Pracownia Komputerowa wykład VI

Podobne dokumenty
Pracownia Komputerowa wyk ad VI

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

Pracownia Komputerowa wykład V

Podstawy Informatyki

Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

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

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

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

Teoretyczne Podstawy Informatyki

Systemy zapisu liczb.

Zapis liczb binarnych ze znakiem

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

Reprezentacja stałoprzecinkowa. Reprezentacja zmiennoprzecinkowa zapis zmiennoprzecinkowy liczby rzeczywistej

Arytmetyka binarna - wykład 6

Pracownia Komputerowa wyk ad V

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

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki. Piotr Mika

Wstęp do informatyki- wykład 1 Systemy liczbowe

Naturalny kod binarny (NKB)

Podstawy Informatyki. Wykład 2. Reprezentacja liczb w komputerze

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

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

Prefiksy binarne. kibibit (Kibit) mebibit (Mibit) gibibit (Gibit) tebibit (Tibit) pebibit (Pibit) exbibit (Eibit) zebibit (Zibit) yobibit (Yibit)

ARCHITEKTURA KOMPUTERÓW Liczby zmiennoprzecinkowe

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

Metoda znak-moduł (ZM)

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

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

Języki i metodyka programowania. Reprezentacja danych w systemach komputerowych

Systemy liczbowe. 1. System liczbowy dziesiętny

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

Zestaw 3. - Zapis liczb binarnych ze znakiem 1

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

Kod U2 Opracował: Andrzej Nowak

System Liczbowe. Szesnastkowy ( heksadecymalny)

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

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

Architektura komputerów

Technologie Informacyjne

Pracownia komputerowa. Dariusz Wardecki, wyk. VI

SYSTEMY LICZBOWE 275,538 =

Informatyka 1. Wykład nr 5 ( ) Politechnika Białostocka. - Wydział Elektryczny. dr inŝ. Jarosław Forenc

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

Wstęp do informatyki- wykład 1 Systemy liczbowe

Architektura komputerów

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

LICZBY ZMIENNOPRZECINKOWE

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

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

Pracownia Komputerowa wykład IV

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

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

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

Arytmetyka liczb binarnych

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

SYSTEMY LICZBOWE. Zapis w systemie dziesiętnym

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

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

ARCHITEKRURA KOMPUTERÓW Kodowanie liczb ze znakiem

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

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

Jednostki informacji - bit. Kodowanie znaków: ASCII, ISO 8859, Unicode liczb: NKB (BCN), U2, BCD. Liczby zmiennoprzecinkowe standard IEEE 754

Architektura komputerów

Systemy liczbowe używane w technice komputerowej

dr inż. Jarosław Forenc

Techniki multimedialne

Cyfrowy zapis informacji

Zwykle liczby rzeczywiste przedstawia się w notacji naukowej :

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

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

Dodatek do Wykładu 01: Kodowanie liczb w komputerze

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

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Pozycyjny system liczbowy

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Moduł 2 Zastosowanie systemów liczbowych w informacji cyfrowej

Arytmetyka stało i zmiennoprzecinkowa

Architektura komputerów Reprezentacja liczb. Kodowanie rozkazów.

Wstęp do informatyki- wykład 2

DYDAKTYKA ZAGADNIENIA CYFROWE ZAGADNIENIA CYFROWE

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

Technologie Informacyjne Wykład 4

PODSTAWY INFORMATYKI. Informatyka? - definicja

Wstęp do Informatyki

Informatyka 1. Wykład nr 4 ( ) Plan wykładu nr 4. Politechnika Białostocka. - Wydział Elektryczny

L6.1 Systemy liczenia stosowane w informatyce

Kodowanie liczb całkowitych w systemach komputerowych

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

Podstawy Informatyki dla Nauczyciela

Cyfrowy zapis informacji. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

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

Systemem liczenia systemach addytywnych !!" Pozycyjny system liczbowy podstawą systemu pozycyjnego

INFORMATYKA. Zajęcia organizacyjne. Arytmetyka komputerowa.

Pracownia Komputerowa wyk ad VII

Wstęp do informatyki- wykład 1

Kodowanie liczb. Reprezentacja liczb całkowitych. Standard IEEE 754. dr inż. Jarosław Forenc

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

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

Pracownia Komputerowa wyk ad IV

Transkrypt:

Pracownia Komputerowa wykład VI dr Magdalena Posiadała-Zezula http://www.fuw.edu.pl/~mposiada 1

Przypomnienie 125 (10) =? (2) Liczby całkowite : Operacja modulo % reszta z dzielenia: 125%2=62 reszta 1 62% 2= 31 reszta 0 31% 2=15 reszta 1 15%2=7 reszta 1 7%2=3 reszta 1 3%2=1 reszta 1 1%2= 0 reszta 1 125.40625 (10) =? (2) Część całkowita- operacja modulo % Część ułamkowa- operacja mnożenia * 2 0.40625*2 = 0.8125 0.8125*2 = 1.625 0.625 *2 = 1.25 0.25*2 = 0.5 0.5*2 = 1.0 Część ułamkowa: spisujemy od GÓRY!!! Część całkowita: spisujemy od DOŁU!!! 125 (10) =1111101 (2)!!! 2 125.40625 (10) =1111101.01101!!!

