موضوع 1. اصول سازماندهی رایانه
برنامه نویسی کامپیوتر.
کدگذاری با استفاده از الفبای دیگر نمادهای یک الفبای را نامگذاری کرده است.
مقداری که قادر به گرفتن تنها دو مقدار متفاوت است ، نامیده می شود بیت.
چگونه با استفاده از الفبای باینری بتوانیم شخصیت های الفبای دیگری را نمایش دهیم؟
برای رمزگذاری حروف حاوی بیش از 2 کاراکتر ، از توالی شخصیت های باینری استفاده می شود. به عنوان مثال ، دنباله ای از دو شخصیت باینری می تواند 4 شخصیت یک الفبای دیگر را رمزگذاری کند:
00 -\u003e A 01 à B 10 à C 11 à D.
می توان نشان داد که تعداد ترکیبات احتمالی هنگام استفاده از الفبای باینری است 2 ن ،که در آن تعداد شخصیتهای باینری در دنباله است. هنگامی که n 8 است ، تعداد ترکیبات احتمالی 256 است ، که برای رمزگذاری بیشتر الفبای شناخته شده کاملاً کافی است ؛ بنابراین ، یک توالی از هشت شخصیت باینری برای رمزگذاری اطلاعات در رایانه ها استفاده می شود. دنباله ای از هشت رقم باینری معمولاً خوانده می شود بایت.
کدگذاری مثال:
شخصیت A à 1100 0001 کاراکتر 9 تا 1111 1001.
در حال حاضر ، توالی های 16 کاراکتر باینری (2 بایت) نیز برای رمزگذاری کاراکترها استفاده می شود.
رسانه فنی اطلاعات در رایانه ، یک سلول حافظه است که از مجموعه ای از عناصر ساده تشکیل شده است ، که هر یک از آنها می توانند در یکی از دو حالت ممکن قرار بگیرند (با عنوان 0 و 1). یک سلول حافظه ممکن است تعداد متفاوتی از عناصر ساده را در خود جای دهد. به طور معمول ، تعداد عناصر موجود در یک سلول ، مضرب 8 است.
برای اندازه گیری حافظه از واحدهای بزرگتر نیز استفاده می شود:
1 کیلوبایت (kb) \u003d 2 10 بایت \u003d 1024 بایت؛
1 مگابایت (MB) \u003d 2 20 بایت \u003d 1048576 بایت؛
1 گیگ (GB) \u003d 2 30 بایت \u003d
کد ماشین (یا به سادگی کد) ترکیبی از 0 و 1 است که یک سلول حافظه می تواند آن را ذخیره کند.
کد 2 بایت نیم کلمه ای نامیده می شود ،
یک کد 4 بایت کلمه ای نامیده می شود ،
کد 8 بایت را دو کلمه می نامند.
معماری کامپیوتر
انسان در همه زمان ها با ایجاد دستگاه های مختلف (ابزار ، دانش جهان) به دنبال گسترش قابلیت های خود بود. به عنوان مثال ، او با میکروسکوپ و تلسکوپ اختلالات بینایی را جبران کرد. امکان محدود انتقال اطلاعات به یکدیگر با استفاده از تلفن رادیویی و تلویزیونی گسترش یافته است.
دستگاه های محاسباتی (رایانه) توانایی مغز انسان را برای پردازش اطلاعات "تکمیل" می کنند و به شما امکان می دهند سرعت محاسبات را افزایش دهید و بنابراین تصمیم گیری در طول کارهای مختلف ، صدها و هزاران بار.
فرد همیشه مجبور بوده است با محاسبات مقابله کند ، بنابراین افراد به دنبال گسترش قابلیت های خود در پردازش اطلاعات به ویژه در زمینه محاسبات بودند. برای این منظور ، نمرات ، یک حساب سنج و غیره اختراع شد. با این حال ، همه این دستگاه ها اجازه اتوماسیون محاسبات را نمی دادند.
ایده استفاده از کنترل برنامه برای ساخت یک دستگاه محاسبات خودکار برای اولین بار توسط ریاضیدان انگلیسی چارلز بابیج در سال 1833 بیان شد. با این وجود ، سطح پایین توسعه علم و فناوری اجازه ایجاد دستگاه محاسبات اتوماتیک را در آن زمان نمی داد. ایده مدیریت برنامه بیشتر در آثار دانشمند آمریکایی جان فون نویمان شکل گرفت.
در دهه 40 قرن بیستم ، در زمینه فیزیک هسته ای ، بالستیک ، آیرودینامیک و غیره فعالیت کنید. خواستار کار عظیم محاسباتی بود. علم و فناوری با یک معضل روبرو شدند: یا هرکسی باید در حسابی سنج بنشیند ، یا یک ابزار خودکار جدید مؤثر برای محاسبات بسازد. درست در همین زمان ، جی فون نویمان اصول اساسی ساخت رایانه را تدوین كرد. در نتیجه اولین کامپیوتر در سال 1945 ساخته شد و در سال 1953 تولید سریال رایانه ها آغاز شد.
