Wykład I: Kodowanie liczb w systemach binarnych. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Podstawy Informatyki



Podobne dokumenty
Wykład I Cyfrowa reprezentacja informacji Algorytmy metody prezentacji i zapisu

Technologie Informacyjne

Wykład I Cyfrowa reprezentacja informacji Algorytmy metody prezentacji i zapisu Tablice (wstęp) Rzut okiem na języki programowania

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia stacjonarne Pedagogika Budowa i zasada działania komputera

Jednostki informacji. Bajt moŝna podzielić na dwie połówki 4-bitowe nazywane tetradami (ang. nibbles).

SYSTEMY LICZBOWE. SYSTEMY POZYCYJNE: dziesiętny (arabski): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 rzymski: I, II, III, V, C, M

Systemy zapisu liczb.

Techniki multimedialne

Systemy liczbowe. 1. Przedstawić w postaci sumy wag poszczególnych cyfr liczbę rzeczywistą R = (10).

Języki i metodyka programowania. Reprezentacja danych w systemach komputerowych

Arytmetyka komputera

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

RODZAJE INFORMACJI. Informacje analogowe. Informacje cyfrowe. U(t) U(t) Umax. Umax. R=(0,Umax) nieskończony zbiór możliwych wartości. Umax.

Arytmetyka komputera. Na podstawie podręcznika Urządzenia techniki komputerowej Tomasza Marciniuka. Opracował: Kamil Kowalski klasa III TI

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

INFORMATYKA. Zajęcia organizacyjne. Arytmetyka komputerowa.

Kodowanie informacji. Kody liczbowe

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia stacjonarne inżynierskie, kierunek INFORMATYKA Architektura systemów komputerowych

Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

1259 (10) = 1 * * * * 100 = 1 * * * *1

Teoretyczne Podstawy Informatyki

Technika Cyfrowa i Mikroprocesorowa

Plan wyk ladu. Kodowanie informacji. Systemy addytywne. Definicja i klasyfikacja. Systemy liczbowe. prof. dr hab. inż.

Podstawy Informatyki dla Nauczyciela

Podstawy Informatyki. Inżynieria Ciepła, I rok. Wykład 5 Liczby w komputerze

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 10 października Informatyka Stosowana Wykład 2 10 października / 42

Metoda znak-moduł (ZM)

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 9 października Informatyka Stosowana Wykład 2 9 października / 42

Samodzielnie wykonaj następujące operacje: 13 / 2 = 30 / 5 = 73 / 15 = 15 / 23 = 13 % 2 = 30 % 5 = 73 % 15 = 15 % 23 =

Wstęp do informatyki- wykład 1 Systemy liczbowe

Cyfrowy zapis informacji. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

Wstęp do programowania. Reprezentacje liczb. Liczby naturalne, całkowite i rzeczywiste w układzie binarnym

Dla człowieka naturalnym sposobem liczenia jest korzystanie z systemu dziesiętnego, dla komputera natomiast korzystanie z zapisu dwójkowego

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Zapis liczb. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

SYSTEMY LICZBOWE. Zapis w systemie dziesiętnym

Moduł 2 Zastosowanie systemów liczbowych w informacji cyfrowej

SYSTEMY LICZBOWE 275,538 =

Systemy liczbowe. Bibliografia: Urządzenia techniki komputerowej, K. Wojtuszkiewicz

Arytmetyka binarna - wykład 6

L6.1 Systemy liczenia stosowane w informatyce

Kod U2 Opracował: Andrzej Nowak

DYDAKTYKA ZAGADNIENIA CYFROWE ZAGADNIENIA CYFROWE

Kodowanie liczb całkowitych w systemach komputerowych

Pracownia Komputerowa wykład V

ARYTMETYKA BINARNA. Dziesiątkowy system pozycyjny nie jest jedynym sposobem kodowania liczb z jakim mamy na co dzień do czynienia.

12. Wprowadzenie Sygnały techniki cyfrowej Systemy liczbowe. Matematyka: Elektronika:

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

Arytmetyka liczb binarnych

System liczbowy jest zbiorem reguł określających jednolity sposób zapisu i nazewnictwa liczb.

