Stało- i zmiennopozycyjna reprezentacja liczb binarnych

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Kod Hamminga Podstawy Telekomunikacji Autor: Paweł Zajdel
Advertisements

Metody numeryczne część 1. Rozwiązywanie układów równań liniowych.
DYSKRETYZACJA SYGNAŁU
Operacje zmiennoprzecinkowe
Mikroprocesory i procesory sygnałowe
Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu
Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu
Reprezentowanie i przetwarzanie informacji przez człowieka i komputer. Patrycja Białek.
Liczby w Komputerze Zajęcia 3.
Wykład 2: Liczby rzeczywiste (stało i zmiennoprzecinkowe) Koprocesor
Pisemne dzielenie liczb naturalnych
B. znaki alfabetu D. obrazy
Systemy liczbowe w architekturze komputerów materiał do wykładu 1/3
SYSTEMY LICZBOWE.
ARCHITEKTURA WEWNĘTRZNA KOMPUTERA
LICZBY RZECZYWISTE PODZBIORY ZBIORU LICZB RZECZYWISTYCH
dr Anna Kwiatkowska Instytut Informatyki
Zapis informacji Dr Anna Kwiatkowska.
Ułamki zwykłe i liczby mieszane.
Reprezentacje - zmiennoprzecinkowa
Systemy liczbowe.
Kod Graya.
Aleksandra Duchnowicz kl. 6.d
Potęgi.
Technika Mikroprocesorowa 1
Technika Mikroprocesorowa 1
opracowanie: Agata Idczak
Licznik dwójkowy i dziesiętny Licznik dwójkowy i dziesiętny
Cyfrowe układy logiczne
Podstawy informatyki (2)
Reprezentacja stało i zmiennopozycjna
A. Sumionka. Starodawna gra marynarska; Gra dwu i wieloosobowa; Gracze wykonują ruchy naprzemian; Złożona ze stosów, w których znajduje się pewna ilość
Architektura komputerów
Reprezentowanie i przetwarzanie informacji przez człowieka i komputer?
ZASADY PODZIAŁU SIECI NA PODSIECI, OBLICZANIA ADRESÓW PODSIECI,
od systemu dziesiętnego do szesnastkowego
System dwójkowy (binarny)
Minimalizacja funkcji boolowskich
Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:
Systemy liczbowe.
Systemy Liczenia - I Przez system liczbowy rozumiemy sposób zapisywania i nazywania liczb. Rozróżniamy: pozycyjne systemy liczbowe i addytywne systemy.
Architektura systemów komputerowych
Liczby całkowite dodatnie BCN
Systemy Liczbowe (technika cyfrowa)
  Prof.. dr hab.. Janusz A. Dobrowolski Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska.
Posługiwanie się systemami liczenia
Podstawy informatyki 2013/2014
„Wszystko powinno być wykonane tak prosto jak to możliwe, ale nie prościej.” Albert Einstein.
Matematyka i system dwójkowy
Reprezentacja liczb w systemie binarnym ułamki i liczby ujemne
Stało- i zmiennopozycyjna reprezentacja liczb binarnych
Podstawy arytmetyki komputerowej Paweł Perekietka
Bramki logiczne i układy kombinatoryczne
Programowanie Niskopoziomowe
WYKŁAD 3 Temat: Arytmetyka binarna 1. Arytmetyka binarna 1.1. Nadmiar
Dwójkowy system liczbowy
Temat: Liczby całkowite
T. 3. Arytmetyka komputera. Sygnał cyfrowy, analogowy
Działania w systemie binarnym
Podstawy Techniki Cyfrowej
Wybrane aspekty programowania w C++ (i nie tylko)
Działania na ułamkach dziesiętnych
Zasady arytmetyki dwójkowej
METODY REPREZENTOWANIA IFORMACJI
INFORMATYKA Zajęcia organizacyjne Arytmetyka komputerowa
i jej zastosowanie w praktyce
URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Zapis liczb binarnych ze znakiem.
Podstawy Informatyki.
Technika Mikroprocesorowa 1
Wstęp do Informatyki - Wykład 6
Zapis prezentacji:

Stało- i zmiennopozycyjna reprezentacja liczb binarnych URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Stało- i zmiennopozycyjna reprezentacja liczb binarnych

Zapis stałoprzecinkowy Aby umożliwić również zapis liczb ułamkowych, musimy rozszerzyć wagi pozycji w stronę ujemnych potęg podstawy. Część ułamkową oddzielimy od części całkowitej zapisu za pomocą znaku przecinka. waga pn-1 … p2p1p0 , p-1p-2 … p-m cyfry an-1 … a2a1a0 , a-1a-2 … a-m Binarną liczbę stałoprzecinkową można potraktować jako złożenie dwóch części — liczby całkowitej oraz ułamkowej rozdzielonych przecinkiem:

URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ

URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Zamianę liczby dziesiętnej na postać binarną przeprowadza się w dwóch etapach: zamiana liczby całkowitej na postać binarną za pomocą cyklicznego dzielenia przez 2; zamiana części ułamkowej na postać binarną za pomocą cyklicznego mnożenia przez 2. Jeżeli wynik jest > 1, to wyznaczony bit części ułamkowej jest także równy 1. Do dalszych obliczeń wykorzystujemy część ułamkową wyniku. Proces należy kontynuować aż do otrzymania 0. Z wyników iloczynów pobieramy wartości całkowite — ułamek liczby binarnej. Otrzymane liczby łączymy, przedzie­lając część całkowitą i ułamkową przecinkiem. Jeżeli mnożenie przez 2 prowadzi do osiągnięcia nieskończenie długiej kombinacji zer i jedynek, należy przyjąć przybliżoną dokładność, np. do 10 miejsc po przecinku.

URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Przykład 10,225 czy wynik nie jest większy lub równy 1

URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Przykład 10,225 czy wynik nie jest większy lub równy 1

URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ Przykład Obliczyć wartość liczby dwójkowej 11101,011B 11101,011B = 1 * 2-3 + 1 * 2-2 + 0 * 2-1 + 1 * 20 + 0 * 21 + 1 * 22 + 1 * 23 + 1 * 24 11101,011B = 1 * 1/8 + 1 * 1/4 + 0 * 1/2 + 1 * 1 + 0 * 2 + 1 * 4 + 1 * 8 + 1 * 16 11101,011B  = 1/8 + 1/4 + 1 + 4 + 8 + 16 11101,011B = 29 3/8

Przykład Zamienić ułamek 12.7 na postać binarną 8-bitową, gdzie przecinek jest po czterech bitach !!!!!!! Etap 1 Część całkowita 12D to w postaci dwójkowej 1100B. Etap 2 Obliczanie części ułamkowej wygląda następująco: 0.7 * 2 = 1.4 -> 1 0.4 * 2 = 0.8 -> 0 0.8 * 2 = 1.6 -> 1 0.6 * 2 = 1.2 -> 1 0.2 * 2 = ….. – tutaj przerywamy obliczenia i stąd 12.7D = 1100,1011B

Zapis zmiennopozycyjny Z zapisem zmiennoprzecinkowym można spotkać się w przypadkach, gdzie przy jego pomocy przedstawia się albo bardzo duże wartości, albo bardzo małe. Zapis ten nazywa się często notacją naukową, np.: Gwiazda Proxima Centauri znajduje się w odległości 9460800000000 [km], czyli 9,4608 * 1012. Masa elektronu wynosi me = 0,00000000000000000000000000091095 [g], czyli  9,1095 x 10-28 [g]

1.4.2. Liczby zmiennoprzecinkowe (zmiennopozycyjne) W porównaniu z liczbami stałoprzecinkowymi liczby zmiennoprzecinkowe (ang. floating-point numbers — FP) umożliwiają obsługę większego zakresu liczb (bardzo małych lub bardzo dużych), jednak kosztem wolniejszego przetwarzania i mniejszej dokładności. Termin „zmiennoprzecinkowe" oznacza, że nie istnieje stała liczba cyfr przed przecinkiem i po przecinku.

Liczba zapisana w systemie zmiennoprzecinkowym składa się z dwóch części: liczby stałoprzecinkowej, której wartość bezwzględna jest mniejsza od wartości podstawy systemu pozycyjnego oraz z podstawy podniesionej do pewnej potęgi zwanej wykładnikiem lub cechą. Wartość liczby jest równa iloczynowi części stałoprzecinkowej i wykładniczej: w = m * be, m - mantysa, b - podstawa systemu, e - wykładnik potęgowy.

1111 1001 Liczymy cechę! 1111 e = 1(-23)+1*22+1*21+1*20 = -8 +4 +2 +1 = -1

1111 1001 Liczymy mantysę! 1001 – dzielimy na dwie części 10,01 traktujemy jak liczbę stałoprzecinkową z przedziału 1,2 10,01 m = 1(-21)+0*20+0*2-1+1*2-2 = -2 +0 +0 +1/4 = -2+1/4 = -1 ¾ = -1,75

1111 1001 cecha mantysa e = -1 m = -1,75 LFP = m*2e LFP = -1,75 * 2-1 = -1,75 * ½ = -1,75 * 0,5 = - 0,875

Zadanie - ćwiczenie Oblicz wartość liczby 00010100B M 01,00 m = 0*(-21) + 1*20 + 0*2-1 +0*2-2 = 0+1+0+0=1 LFP = 1*21=2

Obliczanie reprezentacji zmiennoprzecinkowej Zadanie do samodzielnej analizy Obliczanie reprezentacji zmiennoprzecinkowej Mamy określony format zapisu liczby zmiennoprzecinkowej w systemie dwójkowym. Wiemy, że wykładnik ma zawierać n - bitów w kodzie U2, a cecha m bitów w zapisie stałoprzecinkowym U2. Przykład prostego systemu zmiennoprzecinkowego, w którym wykładnik i cecha mają po 4 bity długości. Przykładową liczbą niech będzie wartość 56: 56D = 111000B = 0111000U2 - dodajemy zero, aby zaznaczyć, iż jest to liczba dodatnia. Zapiszemy wzór obliczeniowy, a następnie będziemy przesuwać w prawo cyfry mantysy dodając jednocześnie 1 do wykładnika, aż znacząca jedynka znajdzie się na pozycji o wadze 1/2.

0111000,000U2 =20000U2 011100,000U2 =20001U2 - przesuwamy cyfry mantysy w prawo, zwiększamy wykładnik 01110,000U2 =20010U2 0111,000U2 =20011U2 011,100U2 =20100U2 01,110U2 =20101U2 0,111U2 =20110U2 - kończymy, mantysa jest znormalizowana Otrzymujemy więc: e = 0110  = 6D m = 0,111 = 7/8, sprawdzamy: 7/8 x 26 = 448/8 = 56

Dla liczby 9D 9D = 1001B = 01001U2 01001,000U2 =20000U2 0100,100U2 =20001U2 010,010U2 =20010U2 01,001U2 =20011U2 - ostatnia jedynka zaraz zniknie!!! 0,100U2 =20100U2 - koniec Otrzymaliśmy wynik: e = 0100  = 4D m = 0,100 = 1/2, sprawdzamy: 1/2 * 24 = 16/2 = 8 9D =? 01000100ZP