معماری رایانه ارائه شده توسط نویمان در شکل نشان داده شده است. 1.1.1. رایانه شامل موارد زیر است:
دستگاه های ورودی (برای مثال ، صفحه کلید) برای وارد کردن برنامه ها و داده ها به رایانه؛
- دستگاه های خروجی (به عنوان مثال ، مانیتور ، چاپگر ، و غیره) برای تولید داده از رایانه؛
- حافظه - دستگاهی برای ذخیره اطلاعات. حافظه می تواند بر اساس اصول مختلف فیزیکی ساخته شود ، اما به هر حال این مجموعه ای از سلول ها است که در آن می توان داده های مختلف (اعداد ، نمادها) را به صورت رمزگذاری شده ذخیره کرد. همه مکان های حافظه شماره گذاری شده اند. شماره حافظه آدرس نام دارد.
- پردازنده - دستگاهی که قادر به انجام مجموعه ای از عملیات بر روی داده ها و تولید مقادیر مجموعه ای از شرایط منطقی در این داده ها باشد. این پردازنده از یک دستگاه کنترل (UE) و یک دستگاه منطق حسابی (ALU) تشکیل شده است.
UU برای اجرای دستورات و کنترل عملکرد رایانه هنگام اجرای یک دستور جداگانه طراحی شده است.
ALU برای انجام عملیات حسابی و منطقی طراحی شده است ، مجموعه ای از آن توسط سیستم فرماندهی مصوب برای این نوع رایانه تعیین می شود.
برنامه - این یک الگوریتم برای حل مسئله است که در قالب یک کامپیوتر قابل درک ارائه شده است.
رایانه مبتنی بر دو اصل اساسی J. von Neumann است.
1 اصل برنامه ذخیره شده در حافظه. طبق این اصل ، یک برنامه رمزگذاری شده به صورت دیجیتالی در یک حافظه کامپیوتر به همراه اعداد (داده) ذخیره می شود. در دستورات شماره هایی که خود در این عملیات دخیل هستند نیستند بلکه آدرس سلولهای حافظه که در آن قرار دارند نشان داده شده اند.
به عنوان مثال
| KO | A1 | A2 | A3 |
که در آن KO - کد عملیات؛ A1 آدرس اولین عملوند است؛ A2 آدرس اپراتور دوم است. A3 - آدرس سلول حافظه ای که می خواهید نتیجه بگیرید. KO ، A1 ، A2 ، A3 توالی صفرها و موارد زیر هستند. برای مثال
A1: 00011110 ....... 110001 (32 بیت).
اگر QoS کد عملیات افزودنی باشد ، می توانید معنی این دستور را به صورت زیر تنظیم کنید:
این مورد را از سلول با آدرس A1 بگیرید.
این مورد را از سلول با آدرس A2 بگیرید.
عملکرد افزودن این داده ها را انجام دهید.
نتیجه را در سلول با آدرس A3 قرار دهید.
توجه داشته باشید که این دستورات داده های پردازش شده را نشان نمی دهند بلکه آدرس سلول های حافظه را نشان می دهند. همه اینها باعث می شود کامپیوتر به ابزاری جهانی برای پردازش اطلاعات تبدیل شود. برای حل مشکل دیگر نیازی به تعویض تجهیزات ندارید. کافی است برنامه و داده دیگری را وارد حافظه کنید.
2. اصل دسترسی تصادفی به حافظه اصلی. طبق این اصل ، هر سلول حافظه در هر زمان در دسترس پردازنده است.
اصل عملکرد رایانه
مطابق با این اصول ، کامپیوتر به صورت زیر مشکل را حل می کند.
1. برنامه به صورت دنباله ای از دستورات به صورت رمزگذاری شده (برنامه دستگاه) در حافظه کامپیوتر قرار دارد.
2. کلیه داده های مورد استفاده توسط برنامه نیز در حافظه ذخیره می شوند.
3. پردازنده دستور بعدی را از حافظه می خواند ، UE آن را رمزگشایی می کند و تعیین می کند چه کسی باید آن را اجرا کند (انفجار هوا ، ALU ،). اگر این یک دستور از نوع حسابی باشد ، پس از آن کنترل به ALU منتقل می شود ، که تعیین می کند کدام عملیات و چه داده هایی باید انجام شوند. سپس ALU مقادیر داده را از حافظه خارج کرده و عملیات مشخص شده را انجام می دهد پس از انتقال نتیجه به حافظه ، ALU به UU اطلاع می دهد که دستور زیر می تواند اجرا شود.
تقریباً تمام رایانه های تولید شده در حال حاضر دارای معماری نویمان هستند (ساختار رایانه ها می تواند متفاوت باشد).
ارائه اطلاعات در رایانه.
کد دستگاه اطلاعات پردازش شده (داده) نامیده می شود عملوندبا توجه به محتوای معنایی ، عملوندها به نمادین و عددی تقسیم می شوند.
عملگرهای کاراکتر
اعداد کاراکتر دنباله ای از کاراکترها در الفبای اصلی هستند (حروف ، اعداد ، علائم). برای ذخیره هر کاراکتر ، یک سلول حافظه 1 بایت اختصاص داده می شود که کد کاراکتر در آن وارد می شود.
به عنوان مثال ، A (rus): 11100001: A (Lat) 01000001.