Reprezentacja zmiennoprzecinkowa! Liczby zmiennoprzecinkowe (ang. floating point numbers) są komputerową reprezentacją liczb rzeczywistych zapisanych w formie wykładniczej (naukowej).! Np. stała grawitacji: G = 6.67 10 11 m 3 kg s 2 = 66.7 10 10 m 3 kg s 2 = 667 10 9 m 3 kg s 2! Położenie przecinka nie jest ustalone i może się dowolnie zmieniać. 3

Reprezentacja zmiennoprzecinkowa! Liczby zmiennoprzecinkowe (ang. floating point numbers) G = 6.67 10 11 m 3 kg s 2 = 66.7 10 10 m 3! Zapis składa się z 3 liczb:! mantysy (m), tu równej 6.67, kg s 2 = 667 10 9 m 3 kg s 2! podstawy (p), tu równej 10, w syst. binarnym równej 2.! cechy (c), tu równej -11- dla postaci znormalizowanej. 4

Reprezentacja zmiennoprzecinkowa! Liczby zmiennoprzecinkowe (ang. floating point numbers)! Liczbę zmiennoprzecinkową można zapisywać w różny sposób, przyjęto tzw. postać znormalizowaną:! Znormalizowana liczba zmiennoprzecinkowa to taka, w której mantysa spełnia nierówność: p > m 1.! Np: G = 6.67 10 11 m 3 kg s 2 = 66.7 10 10 m 3 G = 6.67 10 11 m 3 kg s 2 kg s 2 = 667 10 9 m 3 kg s 2 5

Wartość liczby zmiennoprzecinkowej Liczba (FP) = m p c gdzie : m mantysa, p- podstawa, c- cecha liczby. W systemie dwójkowym wszystkie trzy elementy m, p i c będą zapisane dwójkowo za pomocą odpowiednio dobranego systemu kodowania liczb. Podstawa p zawsze będzie równa 2, zatem wzór obliczeniowy przyjmie postać: Liczba (FP) = m 2 c 6

Wartość liczby zmiennoprzecinkowej! Do określenia formatu zmiennoprzecinkowego pozostaje nam podanie sposobu kodowania mantysy i cechy, ponieważ podstawa p=2 będzie zawsze znana. Liczba (FP) = m 2 c 7

Wartości specjalne liczb zmiennoprzecinkowych 1. NaN nie-liczba (ang. Not-a-Number), to symbol, który nie reprezentuje wartości liczbowej, powstały zazwyczaj w wyniku niedozwolonej operacji (np. pierwiastkowanie liczby ujemnej) 2. Zero rozróżnia się +0,0 i -0,0. 3. Nieskończoność ( ) jest wynikiem operacji w przypadku wystąpienia nadmiaru (przepełnienia), przy dzieleniu przez 0, itp.; może być dodatnia lub ujemna. 8

Standard IEEE 754! W celu ujednolicenia zasad operacji na liczbach zmiennoprzecinkowych na różnych platformach sprzętowych, opracowano standard IEEE 745.! Definiuje on dwie klasy liczb:! pojedynczej precyzji - 32-bitowe (ang. single precision)! podwójnej prezycji - 64-bitowe (ang. double precision) 9

Standard IEEE 754 pojedyncza precyzja 32 bitypojedyncza precyzja 1 bit b 31 (8 bitów) b 30... b23 (nadmiar=127) (23 bity) b 22... b0 bit znaku bit kodu cechy bit kodu mantysy Liczbę pojedynczej precyzji w formacie "IEEE-754" zapisujemy za pomocą trzydziestu dwóch bitów. 1. Pierwszy bit w zapisie liczby zwany jest bitem znaku. Stan 0 oznacza liczbę dodatnią, stan 1 liczbę ujemną. Aby zatem zmienić znak liczby zmiennoprzecinkowej na przeciwny, wystarczy dokonać negacji tego bitu. 2. W pojedynczej precyzji cecha posiada 8 bitów, a nadmiar wynosi 127. W polu cechy można zapisać wartości od -127 (wszystkie bity b 30...b 23 wyzerowane) do 128 (wszystkie bity b 30...b 23 ustawione na 1). 3. W pojedynczej precyzji mantysa posiada 23 bity. Mantysy są zapisywane w stałoprzecinkowym kodzie U1. Moga byc też zapisywane w U2, ZM. Ponieważ mantysa jest prawie zawsze znormalizowana, to jej wartość zawiera się miedzy 1 a 2. Dlatego jej pierwszy bit całkowity zawsze wynosi 1 i nie musi być 10zapamiętany- pomysl użyty już w 1936 roku przez niemieckiego konstruktora kmputerów Konrada Zuse a.

