18.Формы представления целых чисел

Пусть сетка имеет в составе t двоичных разрядов. Один из разрядов (например, самый старший) резервируется для знака числа. Сам знак кодируется следующим образом: «-» соответствует 1, «+» соответствует 0. Само число представляется в двоичной системе счисления и заносится в разрядную сетку так, что его самый младший разряд помещается в самый младший разряд сетки, а последующие разряды – следом. Если число имеет меньшее количество разрядов, чем может вместить разрядная сетка, оставшиеся незаполненными разряды заполняются нулями. Таким образом, (t-1) двоичных разрядов занимаются самим числом и, возможно, дополнительными нулями и называются числовыми (в отличие от знакового разряда).

Формы представления вещественных чисел

Для представления вещественных чисел используется логарифмическое представление, или форма с плавающей точкой, или экспоненциальная форма. Она была введена в обиход в 1937 году немецким ученым Конрадом Цузе.

Формальная запись такой формы имеет вид: x = m b^e, где x – вещественное число, m – мантисса числа, b – основание системы счисления, e – порядок (целое).

При обозначении основания b и порядка e используется, как правило, десятичная система счисления. При обозначении мантиссы m применяется, как правило, та система счисления, в которой представлено само число x.

Данная форма позволяет перемещать десятичную запятую в вещественном числе вправо и влево, не меняя истинного значения числа.

Для простоты обозначения числа в логарифмической форме используют специальный разделитель – букву Е (от слова exponential, англ., - экспоненциальный).

В этой записи основание системы счисления b подразумевается равным основанию счисления для мантиссы m.

Разновидностью экспоненциальной формы является ее нормализованный вид. Нормализованное вещественное число в экспоненциальной форме имеет мантиссу в виде правильной дроби, у которой старший дробный разряд отличен от 0. Например, 0,2345; 0,1011₂; 0,ADC23₁₆.

Разрядная сетка для вещественного числа состоит из двух частей: одна предназначена для размещения порядка, другая – для мантиссы. По одному разряду в обеих частях отводится для знака - порядка и мантиссы. Перед размещением в разрядной сетке вещественное число в обязательном порядке должно быть нормализовано.

Размещение порядка выполняется аналогично размещению целого числа. При размещении мантиссы используется только ее дробная часть: старший числовой разряд размещается в самом левом числовом разряде отведенной под нее разрядной сетки. Если число разрядов мантиссы меньше, чем число разрядов сетки, оставшиеся разряды заполняются нулями. Если разрядов сетки не хватает, не размещенные двоичные цифры отбрасываются.

Таким образом, при размещении вещественных чисел возможна потеря информации, что приводит к неточным вычислениям на компьютере. Для повышения точности вычислений рекомендуется использовать типы данных с повышенной разрядностью, например, для Турбо-Паскаля тип long integer вместо integer.

Коды представления числовых данных

Для представления данных числовых типов существуют специальные коды, которые призваны облегчить выполнение арифметических операций:

1. прямой код есть двоичный эквивалент числа;

2. обратный код строится только для отрицательного числа -х. Пусть двоичное значение числа –х расположено в n двоичных разрядах. Тогда значение обратного кода для х (обозначим х) определяется по формуле: х = 2ⁿ – х – 1. Это преобразованный прямой код, в котором все числовые разряды инвертируются, т.е. 1 преобразуются в 0, 0 превращается в 1;

3. дополнительный код строится только для отрицательного числа –х. Пусть двоичное значение числа –х расположено в n двоичных разрядах. Тогда значение дополнительного кода для х (обозначим х) определяется по формуле: х = 2ⁿ – х. Это обратный код, к которому прибавляется 1.

Очевидно, верно следующее: х + х = 2ⁿ –1.