любые из s цифр, используемых в системе счисления.
Принято представлять числа в виде соответствующей последовательности цифр, используемых в системе счисления:
х = εrεr-1 ... ε1ε0 . ε-1ε-2 …
В этой последовательности точка (.) отделяет целую часть числа от дробной. Точка опускается, если нет дробной части. Позиции цифр, отсчитываемые от точки, называют разрядами. В позиционной системе счисления значение каждого разряда больше значения соседнего справа разряда в число раз, равное основанию s системы.
В ЭВМ применяют позиционные системы счисления с недесятичным основанием: двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную и др.. Далее для обозначения системы счисления будем заключать число в скобки и в индексе указывать основание системы счисления.
Наиболее распространенная в ЭВМ – двоичная система счисления. В этой системе используются только две ("двоичные") цифры: 0 и 1. В двоичной системе любое число может быть представлено последовательностью двоичных цифр:
х = αm αm -1 ... α1 α0 . α-1 α-2 …
где αi - либо 0, либо 1.
Эта запись соответствует сумме степеней числа 2, взятых с указанными в ней коэффициентами:
х = αm .2m + αm-1 .2m-1 + … + α1 .21 + α0 .20 + α-1 .2-1 + α-2 .2-2 + …
Например, двоичное число
(10101101.101)2 = 1*27 + 0*26 + 1*25 + 0*24 + 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 + 1*2-1 + 0*2-2 + 1*2-3,
как следует из приведенного разложения его по степеням числа 2, соответствует десятичному числу (173.625)10.
Двоичное изображение числа требует большего числа разрядов, чем его десятичное представление, но создает больше удобства для проектирования ЭВМ:
1) для представления двоичного элемента используют всего два устойчивых состояния (например, триггерные схемы);
2) из-за простоты двоичной арифметики.
В восьмеричной системе употребляется восемь цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Любое число в восьмеричной системе представляется последовательностью цифр:
х = βqβq-1 ... β1β0 . β-1β-2 …,
в которой βi -могут принимать значения от 0 до 7.
Например, восьмеричное число
(703.04)8 = 7*82 + 0*81 + 3*80 + 0*8-1 + 4*8-2 = (451.0625)10.
В шестнадцатеричной системе для изображения чисел употребляют 16 цифр:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.
A соответствует (10)10, B – (11)10, C – (12)10, D – (13)10, E – (14)10, F – (15)10.
Например, шестнадцатеричное число
(B2E.4)16 = 11*162 + 2*161 + 14*160 + 4*16-1 = (2862.25)10.
Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 3061;