Technologie Informacyjne

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

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

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

Techniki multimedialne

Teoretyczne Podstawy Informatyki

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Liczby rzeczywiste są reprezentowane w komputerze przez liczby zmiennopozycyjne. Liczbę k można przedstawid w postaci:

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

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

Języki i metodyka programowania. Reprezentacja danych w systemach komputerowych

Wstęp do informatyki- wykład 1 Systemy liczbowe

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

Arytmetyka binarna - wykład 6

Naturalny kod binarny (NKB)

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

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

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

Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

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

Kodowanie liczb całkowitych w systemach komputerowych

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

Architektura komputerów

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

Systemy zapisu liczb.

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

Architektura komputerów

Pracownia Komputerowa wykład VI

INFORMATYKA. Zajęcia organizacyjne. Arytmetyka komputerowa.

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

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

ARCHITEKRURA KOMPUTERÓW Kodowanie liczb ze znakiem

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

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

Kod IEEE754. IEEE754 (1985) - norma dotycząca zapisu binarnego liczb zmiennopozycyjnych (pojedynczej precyzji) Liczbę binarną o postaci

Podstawy Informatyki

Podstawy Informatyki

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki. Piotr Mika

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

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

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

Metoda znak-moduł (ZM)

Cyfrowy zapis informacji

PODSTAWY INFORMATYKI. Informatyka? - definicja

Arytmetyka stało i zmiennoprzecinkowa

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

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

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

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

Pracownia Komputerowa wyk ad VI

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

Zapis liczb binarnych ze znakiem

DYDAKTYKA ZAGADNIENIA CYFROWE ZAGADNIENIA CYFROWE

Pozycyjny system liczbowy

Kod U2 Opracował: Andrzej Nowak

Pracownia Komputerowa wykład IV

SYSTEMY LICZBOWE 275,538 =

Cyfrowy zapis informacji. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

L6.1 Systemy liczenia stosowane w informatyce

Met Me ody numer yczne Wykład ykład Dr inż. Mic hał ha Łan Łan zon Instyt Ins ut Elektr Elektr echn iki echn i Elektrot Elektr echn olo echn

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

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

SYSTEMY LICZBOWE. Zapis w systemie dziesiętnym

Kodowanie informacji. Kody liczbowe

Architektura systemów komputerowych Laboratorium 5 Kodowanie liczb i tekstów

DZIESIĘTNY SYSTEM LICZBOWY

Architektura komputerów

Pracownia Komputerowa wykład V

Wstęp do informatyki- wykład 1

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

System Liczbowe. Szesnastkowy ( heksadecymalny)

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

Wstęp do Informatyki. Reprezentacja liczb w komputerze Arytmetyka stało- i zmiennoprzecinkowa Przechowywanie danych pliki i foldery

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

Pracownia Komputerowa wyk ad IV

Arytmetyka komputera

LICZBY ZMIENNOPRZECINKOWE

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

Programowanie w C++ Wykład 2. Katarzyna Grzelak. 4 marca K.Grzelak (Wykład 1) Programowanie w C++ 1 / 44

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

Programowanie w C++ Wykład 2. Katarzyna Grzelak. 5 marca K.Grzelak (Wykład 1) Programowanie w C++ 1 / 41

Moduł 2 Zastosowanie systemów liczbowych w informacji cyfrowej

Systemy liczbowe używane w technice komputerowej

Technologie Informacyjne Wykład 4

ZADANIE 1. Rozwiązanie:

Podstawy Informatyki dla Nauczyciela

Wstęp do informatyki- wykład 2

4 Standardy reprezentacji znaków. 5 Przechowywanie danych w pamięci. 6 Literatura

Wstęp do Informatyki

Arytmetyka stałopozycyjna

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

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Reprezentacja stałoprzecinkowa. Reprezentacja zmiennoprzecinkowa zapis zmiennoprzecinkowy liczby rzeczywistej

Technika Cyfrowa i Mikroprocesorowa

ARCHITEKTURA KOMPUTERÓW Liczby zmiennoprzecinkowe

Zestaw 3. - Zapis liczb binarnych ze znakiem 1

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

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

Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów. Kodowanie informacji System komputerowy

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Transkrypt:

System binarny Szkoła Główna Służby Pożarniczej Zakład Informatyki i Łączności October 7, 26

Pojęcie bitu 2 Systemy liczbowe 3 Potęgi dwójki 4 System szesnastkowy 5 Kodowanie informacji 6 Liczby ujemne 7 Arytmetyka 8 Liczby zmiennopozycyjne

Zmiana stanu jest informacją (pojawiła się zmiana). Brak zmian to brak informacji. Podstawową jednostką informacji jest bit (binary digit). Bit - jednostka ilości informacji wystarczająca do zakomunikowania jednego z co najwyżej dwóch równo prawdopodobnych zdarzeń.

