Файл: Курс лекций по дисциплине Цифровая схемотехника для специальности.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.03.2024

Просмотров: 95

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Существуют системы счис­ления, в которых это соотношение не выполняется. Например, в системах, с так называемым, симметрическим или кососимметричным алфавитом. По­ясним что это такое. Если в системе с основанием р множество цифр состо­ит из элементов {0,1…р=1}, то говорят, что система имеет естественное мно­жество цифр; если р=2m+1 и множество цифр равно {-m,....,-1,0,1,....,m], то говорят, что система имеет симметрическое множество цифр, если р = 2m и множество цифр равно {-m....,-1,0,1, ....,m-1} или {-m + 1,....-1,0,1,....m}, то го­ворят, что система имеет кососимметрическое в отрицательную или положи­тельную сторону множество цифр, соответственно.

Показатели степени основания дробной части -m могут изображаться отрицательными числами от -1до - (из арифметики и алгебры известно, что дробная часть может выражаться с помощью бесконечной периодической или непериодической дроби).

Для некоторых, часто встречающихся, систем счислений применяются следующие алфавиты или цифры:

в 2 СС - {0, 1),

в 3 СС – {0, 1, 2} или {1; 0;1} - симметричный алфавит,

в 8СС- {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},

в 10 СС - {0, 1. 2, 3, 4. 5, 6, 7, 8, 9}

в 16 СС - {0, 1. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, C, D, Е, F}.

Приведем примеры записи целых, дробных и смешанных чисел в раз­личных системах счислений. Например,

0,CD16=

Эти примеры показывают, что некоторое число можно записать в раз­личных системах счисления. Любое число можно записать в системе счисле­ния с любым основанием.

В современных ЭВМ используются двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и, конечно, привычная нам, десятичная системы счисления. Для ка­ждой системы используется свой алфавит - набор цифр для изображения чи­сел. Рассмотрим более подробно представление чисел в применяемых в ЭВМ двоичной, восьмеричной н шестнадцатеричной системах счисления.

Двоичная система счисления (бинарная или диодная система счисления)


Имеет цифровой набор {0,1/}, р=2. В двоичной системе 102 = 210. Иногда вместо индекса 2 для обозначения двоичных чисел используется латинская буква b (binary). Например, 11011b. Смешанное двоичное число можно представить выражением в десятичной системе счисле­ния



В соответствии с этой формулой целое двоичное число 1000101(2) можно записать следующим образом:



Смешанное двоичное число 10011,0101(2) можно записать следующим образом:

Двоичная система счисления очень широко используется в ЭВМ, поэто­му полезно знать наиболее часто встречающиеся степени числа 2. В таблице 2.1.1 приведены первые 12 степеней числа 2

Таблица 2.1.1

к

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

2к

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

Восьмеричная система счисления


Для изображения чисел в восьмеричной системе используются первые 8 цифр десятичной системы счисления - {0,1, 2,3,4,5,6,7}, р = 8. В восьмеричной системе 108 = 810.

В восьмеричной системе счисления, целое число 53758 имеет вид:


=2813(10)

Шестнадцатеричная система счисления


Для изображения чисел в шестнадцатеричной системе требуется 16 цифр. Первые десять цифр берутся из десятичной системы счисления, а для шести остальных используются шесть заглавных (прописных) букв латинского алфавита - А, В, С, D, Е, F. Заметим, что можно было бы использовать любые другие шесть символов - например, 1,2,3,4,5,6.

Таким образом, в шестнадцатеричной системе имеется на­бор цифр {0, 1. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, C, D, Е, F}, р=16. В шестнадцатерич­ной системе 1016 = 1610.



Приведем еще несколько примеров записи целых и дробных шестнадцатеричных чисел.

1АА9,С(16)= = 426,5625

Полезно знать соответствие одинаковых чисел в указанных системах счисления и десятичной системе счисления, которая является наиболее удоб­ной для проведения операций с числами и их восприятия. В таблице 2 1.2 приведены представления десятичных числа от 0 до 21 в двоичной, восьме­ричной и шестнадцатеричной системах счисления.