داده های عددی
منابع و حاملان اطلاعات سیگنال هایی از هر ماهیت هستند: متن ، گفتار ، موسیقی و غیره. در عین حال ، ذخیره و پردازش اطلاعات به شکل طبیعی آن ناخوشایند و گاه غیرممکن است. در چنین مواردی ، از کدگذاری استفاده می شود. کد قانونی است که با آن الفبای مختلف و کلمات با یکدیگر مقایسه می شوند ( آنها در زمان های قدیم به صورت رمزنگاری ظاهر می شدند ، هنگامی که از آنها برای طبقه بندی پیام های مهم استفاده می شد). از نظر تاریخی ، اولین کد جهانی برای ارسال پیام با نام مخترع دستگاه تلگراف مورس همراه است و به عنوان کد مورس شناخته می شود ، جایی که هر حرف یا شماره دارای دنباله کوتاه مدت خود به نام نقاط و بلند مدت است - یک تابلوی سیگنال که با مکث ها جدا می شود.
همانطور که می دانید کامپیوتر می تواند اطلاعات ارائه شده را به صورت عددی پردازش کند. روشهای مختلفی برای نوشتن شماره وجود دارد. مجموعه تکنیک های ضبط و نامگذاری شماره ها سیستم شماره نامیده می شود. می توانید دو کلاس پایه را مشخص کنید که در آن تعداد سیستم ها تقسیم می شوند - موقعیتی و غیر موقعیتی. نمونه ای از سیستم شماره موقعیت مکانی عبارت است از اعشاری ، غیر موقعیتی - سیستم عدد رومی.
در سیستم های غیر موقعیتی ، مقدار کمی ترشح فقط با تصویر آن تعیین می شود و به مکان آن بستگی ندارد ( موقعیت) در لیست. این مجموعه ای از کاراکترها را برای نشان دادن شماره های پایه معرفی می کند ، و اعداد باقیمانده نتیجه جمع و تفریق آنهاست. نمادهای اصلی برای اعشاری در سیستم عددی رومی: من - یکی ، ایکس - ده ، ج - صد ، م - هزار و نیمی از آنها V - پنج ، ل - پنجاه، د - پانصد. با تکرار این اعداد ، اعداد طبیعی نوشته می شوند ( به عنوان مثال ، II - دو ، III - سه ، XXX - سی ، CC - دویست) اگر رقم بزرگتر قبل از رقم کوچکتر باشد ، پس از آن اضافه می شوند ، اگر برعکس ، تفریق شوند ( به عنوان مثال ، VII - هفت ، IX - نه) در سیستم های شماره غیر موقعیت ای ، تعداد کسری و منفی نشان داده نمی شوند ، بنابراین ما فقط به سیستم های شماره موقعیتی علاقه مند خواهیم بود.
اگر مقدار عدد موجود در آن توسط هر دو علامت پذیرفته شده در سیستم و موقعیت مشخص شود ، معمولاً موقعیت عددی نامیده می شود ( موقعیت) تعداد این شخصیت ها مثلا:
123,45 = 1∙10 2 + 2∙10 1 + 3∙10 0 + 4∙10 –1 + 5∙10 –2 ,
یا به طور کلی:
X (q) \u003d xn -1 qn -1 + xn -2 qn -2 + ... + x 1 q 1 + x 0 q 0 + x -1 q -1 + x -2 q -2 + ... + x -mq -م
اینجا ایکس (q) - ضبط شماره در سیستم شماره با پایه ق;
ایکس من - اعداد طبیعی کمتر از q ، ᴇ.ᴇ. شماره؛
ن - تعداد رقم های قسمت عدد صحیح.
م - تعداد بیت های قسمت کسری.
با نوشتن اعداد از چپ به راست ، یک رکورد رمزگذاری شده از شماره را در می گیریم قسیستم شماره ای
X (q) \u003d x n-1 x n-2 x
1 x 0 ، x -1 x -2 x -m.
در علم کامپیوتر ، به دلیل استفاده از فناوری رایانه های الکترونیکی ، سیستم شماره باینری از اهمیت بالایی برخوردار است ، ق\u003d 2. در مراحل اولیه توسعه فناوری رایانه ، عملیات حسابی با اعداد واقعی به دلیل ساده بودن اجرای آنها در مدارهای الکترونیکی رایانه ها در یک سیستم دودویی انجام شد. توجه داشته باشید که اصل کارکرد عناصر اصلی کامپیوترهای دیجیتال مبتنی بر دو حالت پایدار است - خواه جریان الکتریکی انجام شود یا نباشد ، یا در کدام جهت ناقل مغناطیسی مغناطیسی شود و غیره. و برای نوشتن یک عدد باینری ، کافی است فقط از دو رقم 0 و 1 استفاده کنید ، که مربوط به هر یک از حالت ها است. جدول جمع و جدول ضرب در سیستم دودویی هر یک چهار قاعده دارد. و برای اجرای حسابی بیتی در یک کامپیوتر ، به جای دو جدول ، صد قانون در یک سیستم اعشاری ، دو جدول با چهار قانون در باینری مورد نیاز است.
