Systemy liczbowe 

Zagadnienia które chciałbym przedstawić w tej publikacji dotyczą systemów liczbowych stosowanych w komputerach. Poniższe opracowanie przedstawia mój sposób omówienia tych trudnych zagadnień na zajęciach lekcyjnych i sądzę, że będzie pomocą dla n-li informatyki i uczniów w ich zrozumieniu.

Temat: Arytmetyka cyfrowa

Zakres:

- Pozycyjne systemy liczbowe-system binarny ( dwójkowy) , heksadecymalny( szesnastkowy)

- Operacje arytmetyczne na liczbach dwójkowych;

Ćwiczenia:

- przeliczanie liczb zapisanych w różnych systemach cyfrowych;

W każdym komputerze istotne jest to, że informacje są przekazywane za pomocą dwóch stanów elektrycznych: „brak napięcia” i „jest napięcie”. Taki dwuwartościowy sposób przedstawiania informacji znany jest jako logika binarna.

Pojedyncza linia zdefiniowanej jednostki informacji reprezentuje jeden bit za pomocą którego można rozróżnić dwa alternatywne stany: „nie” albo „tak”, 0 albo 1, „fałsz” albo „prawda”, „nieistotny” albo „istotny” itd. (oznacza to że za pomocą dwóch bitów (linii) można przedstawić cztery kombinacje zer i jedynek czyli cztery różne liczby. Wstępuje więc następująca zależność:

Magistrala danych ..........ilość kombinacji 0 i 1...........największa z możliwych liczb

4 bitowa (linii).......................16.......................................15    Kombinacje( 0000,0001,0010,0100,1000,0011,0101,0110,..........czyli 16 możliwości)

8 bitowa (linii).......................256.....................................255     (11111111)

16 bitowa (linii).....................65536..................................65535

32 bitowa (linii).....................4294967296.........................4294967295

64 bitowa (linii).....................1,844674407371e+19............1,844674407371e+19-1

128 bitowa (linii)...................3,402823669209e+38............3,402823669209e+38-1

Odejmujemy jeden ponieważ zbiór liczb całkowitych nieujemnych zaczyna się od zera a więc największa z możliwych do przedstawienia liczb równa się: m=2^n-1.( w przypadku 8 bitów to m=2^8-1= 256-1=255

System binarny (dwójkowy)

W technice mikrokomputerowej grupa ośmiu bitów nazywa się bajtem. Wypisując obok siebie 0 i 1 odpowiadające stanom ośmiu linii otrzymamy tablicę przeliczeniową 256 możliwych kombinacji :

00000000.............. 0                     00000011   ...............liczba 3

00000001.............. 1

00000010.............. 2 itd. do 255

W jaki sposób można to przeliczać np.:

liczba / 2 .....reszta

126.................0

63...................1

31...................1

15...................1

7.....................1

3.....................1

1.....................1

0.....................0

A więc 126= 01111110(2)

aby odwrócić ten proces należy

 

 1111110(2) =1*26+1*25+1*24+1*23+1*22+1*21+0*20 = 64+32+16+8+4+2=126(10)

 

 

Przeprowadzimy ćwiczenie polegające na wciśnięciu klawisza alt (lewy) po otwarciu edytora tekstowego np. notatnika i przytrzymując go wystukamy liczbę dziesiętną kodu Ascii 126 z klawiatury numerycznej -  to otrzymamy znak kodu.

213   - znak  Ň   ,     126 -    znak    ~

Zadanie: przeliczyć ten kod na system dwójkowy. (d=100)

PRZYKŁAD

 

Ćwiczenie na koniec

liczby w zapisie dwójkowym    01011101,   01111010  zamień na  liczby w zapisie dziesiętnym,

Oraz liczby 196, 148 - zamień na liczby w zapisie dwójkowym