Таблица 2,1.2

Эквиваленты в системах счисления

Эквиваленты в системах счисления

10 СС

2 СС

8 СС

16 СС

10СС

2СС

8 СС

16 СС

0

0

0

0

11

1011

13

В

1

1

1

1

12

1100

14

С

2

10

2

2

13

1101

15

D

3

11

3

3

14

1110

16

Е

4

100

4

4

15

1111

17

F

5

101

5

5

16

10000

20

10

6

110

6

6

17

10001

21

11

7

111

7

7

18

10010

22

12

8

1000

10

8

19

10011

23

13

9

1001

11

9

20

10100

24

14

10

1010

12

А

21

10101

25

15





  1. Преобразование чисел из одной системы в другую


Перевод десятичных чисел в другие системы счисления

Перевод целых чисел

Алгоритм перевода (последовательность шагов):

  1. Основание новой системы счисления выразить в десятичной с.с. и все последующие действия выполнять в десятичной с.с.

  2. Последовательно выполнять деление данного числа и получаемых промежуточных частных на основание новой с.с. до тех пор, пока не будет получено частное, меньшее делителя.

  3. Полученные остатки, являющиеся цифрами числа в новой системе счисления, привести в соответствие с алфавитом новой системы счисления.

  4. Составить число в новой системе счисления, записывая его, начиная с последнего частного.

Пример 1: Перевести число 37 из десятичной в двоичную систему счисления. (Ответ: 3710 = 1001012).

37 : 2 = 18 + 1, значит a0 = 1,

18 : 2 = 9 + 0, значит a1 = 0,

9 : 2 = 4 + 1, значит a2 = 1,

4 : 2 = 2 + 0, значит a3 = 0,

2 : 2 = 1 + 0, значит a4 = 0,

1 < 2, следовательно, деление следует прекратить, а полученная цифра – это a5 = 1.

Теперь составим число a5 a4 a3 a2 a1 a0 =1001012
Пример 2: Перевести число 315 из десятичной в восьмеричную систему счисления. (Ответ: 31510 = 4738).

315 : 8 = 39 + 3, значит a0 = 3,

39 : 8 = 4 + 7, значит a1 = 7,

4 < 7, следовательно, деление следует прекратить, а полученная цифра – это a2 = 4.

Теперь составим число a2a1a0 = 4738
Пример 3: Перевести число 315 из десятичной в шестнадцатеричную систему счисления. (Ответ: 31510 = 13B16).

315 : 16 = 19 + 11, значит a0 = 11,

19 : 16 = 1 + 3, значит a1 = 3,

1 < 16, следовательно, деление следует прекратить, а полученная цифра – это a2 = 1.

Теперь составим число a2a1a0 = 13B16

Перевод правильных дробей

Алгоритм перевода:

  1. Основание новой системы счисления выразить в десятичной системе счисления и все последующие действия производить в десятичной с.с.

  2. Последовательно умножать данное число и получаемые дробные части произведений на основание новой системы счисления до тех пор, пока дробная часть произведения не станет равной нулю или не будет достигнута требуемая точность представления числа в новой системе счисления.

  3. Полученные целые части произведений, являющиеся цифрами числа в новой системе счисления, привести в соответствие с алфавитом новой системы счисления.

  4. Составить дробную часть числа в новой системе счисления, записывая его, начиная с целой части первого произведения.


Пример 1: Перевести число 0,1875 из десятичной в двоичную систему счисления. (Ответ: 0,1875 10 = 0,00112).

0

1875

2

a-1 = 0

3750

2

a-2 = 0

7500

2

a-3 = 1

5000

2

a-4 = 1

0000

Теперь составим число 0,a-1a-2a-3 = 0, 00112

Пример 2: Перевести число 0,1875 из десятичной в восьмеричную систему счисления. (Ответ: 0,1875 10 = 0,148).

0

1875

8

a-1 = 1

5000

8

a-2 = 4

0000

Теперь составим число 0,a-1a-2= 0, 148

Пример 3: Перевести число 0,1875 из десятичной в шестнацатеричную систему счисления. (Ответ: 0,1875 10 = 0,316).

0

1875

16

+ 1

1

1250

8750

a-1 = 3

0000

Теперь составим число 0,a-1= 0, 316

Перевод смешанных чисел

Правило перевода: целая и дробная часть исходного числа переводятся отдельно по рассмотренным выше алгоритмам. В итоговой записи числа в новой системе счисления целая часть отделяется от дробной запятой (точкой).

Пример: 315,187510 = 473,148 = 13B,316
Перевод чисел из любой позиционной системы счисления в десятичную

Алгоритм перевода:

  1. Расставить значения степеней основания системы счисления для каждой значащей цифры числа.

  2. Цифры числа в исходной системе счисления привести в соответствие с алфавитом десятичной системы счисления.

  3. Основание исходной системы счисления выразить в десятичной с.с. и все последующие действия выполнять в десятичной с.с.

  4. Записать число в развернутой форме и выполнить необходимые арифметические действия.