| 0 + 0 = 0 | 0 * 0 = 0 |
| 0 + 1 = 1 | 0 * 1 = 0 |
| 1 + 0 = 1 | 1 * 0 = 0 |
| 1 + 1 = 10 | 1 * 1 = 1 |
بر این اساس ، در سطح سخت افزار به جای دویست مدار الکترونیکی ، هشت. در این حالت نوشتن یک عدد در سیستم دودویی بسیار طولانی تر از نوشتن همان عدد در سیستم اعشاری است. این کار دشوار و ناخوشایند برای استفاده است ، زیرا معمولاً فرد می تواند در همان زمان بیش از پنج تا هفت واحد اطلاعات را درک کند. به همین دلیل ، همراه با سیستم شماره باینری ، در علم کامپیوتر ، octal ( در آن ضبط شماره سه برابر کوتاهتر از سیستم شماره دودویی است) و نماد شش ضلعی ( تعداد آن در چهار برابر کوتاهتر از دودویی است).
از آنجا که سیستم اعشاری برای ما مناسب و آشنا است ، ما کلیه عملیات حسابی را در آن انجام می دهیم و تبدیل اعداد را از غیر خودسرانه دلخواه (10 ≠ q) بر اساس گسترش در درجه ها انجام می دهیم. ق. تبدیل از اعشار به سیستمهای دیگر با استفاده از قوانین ضرب و تقسیم انجام می شود. در این حالت ، قطعات عدد صحیح و کسری به طور جداگانه ترجمه می شوند.
سیستم شماره دو رقمی ALFAVIT: 0 1
سیستم شماره 8 اعشاری ALFAVIT: 0 1 2 3 4 5 6 7
ALFAVIT از سیستم شماره 10: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
سیستم تعداد شش ضلعی ALFAVIT: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
برای ترجمه عددی از اعشاریسیستم های شماره در هر سیستم عدد دیگری که باید بر اساس آن سیستم این "را برای توقف" تقسیم کنید ( پایه سیستم - - تعداد کاراکترهای موجود در الفبای آن) ، که در آن عدد را ترجمه می کنیم و سپس باقی مانده را از راست به چپ می خوانیم. برای ترجمه عددی از هر سیستم های اعشاری ، شما باید محتویات هر رقم را با پایه سیستم تا حدی برابر با عدد ترتیب رقمی ضرب کرده و اضافه کنید. ترجمه عددی از اکتال سیستم دودویی با جایگزین کردن رقم اکتال از چپ به راست با سه رقم باینری انجام می شود. ترجمه عددی از دودویی سیستم عدد اکتال با جایگزینی هر سه رقم باینری با یک رقم اکتال از راست به چپ انجام می شود.
برای ترجمه عددی از سیستم اعشاری برای شماره گذاری در هر سیستم شماره دیگر ، می توانید از برنامه استاندارد استفاده کنید ماشین حساب.
با شماره گیری یک شماره و کلیک کردن روی یکی از سوئیچ ها هگز, دسامبر, اکتبر یا صندوقچه، ما در سیستم مربوطه نمایندگی از این شماره را دریافت می کنیم.
همانطور که اشاره شد ، سیستم شماره دودویی ، طبیعی بودن برای رایانه ها ، برای درک انسان مناسب نیست. تعداد زیادی بیت از یک عدد باینری در مقایسه با اعشاری مربوطه ، تغییر یکسان آن ها و صفرها باعث خطا و مشکلات در خواندن شماره دودویی می شود. برای راحتی نوشتن و خواندن شماره های باینری ( اما برای رایانه های دیجیتال نیست!) ، به یک سیستم عدد مناسب تر برای نوشتن و خواندن نیاز است. سیستم هایی با پایه 2 3 \u003d 8 و 2 4 \u003d 16 ، ᴛ.ᴇ. نماد اکتال و شش ضلعی. این سیستم ها راحت هستند زیرا از یک طرف ، ترجمه ای بسیار آسان از سیستم دودویی ارائه می دهند ( و همچنین ترجمه معکوس)، زیرا پایه سیستم قدرت عدد 2 است ، از طرف دیگر ، یک شکل جمع و جور از عدد حفظ می شود. سیستم اکتال به طور گسترده ای برای ضبط برنامه های دستگاه در رایانه های نسل 1 و 2 مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر به طور عمده استفاده می شود
سیستم شش ضلعی ما نمونه ای از مکاتبات سیستم های شش ضلعی و باینری را ارائه می دهیم:
مثال برای نوت بوک:
0000 \u003d 0؛ 0001 \u003d 1؛ 0010 \u003d 2؛ 0011 \u003d 3؛ 0100 \u003d 4؛ 0101 \u003d 5؛ 0110 \u003d 6؛ 0111 \u003d 7؛ 1000 \u003d 8؛ 1001 \u003d 9؛ 1010 \u003d A؛ 1011 \u003d B؛ 1100 \u003d C؛ 1101 \u003d D؛ 1110 \u003d E؛ 1111 \u003d F.