Systemy liczbowe. 1. System liczbowy dziesiętny

Zapis liczb binarnych ze znakiem

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki dla I roku BO. Piotr Mika

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Podstawy matematyczne automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Systemy liczbowe używane w technice komputerowej

Architektura komputerów

Metody numeryczne Technika obliczeniowa i symulacyjna Sem. 2, EiT, 2014/2015

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki. Piotr Mika

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

Naturalny kod binarny (NKB)

Wstęp do informatyki- wykład 1

Znaki w tym systemie odpowiadają następującym liczbom: I=1, V=5, X=10, L=50, C=100, D=500, M=1000

Systemy liczbowe Plan zaję ć

Podstawy Informatyki

Uniwersytet w Białymstoku Wydział Ekonomiczno-Informatyczny w Wilnie SYLLABUS na rok akademicki 2010/2011

ARCHITEKTURA KOMPUTERÓW Systemy liczbowe

ARCHITEKRURA KOMPUTERÓW Kodowanie liczb ze znakiem

System Liczbowe. Szesnastkowy ( heksadecymalny)

Kod znak-moduł. Wartość liczby wynosi. Reprezentacja liczb w kodzie ZM w 8-bitowym formacie:

Informatyka kodowanie liczb. dr hab. inż. Mikołaj Morzy

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

Ćwiczenie nr 1: Systemy liczbowe

Krótka wycieczka do wnętrza komputera

Kod uzupełnień do dwóch jest najczęściej stosowanym systemem zapisu liczb ujemnych wśród systemów binarnych.

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

Systemy liczenia. 333= 3*100+3*10+3*1

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

Arytmetyka stało i zmiennoprzecinkowa

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 1 WSTĘP DO INFORMATYKI

2 Arytmetyka. d r 2 r + d r 1 2 r 1...d d 0 2 0,

Dr inż. Jan Chudzikiewicz Pokój 117/65 Tel Materiały:

Technologie Informacyjne Wykład 4

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 1 WSTĘP DO INFORMATYKI

Informatyka. Michał Rad

Pracownia Komputerowa wykład VI

Operacje arytmetyczne

Pracownia Komputerowa wykład IV

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Architektura komputerów

LABORATORIUM PROCESORY SYGNAŁOWE W AUTOMATYCE PRZEMYSŁOWEJ. Zasady arytmetyki stałoprzecinkowej oraz operacji arytmetycznych w formatach Q

SCENARIUSZ LEKCJI. Autorzy scenariusza: Krzysztof Sauter (informatyka), Marzena Wierzchowska (matematyka)

Instrukcja do ćwiczeń nr 4 typy i rodzaje zmiennych w języku C dla AVR, oraz ich deklarowanie, oraz podstawowe operatory

Urządzenia Techniki. Klasa I TI. System dwójkowy (binarny) -> BIN. Przykład zamiany liczby dziesiętnej na binarną (DEC -> BIN):

Programowanie Niskopoziomowe

Informacja. Informacja. Informacja. Informacja/wiadomość. Zbiór danych zebranych w celu ich przetworzenia i otrzymania wyników (nowych informacji).

Wstęp do informatyki- wykład 2

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 2 WSTĘP DO INFORMATYKI

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 8 października 2018, M. A-B. Informatyka Stosowana Wykład 2 8 października 2018, M. A-B 1 / 41

Podstawy Informatyki. Metalurgia, I rok. Wykład 3 Liczby w komputerze

Transkrypt:

Studia Podyplomowe INFORMATYKA Podstawy Informatyki Wykład I: Kodowanie liczb w systemach binarnych 1

Część 1 Dlaczego system binarny? 2

I. Dlaczego system binarny? Pojęcie bitu Bit jednostka informacji wystarczająca do zakomunikowania jednego z dwu równo prawdopodobnych zdarzeń. 1 0 3

I. Dlaczego system binarny? Pojęcie bitu Słowo bit po raz pierwszy użył w 1948 roku twórca informacji Claude Shannon - amerykański matematyk i inżynier, profesor MIT; jeden z twórców teorii informacji Jako jeden z pierwszych pojął doniosłość kodu binarnego. Twierdził, że ciągami zer i jedynek da się opisać tekst, obraz i dźwięk Claude Elwood Shannon 1916-2001 4