Ile możliwych stanów istnieje dla dwóch żarówek?

?

źródło: people.duke.edu

Ile różnych liczb można zapisać za pomocą trzech cyfr dziesiętnych XYZ? 2......... 9 9 7 9 9 8 9 9 9

Ile różnych liczb można zapisać za pomocą trzech cyfr dziesiętnych XYZ? 2......... 9 9 7 9 9 8 9 9 9 Odpowiedź: Wszystkie kolejne liczby od najmniejszej () do największej (999). W sumie liczb. W dowolnym systemie liczbowym można przedstawić P n P - podstawa systemu n - ilość cyfr liczb/kombinacji.

P n?

= = =2 =3 =4 =5 =6 =7 =8... =3 =3 P n 5 5 bitów pozwala na 2 (32) kombinacji?

Przykładowa liczba 97 w systemie dziesiętnym powstaje wg poniższego schematu: 2 9 7 = 9*+*+7*=97 Analogicznie, przykładowa liczba w systemie dwójkowym ma postać: 2 2 2 2 2 3 = *8+*4+*2+*=3

Reprezentacja ułamków 2 9 7, 2 3 2 2 2-2, -2 2-2 -2 2-3 2-4 W każdym systemie liczbowym możliwe jest przedstawienie dowolnej liczby. 4 2 6

Konwersja z systemu dziesiętnego do binarnego 2 6 3 5 7 3 (LSB) (MSB) 2 = 2

System dwójkowy jest naturalnym systemem informatyki Zalety - łatwy zapis informacji za pomocą zjawisk elektrycznych, świetlnych, magnetycznych; - łatwe pomiary stanów (odczyt); - odporność na zakłócenia; Wady - długość zakodowanej informacji; - przyzwyczajenia człowieka do systemu dziesiętnego.

Ważniejsze potęgi dwójki 2 = 2 =2 2 2 =4 3 2 =8 4 2 =6 5 2 =32 6 2 =64 7 2 =28 8 2 =256= bajt 6 2 =65.536 24 2 =6.777.26 2 bajtów=kb 2 2 bajtów=mb 3 2 bajtów=gb (24) bajt=8bitów (24*24) (24*24*24)

2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 2 8 bitów = bajt 2 5 2 4 2 3 2 2 2 2 2 9 2 8 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 2 6 bitów = 2 bajty

Przybliżanie potęg dwójki Kolor 24 / 32 bitowy, dźwięk 6 bitowy 24 4 2 = 2 * 2 * 2 = 24 * 24 * 6 6 32 2 * 4 6 2?

2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 2 Most Significant Bit / Najbardziej znaczący bit Least Significant Bit / Najmniej znaczący bit

System szesnastkowy Celem wprowadzenia systemu szesnastkowego (hexadecymalnego) jest skrócenie zapisu zero - jedynkowego. System dziesiętny (decymalny) niezbyt nadaje się do tego celu. hex bin dec 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5

Każde 4 bity da się przedstawić za pomocą jednej cyfry szesnastkowej.? F D 3 D hex bin dec 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5

6 5 6 4 6 3 6 2 6 6 4 F D 3 D 5 4 3 =4*6 +5*6 +3*6 + 2 +3*6 +*6 +3*6 hex bin dec 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5

Kodowanie informacji abcd

Kod ASCII A B American Standard Code for Information Interchange Kod przypisujący 7-bitowe (28 kombinacji) ciągi do znaków. 7 bitów 28 kombinacji wystarcza do zakodowania wszystkich liter i cyfr oraz kilkudziesięciu znaków drukowalnych (+ - =...) i niedrukowalnych znaków sterujących (np. nowy wiersz). Rozbudowanie kodu do 8 bitów pozwala na przypisanie znaków narodowych (ąęäö...). Przykładowo Europa Centralna używa dla swoich alfabetów rozszerzenia iso-8859-2, a Europa Zachodnia iso-8895-.