یک رایانه از ارائه اطلاعات در قالب "کلمه ماشین" استفاده می کند ، طول آن برابر با تعداد معینی از بیت های مشخصه یک نوع خاص از رایانه است. رایانه های نسل اول از کلمات ماشینی به طول های مختلف استفاده کردند ، برای مثال 45 بیت و غیره ، یعنی با تعداد عدد صحیحی از بایت ها برابر نیست. در رایانه های مدرن ، طول کلمه معمولاً 4 یا 8 بایت است ( اولین مدلهای رایانه های شخصی دارای 1 یا 2 بایت بودند).
کلمه ای در حافظه کامپیوتر
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
5.1 مشکلات ارائه اطلاعات
بازنمایی فیزیکی اعداد به عناصری نیاز دارد که بتوانند در یکی از چندین حالت پایدار قرار بگیرند.
اگر یک سیستم عدد اعشاری برای ساخت رایانه انتخاب شود ، باید ده حالت از این دست وجود داشته باشد. برای سیستم عدد اکتال چنین ایالات باید 8 باشد ، برای شش ضلعی - 16 و غیره. تعداد ایالات همیشه باید برابر با پایه سیستم شماره باشد.
طبعاً ، چنین تعدادى از کشورها باعث ایجاد مشکل در اجرای آنها می شوند.
در اواسط دهه چهل قرن گذشته ، گروهی از ریاضیدانان ، که شامل فون نویمان بود ، با استفاده از یک سیستم شماره باینری برای ارائه اطلاعات در رایانه ها پیشنهاد کردند.
برای یک سیستم عدد باینری از حالتهای پایدار باید دو (تقریباً صحبت کردن) وجود داشته باشد - سوئیچ روشن است (این حالت منطقاً با 1 مطابقت دارد) و سوئیچ خاموش است (این حالت منطقاً با 0 مطابقت دارد).
بدیهی است که ساده ترین از نظر اجرای فنی ، عناصر به اصطلاح خاموش هستند که می توانند در یکی از دو حالت پایدار باشند ، به عنوان مثال: یک رله الکترومغناطیسی بسته یا باز است ، یک سطح فرومغناطیسی مغناطیس شده یا تغییر شکل داده می شود و غیره.
سادگی در اجرای فنی عناصر خاموش باعث گسترده ترین استفاده از سیستم شماره باینری در رایانه ها شد.
علاوه بر این ، علم کامپیوتر همچنین از سیستم های اکتال و تعداد شش ضلعی استفاده می کند. مبانی این سیستم ها با قدرت عدد 2 مطابقت دارد ، بنابراین قوانین تبدیل به سیستم شماره دودویی و برعکس آنها برای آنها بسیار ساده است.
هر گونه اطلاعات در قالب کدهای باینری به رایانه ارسال می شود. عناصر مجزا از یک کد باینری که مقدار 0 یا 1 را به خود اختصاص می دهند بیت یا بیت نامیده می شوند.
| ن |
دستگاه بلوک اطلاعات فروشگاه ها به نام حافظه. به طور معمول ، بلوک حافظه به عنوان مستطیل به تصویر کشیده می شود. حافظه به بایت تقسیم می شود. کوچکترین واحد غیرقابل تجزیه و تحلیل اطلاعاتی که می توان آدرس آن را اختصاص داد ، بایت است (در رایانه های مدرن ، 8 بیت برای بایت اختصاص داده شده است). اعداد از صفر شروع شده و با عدد "n" پایان می یابد. مقدار n به نوع رایانه بستگی دارد.
حافظه ذخیره می کند:
n داده (به اصطلاح منطقه داده)
برنامه ها (منطقه برنامه)
n اطلاعات خدمات (به آن اطلاعات سیستم گفته می شود ، و منطقه نیز به عنوان اطلاعات سیستم نامیده می شود ، دو منطقه در حافظه وجود دارد).
حافظه با ناحیه سیستم "آغاز می شود" و با منطقه سیستم "به پایان می رسد".
بنابراین ، حافظه به سلولها (شبکه های بیت) تقسیم می شود که در آدرس های آنها قابل دسترسی است.
هر بایت حافظه به بیت یا بیت تقسیم می شود.
به طور مشروط ، یک بیت باریک می تواند به عنوان یک مستطیل باریک با تقسیم بندی برای بیت (بیت) نمایش داده شود.
| م | ||||||
| … |
شبکه بیت
هر بیت (بیت) با یک عنصر فیزیکی مطابقت دارد. منطقاً این 1 یا 0 است.
نمایش اطلاعات عددی در حافظه رایانه با چنین مفهومی از زبانهای مدرن مبتنی بر مسئله به عنوان نوع داده پیوند ناپذیری دارد. زبانهای مدرن به طور جدی نوع متغیرهایی را که در برنامه استفاده می شوند ، نظارت می کنند. نوع متغیر مجموعه ای از مقادیر ممکن این متغیر ، اندازه نمایندگی داخلی آن و مجموعه عملکردهایی را که می توان بر روی متغیر انجام داد ، تعیین می کند. برای مقادیر عددی ، نکته اساسی دامنه مقادیر قابل قبول است.
مفهوم نوع داده طبیعت دوگانه است از لحاظ ابعادی ، ریزپردازنده انواع داده های اساسی زیر را در سخت افزار پشتیبانی می کند:
بایت - هشت بیت متوالی از 0 تا 7 شماره گذاری شده است ، در حالی که بیت 0 کمترین معنی دارد.