I. Dlaczego system binarny? Przyczyny zastosowania systemu binarnego 5

I. Dlaczego system binarny? Przyczyny zastosowania systemu binarnego Przyczyny zastosowania systemu binarnego w technologii cyfrowej to: łatwość implementacji elektrycznej i elektronicznej, odporność na zakłócenia, możliwość interpretacji cyfr {0, 1} jako wartości logicznych (algebra Boole a). 6

I. Dlaczego system binarny? Przyczyny zastosowania systemu binarnego Ciekawostka: Jedynym znanym komputerem zbudowanym z elementów trzy-stanowych był eksperymentalny radziecki Sietuń (1959). Element reprezentujący jednostkę informacji stanowiła para rdzeni magnetycznych, z których każdy mógł być namagnesowany w jednym z dwóch kierunków; czwarty - niewykorzystany stan - służył do celów kontrolnych. 7

Kilka ważnych pojęć 8

I. Dlaczego system binarny? INFORMACJA Informacja to twór abstrakcyjny i niematerialny, który w sposób zakodowany może być przesyłany, przetwarzany i używany do sterowania. Nośnikami informacji są symbole takie jak umowne znaki, słowa, gesty itp. Aby odczytać informację zawartą w symbolach trzeba te symbole zinterpretować. Odbiorca informacji musi wiedzieć w jaki sposób symbole należy interpretować. Symbole, które są nośnikami informacji nazywane są danymi 9

I. Dlaczego system binarny? DANE Dane to liczby, pojęcia lub rozkazy przedstawione w sposób wygodny do przesłania, interpretacji lub przetwarzania metodami ręcznymi lub automatycznymi. Dane mogą przyjmować różną postać: znaki, mowa, wykresy. Są przenoszone za pomocą określonego nośnika. Różne dane mogą przedstawiać tę samą informację 10

I. Dlaczego system binarny? Przekazywanie informacji Źródło informacji zakłócenia Nadajnik (kodowanie) Kanał przesyłowy Odbiornik (dekodowanie) Przeznaczenie informacji 11

Część 2 Pozycyjne systemy liczbowe 12

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dziesiętny Ile różnych liczb można zapisać w systemie dziesiętnym za pomocą 3 cyfr? 13

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dziesiętny Tysiąc od 0 do 999 14

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dziesiętny dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 15

II. Pozycyjne systemy liczbowe System o dowolnej podstawie 16

II. Pozycyjne systemy liczbowe System o dowolnej podstawie 17

I. Pozycyjne systemy liczbowe System o dowolnej podstawie dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 18

I. Pozycyjne systemy liczbowe Systemy niepozycyjne Zupełnie inna sytuacja występuje w zapisie liczby w systemie rzymskim. Kolejne liczby od 1; : : : ; 9 mają postać: I; II; III; IV; V; V I; V II; V III; IX Widać, że w takim zapisie pozycja cyfry (o ile w ogóle można mówić w tym wypadku o cyfrze), nie jest związana z wyznaczaniem jej wartości, lecz istotna jest postać całej liczby. Taki system zapisu nazywamy addytywnym systemem liczbowym. 19

I. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy (binarny) Korzystając z definicji pozycyjnego systemu liczbowego otrzymujemy, że podstawą systemu dwójkowego jest liczba 2, oraz cyframi tego systemu są elementy zbioru <0; 1>. Zapiszmy przykładową liczbą w tym systemie otrzymujemy: x = 1011110110 (2) x = 1*2 9 + 0*2 8 + 1*2 7 + 1*2 6 + 1*2 5 + + 1*2 4 + 0*2 3 + 1*2 2 + 1*2 1 + 0*2 0 Zastępując teraz potęgi liczby 2 odpowiednimi wartościami, otrzymujemy x = 1*512 + 0*256 + 1*128 + 1*64 + 1*32 + + 1*16 + 0*8 + 1*4 + 1*2 + 0*1 = 758 (10) 20

I. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy (binarny) dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 21

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy (binarny) ZALETY: prostota łatwa realizacja techniczna (elektronika) możliwość interpretacji cyfr {0, 1} jako wartości logicznych (algebra Boole a) WADY: długość zapisu przyzwyczajenie 22

II. Pozycyjne systemy liczbowe Ważniejsze potęgi dwójki dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 23

II. Pozycyjne systemy liczbowe Ważniejsze potęgi dwójki dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 24

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - konwersja dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 25

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - arytmetyka Dodawanie w systemie dwójkowym dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 26

II. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - arytmetyka dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: dr Artur Bartoszewski Podstawy informatyki; - Informatyka Studia i systemy Podyplomowe informatyczne INFORMATYKA,, sem. 1- Edycja WYKŁAD 11 27

I. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - arytmetyka Odejmowanie w systemie dwójkowym W przypadku odejmowania 0-1 w systemie dwójkowym, musimy dokonać zapożyczenia 1 na następnej pozycji liczby. 28

I. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - arytmetyka Mnożenie w systemie dwójkowym Mnożenie jest wykonywane analogicznie jak mnożenie w systemie dziesiętnym. 29

I. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - arytmetyka Dzielenie w systemie dwójkowym Dzielenie podobnie jak mnożenie wykonujemy tak samo jak w przypadku dzielenia w systemie dziesiętnym. 30

I. Pozycyjne systemy liczbowe System dwójkowy - arytmetyka 31

I. Pozycyjne systemy liczbowe System szesnastkowy (hexadecymalny) Duże liczby binarne są nieczytelne. 0101001010010010000111100101010010101010110 Celem wprowadzenia systemy szesnastkowego jest skrócenie zapisu bez przeliczania na system dziesiętny. Każde 4 bity da się przedstawić za pomocą 1 cyfry szesnastkowej bez żadnego przeliczania. 32

I. Pozycyjne systemy liczbowe System szesnastkowy (hexadecymalny) Przykład: 01010010100100100001111001010100101010101100 0101 0010 1001 0010 0001 1110 0101 0100 1010 1010 1100 0101 0010 1001 0010 0001 1110 0101 0100 1010 5 2 8 2 1 E 5 4 A 1010 1100 A C 52821E54AAC 33

Iii. Pozycyjne systemy liczbowe System szesnastkowy (hexadecymalny) System szesnastkowy podlega tym samym zasadą co inne systemy wagowo pozycyjne. 34

Część 3 Kodowanie liczb w systemach binarnych 35

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Kodowanie liczb ujemnych Kodowanie ZNAK - MODÓŁ 36

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Kodowanie liczb ujemnych Kod U2 - Uzupełnień do dwóch Kod uzupełnień do dwóch (w skrócie U2 lub ZU2) jest obecnie najpopularniejszym sposobem zapisu liczb całkowitych oraz ułamkowych przedstawionych w formacie stałoprzecinkowym na bitach. Jego popularność wynika z faktu, że operacje dodawania i odejmowania są w nim wykonywane tak samo jak dla liczb binarnych bez znaku. Z tego też powodu oszczędza się na kodach rozkazów procesora. 37

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Kodowanie liczb ujemnych Kod U2 (Uzupełnień do dwóch) 38

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Kodowanie liczb ujemnych 39

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Kodowanie liczb ujemnych Zalety kodu U2: 40

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Liczby rzeczywiste zapis stałoprzecinkowy 41

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Liczby rzeczywiste zapis stałoprzecinkowy 42

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Liczby zmiennopozycyjne 43

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Liczby zmiennopozycyjne 44

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Liczby zmiennopozycyjne 45

III. Kodowanie liczb w systemach binarnych Liczby zmiennopozycyjne 46

Literatura: W prezentacji wykorzystano fragmenty i zadania z książek i stron internetowych: Piotr Fulmański, Ścibór Sobieski, Wstęp do informatyki, Podręcznik, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, 2005 ISBN: 83-7171-844-6 http://www.inf.sgsp.edu.pl/ http://deuter.am.put.poznan.pl/zwm/ 47