Системы счисления 4

Цель работы

1. Понять принципы позиционной системы счисления.

2. Научиться переводить числа из одной системы счисления в другую.

3. Уметь производить арифметические действия над числами, представленными в различных системах счисления.

1. Общие сведения о системах счисления

Под системой счисления принято понимать совокупность приемов записи чисел. Условные знаки, которые при этом применяются, называют цифрами. В некоторых системах счисления кроме цифр могут использоваться специальные символы. Таким образом, в системах счислениях числа записываются как последовательность цифр или специальных символов. Системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные.

В непозиционной системе счисления значение цифры не зависит от ее положения в записи числа. К непозиционной системе счисления относится, так называемая, Римская система счисления. Например, возьмем число ХХХ из Римской системы счисления. В данном числе цифра Х в любом месте означает число десять.

В позиционных системах счисления значение каждой цифры зависит от ее положения (позиции) в ряду цифр, изображающих это число. Например, в числе 999 (десятичная система счисления) первая справа цифра 9 означает количество единиц, содержащихся в числе, вторая – количество десятков, третья – количество сотен. Принимая за основание системы различные числа можно получить соответствующие системы счисления. Число Р единиц одного разряда, объединяемых в единицу более старшего разряда, называют основанием позиционной системы счисления, а сама система называется Р -ичной. Поэтому для записи произвольного числа в какой-либо позиционной системе счисления достаточно иметь Р различных цифр. Таким образом, любая позиционная система с любым целым основанием Р (при Р >1) использует Р различных цифр а, которые обозначают последовательный ряд чисел от 0 и кончая числом Р-1 . Эти цифры называются базисными.

Число записывается в виде последовательности Р-ичных цифр, которая разделена точкой на целую и дробную части. Если каждый из символов означает некоторую Р -ичную цифру, то запись числа имеет вид . Каждой цифре из этой последовательности принято определенное значение. Цифра, стоящая в некотором разряде, имеет значение в Р раз больше того, которое она имела бы в разряде с номером, меньшим на 1. И наоборот, в Р раз меньшее того, которое она имела бы в разряде с номером, большим на 1.

2. Позиционные системы счисления

Как было сказано, количество различных цифр, применяемых в позиционной системе счисления, называют ее основанием. Принимая за основание системы различные числа можно получить соответствующие системы счисления. К позиционным системам счисления, получившим наибольшее распространение, относятся десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Для того, чтобы отличать в какой системе представлено то или иное число, в дальнейшем будем записывать число с указанием используемой системы счисления. Например, - число 375 в десятичной системе счисления, а число - число 375 в восьмеричной системе счисления.

2.1. Десятичная система счисления

Это наиболее широко распространенная система счисления, которая использует 10 различных базисных цифр для представления любой величины. При записи чисел в десятичной системе счисления используются символы 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Несмотря на простоту и привычность десятичной системы счисления использование ее при передачи информации в вычислительных машинах представляется неудобной и технически не экономичной. Поэтому при организации вычислительных процессов в ЭВМ используются системы счисления с другими основаниями.

2.2. Двоичная система счисления

Большинство элементов, из которых строится ЭВМ, по своей физической природе могут находиться лишь в одном из двух состояний. Такие элементы называются двухпозиционными. Одно из устойчивых состояний элемента принимается за изображение цифры 0, а другое за изображение цифры 1. С помощью двухпозиционных элементов легко изображаются разряды двоичного числа. Поэтому двоичная система счисления имеет преимущества, и она оказывается очень удобной для применения в ЭВМ. Двоичная система счисления имеет только две цифры: 0 и 1. Это минимальное количество цифр, которое может быть принято в системе счисления.

Как и в десятичной системе счисления, в двоичной системе для отделения дробной части от целой используется точка, а перед отрицательным числом ставится минус (-):

2.3 Восьмеричная система счисления

В цифровых схемах и в электронных системах получила распространение восьмеричная система счисления. Данная система удобна тем, что восьмеричная запись какого-либо числа в три раза короче его двоичной записи. В данной системе счисления коэффициенты а принимают восемь различных значений - 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Поскольку , то каждый восьмеричный символ может быть представлен трехбитовым числом. Этих чисел восемь, как и символов в восьмеричной системе счисления. Как и в рассмотренных системах счисления, в восьмеричной системе используются дробные и отрицательные числа:

2.4. Шестнадцатеричная система счисления

Для систем счисления с основанием больше “10”, арабских цифр для представления чисел не хватит. Поэтому в этих случаях дополнительно вводят специальн