دو بایت (کلمه در معماری 16/32 بیتی) - دنباله ای از دو بایت با آدرس متوالی. اندازه کلمه 16 بیت است؛ بیت های یک کلمه از 0 تا 15 شماره گذاری می شوند. بایت حاوی بیت صفر نامیده می شود بایت کمو بایت حاوی بیت 15 است بایت بالاریزپردازنده های اینتل یک ویژگی مهم دارند - بایت پایین همیشه در یک آدرس پایین ذخیره می شود. آدرس دو بایتآدرس حداقل بایت قابل توجه آن در نظر گرفته شده است. آدرس بایت بالا می تواند برای دسترسی به نیمه بالای بایت دو بایت استفاده شود.
نیمه کلمه - دنباله ای از چهار بایت (32 بیت) که در آدرس های متوالی قرار دارند. این بیت ها از 0 تا 31 شماره گذاری می شوند. یک بایت مضاعف حاوی بیت صفر نامیده می شود بایت دو برابر کمو بایت دوتایی که حاوی بیت 31 است دو بایت بالادو بایت پایین در یک آدرس پایین ذخیره می شود. آدرس نیمه کلمهآدرس حداقل بایت قابل توجه آن در نظر گرفته شده است. آدرس بایت دوبل بالا برای دسترسی به نیمه بالای کلمه قابل استفاده است.
کلمه (نوعی که عمق بیت آن با بیت معماری مطابقت دارد) - توالی هشت بایت با آدرس متوالی اندازه کلمه 64 بیت است؛ بیت های موجود در کلمه از 0 تا 63 شماره گذاری می شوند. یک کلمه نیمه حاوی صفر بیت نام دارد نیمه کلمه جوانو نیمه کلمه ، حاوی بیت 63 - کلمه بلند ارشدریزپردازنده های اینتل یک ویژگی مهم دارند - نیمه کلمه جوان همیشه در آدرس پایین تر ذخیره می شود. آدرس کلمهآدرس حداقل بایت قابل توجه آن در نظر گرفته شده است. آدرس نیمه کلمه بالا برای دسترسی به نیمه بالای کلمه قابل استفاده است.
کلمه دوتایی - دنباله ای از شانزده بایت (128 بیت) که در آدرس های متوالی قرار دارند. شماره گذاری این بیت ها از 0 تا 127 است. به کلمه ای که دارای بیت صفر باشد گفته می شود جوانترین کلمهو کلمه حاوی بیت 127 است کلمه ارشدکلمه پایین در آدرس پایین ذخیره می شود. آدرس دو کلمهآدرس جوانترین کلمه خود را در نظر گرفت. آدرس کلمه بالا می تواند برای دسترسی به نیمه بالای کلمه دو برابر استفاده شود.
علاوه بر تفسیر انواع داده ها از نظر عمق بیت ، ریز پردازنده در سطح فرمان پشتیبانی می کند منطقیتفسیر این انواع
نوع عدد صحیح امضا نشده - مقدار باینری بدون علامت 8 ، 16 ، 32 ، 64 یا 128 بیت.
- بایت - از 0 تا 255؛
- دو بایت - از 0 تا 65 535؛
- نیمه کلمه - از 0 تا 232-1؛
- کلمه - از 0 تا 264-1؛
- کلمه دوتایی - از 0 تا 2128-1.
نوع کامل با یک علامت - یک مقدار باینری با یک علامت ، اندازه 8 ، 16 ، 32 ، 64 یا 128 بیت. علامت موجود در این شماره دودویی در بیت زیاد است.
دامنه های عددی برای این نوع داده به شرح زیر است:
- عدد صحیح 8 بیتی - از -128 تا +127؛
- عدد صحیح 16 بیتی - از -32،768 تا +32،767؛
- عدد صحیح 32 بیتی - از -231 تا +231 - 1؛
- عدد صحیح 64 بیتی - از -263 تا +263 - 1؛
- عدد صحیح 128 بیتی - از -2127 تا +2127 - 1.
نوع معتبر یک عدد واقعی را به شکل نمایی رمزگذاری می کند:
شماره رمزگذاری شده با فرمول محاسبه می شود:
N \u003d سفارش mantis2 ;
- 32 بیتی واقعی - از 3.4 · 10-38 تا 3.4 · 1038؛
- 64 بیتی واقعی - از 1.7 · 10-308 تا 1.7 · 10308؛
- 80 بیتی واقعی - از 3.4 · 10-4932 تا 1.1 · 104932.
لازم به ذکر است که علاوه بر عمق کمی که براساس نوع پردازنده تعیین می شود ، لازم است زبان برنامه نویسی را نیز در نظر بگیرید (به طور خاص قابلیت های کامپایلر). به عنوان مثال ، زبان برنامه نویسی Turbo Pascal از نوع داده واقعی پشتیبانی می کند ، 48 بیت برای این نوع داده اختصاص داده شده است.
ما تکرار می کنیم که حداقل واحد آدرس پذیر پردازش شده در رایانه یک بایت است. یک بایت از هشت بیت باینری تشکیل شده است.