Kodowanie plików graficznych 24 bity / pixel (fullcolor) bit / pixel Interpretacja zer i jedynek wynika z kontekstu

Kodowanie dźwięku Płyta Audio CD zawiera sygnał próbkowany z częstotliwością 44, khz przy 6 bitach przeznaczonych na opis każdej próbki. sekunda = 44 próbek * 6 bitów * 2 kanały (stereo) =,4 Mbit 65536 poziomów... 44 próbek na sekundę... próbka próbka 2 próbka 3

Kodowanie liczb ujemnych 6 = -6 =?

Kodowanie liczb ujemnych 6 = -6 = 6 = Kodowanie znak-moduł przypomina używany przez człowieka sposób kodowania liczb ujemnych minus plus Przyjęcie takiego systemu zapisu liczb komplikuje operacje binarne dodawania i odejmowania. Wydzielenie i kontrolowanie znaku jest dodatkową operacją wykonywaną przez jednostkę arytmetyczno - logiczną (ALU).

KU2 Kod uzupełnieniowy do dwóch część ujemna część dodatnia 2 7 2 6 2 Suma Najmniejsza liczba =-28+=-28 Największa liczba =-+27=27 Jak zapisać 3? Jak zapisać -? Jak zapisać -5?

KU2: Algorytm znajdujący liczbę przeciwną Problem: wygenerować w KU2 liczbę -5 (przeciwna do +5). Zapisać liczbę (+5); 2. Zamienić wszystkie / i /; 3. Dodać. =-+5=5 + () (2) (3) =-28+64+32+6+8+2+=-5

Zalety KU2 - jedna reprezentacja zera (zamiast +/- w kodzie znak-moduł); - nie ma potrzeby sprawdzania znaku liczby przy arytmetyce. Dzięki powyższym zaletom i w efekcie prostszej implementacji, KU2 jest najpopularniejszą metodą kodowania liczb ujemnych.

Dodawanie dziesiętne / binarne Dodawanie binarne Dodawanie dziesiętne Dodawane cyfry Przeniesienie Przeniesienie 5 + 2 7 5 + 8 3 Dodawane cyfry + + + +

Nadmiar (overflow) Układy realizujące operacje arytmetyczne muszą uwzględniać zakres argumentów dla tych operacji oraz zakres wyniku. 2 6 2 błąd 8

Mnożenie/dzielenie przez dwa Przesuwanie cyfr w prawo powoduje podwajanie liczby. Przesuwanie jest dużo wydajniejsze od mnożenia / dzielenia i często jest stosowane przez programistów. 3 6 2 W systemie dziesiętnym * 74 74 74 Dzielenie odbywa się na podobnej zasadzie - bity są przesuwane w prawo.

Mnożenie binarne Mnożenie odbywa się podobnie jak w systemie dziesiętnym z tą różnicą, że układy cyfrowe są przystosowane do sumowania tylko dwóch liczb (w przykładzie obok wystąpiły 3 liczby do zsumowania). Problem rozwiązuje się w ten sposób, że każdy kolejny wynik mnożenia dodaje się na bieżąco do dotychczasowej sumy. Sumowanie wymaga wcześniejszego wyrównania liczb.

Liczby zmiennopozycyjne 5 973 6 kg 24 5,9736* 5,9736 E+24 (Masa Ziemii) mantysa (precyzja) cecha (wykładnik) Notacja naukowa pozwala na kodowanie bardzo dużych / małych liczb

Liczby zmiennopozycyjne Mantysa znormalizowana dla liczb binarnych należy do przedziału <,). 2, 5,625,*2 3 W praktyce oznacza to, że przecinek należy ustawić w taki sposób, aby liczba miała postać:,xxxxxx... Dzięki normalizacji zapis staje się jednoznaczny.

Liczby zmiennopozycyjne znak cecha / wykładnik mantysa / precyzja Standard IEEE 754 pojedyncza precyzja 8 23 (32 bity) podwójna precyzja 52 (64 bity)

Liczby zmiennopozycyjne Przykład

Liczby zmiennopozycyjne Przykład 3 -, * 2 = =,=6,82825