Standard IEEE 754 podwójna precyzja 64 bity - podwójna precyzja 1 bit b 63 (11 bitów) b 62... b52 (nadmiar=1023) (52 bity),b 51... b0 (U1) bit znaku bit kodu cechy bit kodu mantysy 1. Pierwszy bit w zapisie liczby zwany jest bitem znaku. Stan 0 oznacza liczbę dodatnią, stan 1 liczbę ujemną. Aby zatem zmienić znak liczby zmiennoprzecinkowej na przeciwny, wystarczy dokonać negacji tego bitu. 2. W podwójnej precyzji cecha zbudowana jest z 11 bitów, nadmiar wynosi 1023. Najmniejszą wartością będzie -1023 (bity b 62...b 52 ustawione na 0), a największą 1024 (bity b 62...b 52 ustawione na 1). 3. W podwójnej precyzji mantysa posiada 52 bity. Mantysy są zapisywane w stałoprzecinkowym kodzie U1. Moga byc też zapisywane w U2, ZM. 11

Zakres liczby zapisanej w standardzie IEEE 754. Zakres liczby zapisanej w standardzie IEEE dla pojedynczej precyzji wynosi: Natomiast dla podwójnej precyzji: 12

Stałoprzecinkowy kod U1 bonus *** Problem liczb ze znakiem probowano rozwiązać używając system uzupełnień do 1 zwany systemem U1 (ang. 1C - One's Complement). b n -1 b n 2...b 2 b 1 b = b 0 (U1) n 1(( 2) n 1 +1) + b n 2 2 n 2 +...+ b 2 2 2 + b 1 2 1 + b 0 2 0 gdzie : b - bit, cyfra dwójkowa 0 lub 1, n - liczba bitów w zapisie liczby Jeśli liczba jest dodatnia, to najstarszy bit znakowy posiada wartość 0. Np. 0111 (U1) = 7 (10), 0001 (U1) = 1 (10), 01111111 (U1) = 127 (10) Jeśli liczba jest ujemna, to najstarszy bit znakowy ma wartość 1. 13

Wartość liczby zapisanej w standardzie IEEE 754. Wartość liczby IEEE 754 obliczamy stosując poniższe kroki : 1. Z kodu wydzielamy poszczególne pola znaku z, cechy c i mantysy m. 2. Odczytana mantysa zawiera tylko bity ułamkowe. Dodajemy zatem na początku 01 i przecinek. W wyniku otrzymujemy dodatnią liczbę stałoprzecinkową w kodzie U1. 3. Obliczamy wartość cechy i mantysy. 4. Wyliczamy wartość liczby wg wzoru: 14

Wartość liczby IEEE 754- -przykład Przykład zaczerpnięty z http://lidia-js.kis.p.lodz.pl/systemy_liczbowe/standard_754_teoria.php 15

Notacja szesnastkowa (1) Szesnastkowy system liczbowy, system heksadecymalny, hex (ang. hexadecimal) pozycyjny system liczbowy, w którym podstawą jest liczba 16. Do zapisu liczb w tym systemie potrzebne jest szesnaście znaków (cyfr szesnastkowych). Poza cyframi dziesiętnymi od 0 do 9 używa się pierwszych sześciu liter alfabetu łacińskiego: A, B, C, D, E, F (wielkich lub małych). Cyfry 0-9 mają te same wartości co w systemie dziesiętnym. Litery odpowiadają następującym wartościom: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15. 16

Notacja szesnastkowa (2) Przykłady liczb przedstawionych w kodzie heksadecymalnym: 1) 1C= 1*16 1 + 12*16 0 = 16+12=28 2) 10F=1*16 2 + 0*16 1 +15*16 0 =271 17

Konwersja dwójkowo szesnastkowa (1) Liczbę dwójkową dzielimy na grupy 4-ro bitowe idąc od strony prawej ku lewej. Jeśli w ostatniej grupie jest mniej bitów, to brakujące wypełniamy zerami. Przykład zaczerpnięty z http://edu.i-lo.tarnow.pl/inf/alg/006_bin/0022.php 18

Konwersja dwójkowo szesnastkowa (2) Konwersja z liczby szesnastkowej na liczbę binarną: 1. Każdą cyfrę szesnastkową zastępujemy grupą 4 bitów według zasady konwersji: Każda cyfra w notacji szesnastkowej odpowiada czterem bitom w zapisie binarnym tej samej liczby. 2. Grupy łączymy w całość otrzymując odpowiednik dwójkowy wyjściowej liczby szesnastkowej. 19

Zadania Zad 1. Wyrazić liczbę w systemie szesnastkowym: 1234? Zad2. Wyrazić liczbę w systemie dwójkowym: 3FAC72608E? Zad3. Wyrazić liczbę w systemie szesnastkowym 1011010111101010111 (2)? 20

Koniec 21