بگذارید جزئیات را در بازنمایی اعداد در حافظه کامپیوتر در نظر بگیریم.
5.2 اشکال نمایندگی اعداد در رایانه.
برای نشان دادن اعداد در رایانه ، از دو شکل مختلف استفاده می شود: با یک نقطه ثابت (کاما) برای اعداد صحیح و با یک نقطه شناور (کاما) برای اعداد واقعی.
علاقه ها را می توان با یا بدون علامت نشان داد.
از 8 بیت کمی شبکه (یعنی بایت) استفاده کنید و سعی کنید بفهمید که اعداد صحیح بدون علامت نمایش داده می شوند. کمترین عددی که می توان در یک بایت بدون امضا قرار داد صفر است.
عدد 0 بدون امضا است.
بیشترین تعداد قابل نمایش در یک بایت بدون امضا (به صورت باینری) 111111112 است
ما این عدد را به یک سیستم عدد اعشاری ترجمه خواهیم کرد (برای سادگی ، ابتدا به 8 منتقل می شویم).
بنابراین ، در یک بایت بدون امضا ، می توانید حداکثر عدد اعشاری 255 را قرار دهید.
به همین ترتیب ، شما می توانید حداکثر تعداد قابل تنظیم در دو بایت را محاسبه کنید (یعنی 16 بیت).
11111111111111112=6553510.
برای شماره های امضا شده ، چپترین رقم به علامت اختصاص داده می شود. برای عدد مثبت ، این رقم 0 است ، برای منفی - 1.
شماره +12 در یک شبکه 8 بیتی به شرح زیر نوشته خواهد شد: 1210 \u003d 11002.
Sign + 'وارد شوید
به ترتیب ترتیب اعداد در شبکه رقمی توجه کنید: بین رقم علامت و اولین رقم قابل توجه عدد ، صفرها قرار دارند.
ما حداکثر عدد مثبت را که در 8 بیت با یک علامت متناسب است محاسبه می کنیم ، یعنی. 7 بیت به شماره اختصاص داده می شود.
11111112=1778=1.82+7.81+1.80=64+56=127.
اکنون ما حداکثر عدد مثبت را محاسبه می کنیم ، که در یک شبکه 16 بیتی با یک علامت قرار داده شده است.
1111111111111112 \u003d 7FFF16 \u003d 716.163 + F16.161 + F16.161 + F16.160 \u003d 7.163 + 15.162 + 15.161 + 15.1 \u003d 32767.
ارائه اعداد منفی با ارائه اعداد مثبت تفاوت معناداری دارد. ابتدا برخی مفاهیم را در نظر می گیریم ، یعنی تعریف کدهای مستقیم ، معکوس و اضافی را معرفی می کنیم.
5.3 کدهای مستقیم ، معکوس و اختیاری.
1) اعداد مثبت.
برای اعداد مثبت ، کد مستقیم برابر با کد معکوس است و برابر با کد اضافی است.
کد مستقیم Xpr از یک شماره باینری X شامل رقم های باینری دیجیتالی است ، علامت شماره در سمت چپ نوشته شده است.
یک عدد مثبت 97 را در شبکه هشت رقمی رقم قرار دهید.
همین تعداد در شبکه تخلیه 16 بیت قرار خواهد گرفت.
2) اعداد منفی.
اعداد منفی در حافظه کامپیوتر یا به صورت کدهای معکوس یا کدهای اضافی ذخیره می شوند.
کد Xobr معکوس از یک عدد منفی باینری X به شرح زیر بدست می آید: یکی در علامت علامت عدد نوشته می شود ، در رقم های دیجیتالی صفرها با صدها جایگزین می شوند و واحدهای مربوط به صفرها.
ما عدد -4 را با کد معکوس در یک شبکه 8 بیتی می نویسیم. کد باینری ماژول شماره منبع 1002 است. کد معکوس با وارونه کردن هر بیت کد باینری ماژول از شماره منبع ضبط شده در یک شبکه 8 بیتی بدست می آید.
کد باینری ماژول شماره اولیه 00000100 است. وارونگی هر رقم را انجام دهید.
کد معکوس -4 به شرح زیر نوشته شده است:
تخلیه را امضا کنید
کد اضافی X یک عدد منفی X را اضافه می کنیم از کد معکوس Xobr با اضافه کردن یک به درست ترین رقم (آن را کمترین معنی می نامند) بدست می آید.
بنابراین ، Xdop \u003d Xobr + 00000001 ، یعنی
| 1 | ||||||
| (شخصیت. دسته) |
(علاوه بر این در سیستم شماره دودویی 12 + 12 \u003d 102 انجام می شود)
2726252423222120
اکنون عدد حاصل را به سیستم عدد اعشاری می آوریم
128+64+32+16+8+4=252
دریافتیم که کد اضافی شماره -4 در سیستم عدد اعشاری 252 است. ê-4ê + 252 \u003d 256 را اضافه کنید. 256 \u003d 28. تعداد رقم های شبکه 8 بود. عدد 252 عدد ç - 4ç را به 28 \u003d 1000000010 اضافه کرد.
