Щербаков а. Н., Проскурін м. П., Грушко с. С. Прикладна теорія цифрових автоматів

• Название: Щербаков а. Н., Проскурін м. П., Грушко с. С. Прикладна теорія цифрових автоматів
• Анкор: Ukr1_PTTsA_kl_ch1_10-02-2010.doc
• Дата: 13.02.2018
• Размер: 2.54 Mb.
• Имя файла: Ukr1_PTTsA_kl_ch1_10-02-2010.doc
• Тип: Протокол; #15521
• страница: 7 из 26

4.5 Переклад двійково-десяткових систем числення

Двійкові розряди розбиваються на тетради з вагою розрядів наприклад, 8421, а в тетрадах записують цифри від 0 до 9 у двійково-десяткових кодах, тобто 1 треба ставити у тих розрядах, вага яких враховується в записуваній цифрі. Переклад з однієї системи до іншої проводять по тетрадах.

Приклад: N=995₍₁₀₎  1001/1001/0101.

4.6 Форма представлення чисел в комп’ютері

У десятковій системі існують багато форм представлення чисел. Ми, вміло користуючись цим, самі вибираємо ту або іншу форму представлення чисел. Наприклад, число 0,25 можна уявити, як 1/4, коли виконуємо операції з такими ж дробами. Можна уявити, як 2510^-2 або 250010^-4 або 0,002510² або 0,3 при округленні і т.д.

Всю різноманітність запису чисел розбивають на природні і нормалізовані (нормальні) форми.

Нормалізованою формою запису будь-якого числа N звичайно називають математичний вираз типу N=±0,mхq^(±n), де ±m – мантиса (у вигляді правильного дробу зі значенням у старшому розряді, що не дорівнює «0»), q  основа, ±n  порядок числа.

При природній формі, число записують в натуральному вигляді, наприклад: для позитивних чисел: 125 (ціле число); 0,125 (правильний десятинний дріб); 125,125 (неправильний десятинний дріб). При норма-лізованій формі запису одне і те ж число може приймати різний вигляд і його форма залежить від прийнятих правил (обмежень), що діють при записі. Наприклад, 12500 може бути записано 12,5 10³ =0,12510⁵= 12500010^-1 і т.д.

Така різноманітність форм представлення чисел є причиною ускладнення пристроїв і алгоритмів функціонування ЦА обчислювачів.

Щоб уникнути цього, в ЦА прийняті свої нормалізовані форми запису і відображення чисел, що дозволяють мінімізувати вартість апаратних і алгоритмічних засобів.

5 ФОРМАТИ ПРЕДСТАВЛЕННЯ ЧИСЕЛ В КОМП’ЮТЕРІ

5.1 Представлення чисел з фіксованою комою (крапкою)

Автоматне зображення числа – це представлення числа N в розрядній сітці ЦА, в наперед заданому форматі і правилами відображення. На рис. 5.1 представлений звичайний машинний формат числа з фіксованою комою на n-розрядів (для знакової частини числа надано один додатковий розряд Sg1).

Рисунок 5.1  Формат машинного представлення числа з фіксованою комою (крапкою)  ФФК

При представленні числа у форматі з фіксованою комою (ФФК) в двійковій системі числення увесь формат n-розрядної сітки розбивається наперед на дві основні частини-знакову і числову:

- один (або два зліва) розряди для представлення знаку числа (0 або 00 плюс «+»; 1 або 11 мінус «»);

- наступні k розрядів визначають для розміщення цілої частини числа;

-інші (n2k) розрядів відводять для розміщення дробової частини числа.

Дійсно, положення коми строго фіксоване в розрядній сітці ЦА.

Позначимо машинне зображення числа N через N_m, тоді число N_m дорівнює: ,

де К_ф  масштабний коефіцієнт прийнятого формату, величина якого залежить від числа розрядів цілої частини, тобто для рис 5.1 K_Ф=2^k=2⁶.

Приклад. Записати число N=+11,00111000111 (природний запис) у форматі машини з К_Ф=2⁶, кількість розрядів n=16. N_m= N2^-6.

[N]_m=0/000011,001110001 (машинний запис числа N, останні два розряди 11  втрачені із за відсутності знакомісць для їх розміщення).

Для сприйняття машинної форми числа N_m знакову його частину (крайні зліва один або два розряди) відокремлюють знаком «слеш» / чи \.

Навпаки, число N визначається як N=N_mK_Ф=+11,001110001. Знак «+» для позитивного числа (природний запис) не записується.

Діапазон уявних чисел залежить від обраного формату цілої частини і складає:



де k  кількість розрядів числа.

При записі чисел у форматі з фіксованою комою, якщо число виходить за межі розрядної сітки числа, молодші розряди відкидаються. При цьому, можуть виникати значні погрішності, зокрема, ділення на «0», що приводить до невизначеності і необхідності втручання у розрахунки. Проте, при роботі ЕОМ у форматі з фіксованою комою швидкість виконання арифметичних і логічних операцій висока.

Помилка представлення чисел зменшується при правильному виборі (розрахунку) масштабних коефіцієнтів К_Ф. У деяких ЦА при переповненні розрядної сітки автомата, виводять один розряд «переповнення» із зупинкою розрахунків, що порушує його нормальне функціонування. (Наприклад, у ЄС ЕОМ ХХХХ АЛП виконуються операції окремо з цілими числами і дробами, а переповнення від складання дробів додається до цілої частини).