- •Арифметические операции в эвм
- •1.1.2. Представление целых чисел со знаком
- •1.2. Арифметические действия над целыми числами.
- •1.2.1 Арифметические операции в двоичной системе счисления.
- •1.2.2. Сложение и вычитание целых чисел со знаком в эвм.
- •2. Операции над числами с плавающей точкой
- •2.1. Представление вещественных чисел в эвм .
- •2.1.1. Форматы представления вещественных чисел.
- •2.1.2. Нормализованное представление вещественных чисел
- •2.2. Арифметические действия над вещественными числами.
- •2.2.1 Сложение и вычитание вещественных чисел.
- •2.2.2. Умножение и деление вественных чисел.
- •Содержание отчета
Лабораторное занятие № 01
Арифметические операции в эвм
Цель занятия: изучить формы записи (кодирования) данных в ЭВМ с фиксированной точкой; получить практические навыки по выполнения арифметических операций с целими числами.
1. Операции над числами с фиксированной точкой.
1.1. Представление целых чисел в ЭВМ .
1.1.1. Представление целых чисел без знака
1.1.2. Представление целых чисел со знаком
1.2. Арифметические действия над целыми числами.
1.2.1 Арифметические операции в двоичной системе счисления.
1.2.2. Сложение и вычитание целых чисел со знаком в ЭВМ.
2. Операции над числами с плавающей точкой
2.1. Представление вещественных чисел в ЭВМ .
2.1.1. Форматы представления вещественных чисел.
2.1.2. Нормализованное представление вещественных чисел
2.2. Арифметические действия над вещественными числами.
2.2.1 Сложение и вычитание вещественных чисел.
2.2.2. Умножение и деление вещественных чисел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Информатика: Учебник / Под ред. проф.Н.В.Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2001.
2. Информатика: Базовый курс /С.В.Симоновичи др. – СПб.: Питер, 2013.
1. Операции над числами с фиксированной точкой.
1.1. Представление целых чисел в ЭВМ .
1.1.1. Представление целых чисел без знака.
В форме с фиксированной точкойвсе числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением точки, отделяющей целую часть от дробной.
Эта форма наиболее проста, естественна, но имеет небольшой диапазон представления чисел и поэтому используется как вспомогательная и только для целых чисел.
Целые числамогут представляться в компьютересо знакомилибез знака.
Целые числа без знакаобычно занимают в памяти один или два байта и принимают значения из диапазона, представленного в табл. 1.
Таблица 1. Диапазоны значений целых чисел без знака
Формат числа в байтах |
Диапазон | |||
Запись с порядком |
Обычная (десятичная) запись |
Двоичная запись |
Шестнадцатеричная запись | |
1 |
0 ... 28–1 |
0 ... 255 |
00000000 … 11111111 |
00 … FF |
2 |
0 ... 216–1 |
0 ... 65535 |
0000000000000000 … 1111111111111111 |
0000 … FFFF |
Пример1.Представление числа 72(10)= 1001000(2)в однобайтовом и двухбайтовом форматах:
Номера разрядов |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
Номера разрядов |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
Биты числа |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Биты числа |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Задание 1.
Запишите в виде таблицы, согласно примеру №1, ваш порядковый номер в журнале учета студентов в однобайтовом и двухбайтовом форматах, предварительно преобразов этот номер в двоичную систему счисления.
1.1.2. Представление целых чисел со знаком
Целые числа со знакомобычно занимают в памяти компьютера один, два или четыре байта, при этом самый левый (старший) разряд содержит информацию о знаке числа. Знак «плюс (+)» кодируется нулем, а «минус (-)» — единицей.
Таблица 2. Диапазоны значений целых чисел со знаком
Формат числа в байтах |
Диапазон | ||
Запись с порядком |
Обычная (десятичная) запись |
Шестнадцатеричная запись | |
1 |
–27... 27–1 |
–128 ... 127 |
80 … 7F |
2 |
–215... 215–1 |
–32768 ... 32767 |
8000 … 7FFF |
4 |
–231... 231–1 |
–2147483648 ... 2147483647 |
80000000 … 7FFFFFFF |
Рассмотрим особенности записи целых чисел со знаком на примере однобайтового формата, при котором для знака отводится один разряд, а для цифр абсолютной величины – семь разрядов.
В ЭВМ применяются три формы записи (кодирования) целых чисел со знаком: прямой код, обратный код, дополнительный код.Последние две формы применяются особенно широко, так как позволяют упростить конструкцию арифметико-логического устройства компьютера путем замены разнообразных арифметических операций операцией сложения.
Положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах изображаются одинаково — двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом разряде.Например:
Отрицательные числав прямом, обратном и дополнительном кодах имеют разное изображение.
Прямой код отрицательного числа:в знаковый разряд помещается цифра 1, а в разряды цифровой части числа — двоичный код его абсолютной величины. Например:
Обратный код отрицательного числа:получается инвертированием всех цифр двоичного кода абсолютной величины числа, включая разряд знака: нули заменяются единицами, а единицы — нулями. Например:
Дополнительный код отрицательного числа:получается образованием обратного кода с последующим прибавлением единицы к его младшему разряду. Например:
Обычно отрицательные десятичные числа при вводе в машину автоматически преобразуются в обратный или дополнительный двоичный код и в таком виде хранятся, перемещаются и участвуют в операциях. При выводе таких чисел из машины происходит обратное преобразование в отрицательные десятичные числа.
Задание 2.
Запишите в однобайтовом формате прямой, обратный и дополнительный коды четырех чисел, приведенных в таблице №3, выбрав их в строке согласно порядкового номера студента в журнале учета, предварительно преобразов эти числа в двоичную систему счисления.
Таблица №3
Порядковый № |
2 |
3 |
4 |
5 | |||
1 |
106 |
-77 |
69 |
-46 | |||
2 |
48 |
-69 |
51 |
-64 | |||
3 |
48 |
-17 |
4 |
-83 | |||
4 |
69 |
-33 |
53 |
-58 | |||
5 |
107 |
-40 |
91 |
-43 | |||
6 |
22 |
-58 |
87 |
-122 | |||
7 |
83 |
-53 |
11 |
-33 | |||
8 |
67 |
-16 |
86 |
-41 | |||
9 |
122 |
-64 |
19 |
-10 | |||
10 |
98 |
-64 |
55 |
-77 | |||
11 |
120 |
-63 |
122 |
-69 | |||
12 |
18 |
-73 |
61 |
-117 | |||
13 |
91 |
-62 |
114 |
-22 | |||
14 |
62 |
-105 |
20 |
-37 | |||
15 |
66 |
-112 |
92 |
-6 | |||
16 |
14 |
-62 |
24 |
-43 | |||
17 |
106 |
-124 |
58 |
-110 | |||
18 |
123 |
-119 |
30 |
-36 | |||
19 |
17 |
-65 |
70 |
-29 | |||
20 |
74 |
-42 |
14 |
-44 | |||
21 |
53 |
-53 |
17 |
-64 | |||
22 |
118 |
-67 |
34 |
-70 | |||
23 |
105 |
-94 |
123 |
-50 | |||
24 |
15 |
-46 |
29 |
-19 | |||
25 |
63 |
-35 |
38 |
-2 | |||
26 |
61 |
-27 |
11 |
-90 | |||
27 |
68 |
-29 |
50 |
-89 | |||
28 |
58 |
-121 |
14 |
-96 | |||
29 |
80 |
-113 |
52 |
-104 | |||
30 |
2 |
-56 |
108 |
-50 |