Модифікований код числа

Подання чисел в комп'ютері: природна і нормальна форми. Алгебраїчне представлення двійкових чисел: прямий, зворотний і додатковий коди.

1. Природна і нормальна форми.

2. Прямий, зворотний і додатковий коди.

1. Подання чисел в комп'ютері: природна і нормальна форми.

У ЕОМ застосовуються дві форми подання чисел:

• природна форма, або форма з фіксованою комою (крапкою) - ФЗ (ФТ);

• нормальна форма, або форма з плаваючою комою (крапкою) - ПЗ (ПТ).

Фіксована кома (точка). У формі подання з фіксованою комою (крапкою) числа зображуються у вигляді послідовності цифр з постійним для всіх чисел становищем коми, що відокремлює цілу частину від дробової.

Наприклад, нехай числа представлені в десятковій системі числення і мають п'ять розрядів в цілій частині числа (до коми) і п'ять в дробової частини (після коми). Числа, записані в таку розрядну сітку, мають вигляд:

Ця форма найбільш проста, природна, але має невеликий діапазон представлення чисел і тому найчастіше неприйнятна при обчисленнях.

У комп'ютерах природна форма подання використовується як допоміжна і тільки для цілих чисел.

У пам'яті ЕОМ числа з фіксованою точкою зберігаються в трьох форматах:

а) півслова - це зазвичай 16 біт, або 2 байта;

б) слово - 32 біта, або 4 байти;

в) подвійне слово - 64 біта, або 8 байтів.
Негативні числа з ФТ записуються в розрядну сітку в додаткових кодах, які утворюються додатком одиниці до молодшого розряду зворотного коду. Зворотний код виходить заміною одиниць на нулі, а нулів на одиниці в прямому двійковому коді.

Плаваюча кома (точка). У формі подання з плаваючою комою (крапкою) число зображується у вигляді двох груп цифр:

При цьому абсолютна величина мантиси повинна бути менше 1, а порядок повинен бути цілим числом. У загальному вигляді число в формі з плаваючою комою може бути представлено так:

де М - мантиса числа (| М \ <1); r — порядок числа (целое число); Р — основание системы счисления.

Наприклад, наведені раніше числа в нормальній формі запишуться в такий спосіб:

-0,103012026 * 10 5.

Нормальна форма подання забезпечує великий діапазон відображення чисел і є основною в сучасних комп'ютерах.

Слід зауважити, що всі числа з плаваючою комою зберігаються в машині в так званому нормалізованому вигляді.

Нормалізованим називають таке число, старший розряд мантиси якого більше нуля. У нормалізованих двійкових чисел, отже, 0,5 <| М\ <1.

Нормалізовані, т. Е. Приведені до правильної дробу, числа:

У пам'яті ЕОМ числа з ПТ зберігаються в двох форматах:

• слово - 32 біта, або 4 байти;

• подвійне слово - 64 біта, або 8 байт.

Розрядна сітка для чисел з ПТ має наступну структуру:

• нульовий розряд - це знак числа (0 - «мінус», 1 - «плюс»);

• з 1 по 7 розряд записується порядок в прямому двійковому коді, порожні розряди заповнюються нулями. У першому розряді вказується знак порядку (1 - «плюс» або 0 - «мінус»);

• з 8 по 31 (63) вказується мантиса, зліва направо без нуля цілих в прямому двійковому коді і для негативних чисел і порожні розряди заповнюються нулями.

2. Алгебраїчний уявлення двійкових чисел: прямий, зворотний і додатковий коди.

При зберіганні інформації в пам'яті ЕОМ кожен вид зберігається в одному розряді пам'яті, а розряди об'єднуються в осередку пам'яті фіксованого розміру. При записи чисел з фіксованою точкою, положення точки фіксується в певному місці по відношенню до розрядів числа. При приставлення числа зі знаком для коду, виділяється знаковий розряд (зазвичай крайній зліва) «+» = 0 і «-» = 1 - кодується.

а = +0101 = 0.0101

в = -1010 = 1.1010

Прямий код числа збігається із записом позитивного числа.

Розглянемо однобайтовое уявлення двійкового числа. Нехай це буде 28 (10). У двійковому форматі - 0011100 (2) (при однобайтового форматі під величину числа відведено 7 розрядів). Двійкове число зі знаком буде виглядати так, як показано на рис. 2.1.

Мал. 2.1. Формат двійкового числа зі знаком в прямому коді

а - позитивне число; б - негативний

Додавання в прямому коді чисел, що мають однакові знаки, досить просто: числа складаються, і сумі присвоюється знак доданків. Значно більш складним є алгебраїчне додавання в прямому коді чисел з різними знаками. У цьому випадку доводиться визначати більше по модулю число, виробляти віднімання модулів і привласнювати різниці знак більшого за модулем числа. Таку операцію значно простіше виконувати, використовуючи зворотний і додатковий коди.

а = +0101 = 0.0101

Зворотний код позитивного числа збігається з прямим кодом.

в = -1010 = 1.0101

Зворотний код негативного числа утворюється так:

1. У знаковому розряді 1.

2. У цифрових розрядах 1 замінюється на 0. а 0 на 1.

Зазначені труднощі привели до того, що в сучасних ЕОМ абсолютна більшість операцій виконується в додатковому коді.

Додатковий код числа.

а = +0101 = 0.0101

Додатковий код позитивного числа збігається з прямим кодом.

Додатковий код негативного числа утворюється так:

1. У знаковому розряді 1.

2. У цифровому розряді 1 замінюється на 0. а 0 на 1.

3. До останнього розряду додається 1.

Модифікований код числа.

Відрізняється тим, що для зображення знака числа в ньому відводиться два розряду (позитивна кодування 00. негативна 11). Такі коди оказа-лись зручні (з точки зору побудови АЛУ) для виявлення переповнення раз-ряд-ної сітки. Якщо знакові розряди результату прини-ма-ють значення 00 і 11, то переповнення розрядної сітки не було, а якщо 01 або 10 - то було пере-пол-ні-ня.

а = -11001 в = +11001

1. Які дві форми подання чисел застосовуються в ЕОМ?

2. Як зображуються числа в формі з фіксованою комою (крапкою)?

3. Як зображуються числа в формі з плаваючою комою (крапкою)?

4. Що таке нормалізоване число?

5. У яких двох форматах зберігаються числа з плаваючою комою (крапкою) в пам'яті ЕОМ?

6. Наведіть приклади запису прямого коду числа для позитивних і негативних чисел.

7. Як утворюється зворотний код негативного числа?

8. Як утворюється додатковий код негативного числа?

9. Чим відрізняється модифікований код числа від інших кодів?

Схожі статті