اکنون دو عدد باینری اضافه می کنیم - کد باینری عدد ç-4ç در شبکه 8 بیتی و کد اضافی شماره 4:
1 000000002 ما 28 گرفتیم
ما برای بدست آوردن یک کد اضافی از عدد صحیح x ، قانون کلی را می نویسیم
2k - | x | ، x<0, где k – количество разрядов сетки.
یک قانون بسیار ساده دیگر برای به دست آوردن کد اضافی برای برخی از شماره های منفی وجود دارد.
برای به دست آوردن یک کد اضافی ، لازم است که تمام ارقام کد مستقیم ماژول شماره اولیه را که از پایین ترین رقم شروع می شود به جز آخرین واحد و صفرهای پشت آن ، معکوس کنید.
00000 100 کد مستقیم ç-4ç
11111 100
وارونگی کمی
ما کمترین عدد منفی را که می توان در یک بایت با یک علامت قرار داد ، تعریف می کنیم. کد مستقیم این شماره -1111111 است. پایین ترین رقم برای علامت شماره محفوظ است. برای شماره A. Hadop \u003d 10،000،000 یک کد اضافی پیدا کنید.
بنابراین ، کمترین عدد منفی که می توان در یک شبکه 8 بیتی نوشت ، 27 \u003d -128 است. با همان روش استدلال می کنیم که برای یک شبکه 16 بیتی ، کمترین عدد منفی 215 یا -32.768 است.
کدهای مستقیم ، معکوس و اختیاری برای ساده کردن عمل تفریق (یا اضافه جبری) معرفی شده اند. با استفاده از کدهای معکوس و اضافی ، عملیات تفریق به عملکرد اضافه کردن حسابی کاهش می یابد. در این حالت ، عملگرها به صورت معکوس یا با کد اضافی نمایش داده می شوند. مثالهای خاصی را در نظر بگیرید. برای سادگی ، ما یک شبکه چهار رقمی را در نظر می گیریم.
a) xy را محاسبه کنید ، جایی که x \u003d + 6 ، y \u003d -3 ، در حالی که نتیجه یک عدد مثبت است.
xpr \u003d hobr \u003d xdop \u003d 0.110؛ Wobr \u003d 1.100؛ udop \u003d 1.101
موارد اضافی در کدهای معکوس:
چرخش \u003d 1.100
در این حالت ، واحدی که در شبکه بیت قرار نمی گیرد (واحد انتقال از رقم علامت) به صورت چرخشی به بیت مناسب از کل کدها اضافه می شود. جواب یک عدد باینری مثبت 0.0112 \u003d 310 است.
udop \u003d 1.101
هنگام افزودن کدهای اضافی ، واحد چپ که از مرزهای شبکه بیت فراتر رود ، دور ریخته می شود. نتیجه یک عدد مثبت 310 است.
b) مورد دوم را در نظر بگیرید: اعداد دارای علائم مختلف هستند اما در نتیجه عدد منفی دریافت می کنیم.
x \u003d -610 \u003d -1102 و y \u003d + 310 \u003d + 0112.
هابر \u003d 1.001 ، hdop \u003d 1.010 ، کنترل \u003d لرزش \u003d udop \u003d 0.011.
موارد اضافی در کدهای معکوس:
cfr \u003d 0.011
در این حالت ، کد معکوس از مبلغ جبری به دست می آید ، لازم است از کد معکوس به کد مستقیم بروید:
(x + y) arr \u003d 1.100 ، بنابراین ، (x + y) pr \u003d -0112 \u003d -310 (واحد در رقم علامت منهای می دهد ، تمام رقم های دیگر معکوس می شوند).
افزودن در کدهای اضافی:
cfr \u003d 0.011
پاسخ در كد اضافي ارائه شده است ، لازم است كد مستقيم از مبلغ جبر را بدست آوريد.
(1.101) ® (1.100) arr ® -0112 \u003d -310 را اضافه کنید.
ج) مورد سوم: هر دو شماره منفی هستند.
X \u003d -6 \u003d -1102 ، y \u003d -3 \u003d -0112.
هابر \u003d 1.001 ، hdp \u003d 1.010 ،
Wobr \u003d 1.100 ، udop \u003d 1.101.
علاوه بر جبر در کدهای اضافی را نیز در نظر بگیرید:
در این حالت ، به اصطلاح سرریز منفی اتفاق می افتد ، زیرا فقط یک تخلیه از علامت مقدار دریافت شده است. بنابراین ، نتیجه منفی و بیش از حداکثر مقدار مجاز برای این شبکه بیتی بود. ما نتیجه را با 1 رقم به سمت راست تغییر می دهیم ، سپس (x + y) اضافی \u003d (1.0111) اضافی. بیایید از کد اضافی به کد مستقیم منتقل کنیم:
(1.0111) ® (1.0110) ar ® (1.1001) pr \u003d -910 را اضافه کنید.
لازم به ذکر است که در فرآیند انجام محاسبات بر روی رایانه ، هم صفر "مثبت" و هم "منفی" می تواند تشکیل شود و فقط در کد اضافی یک نمایش واحد دارد. واقعاً ،
(+0) pr \u003d 0.00 ... 00؛ (-0) pr \u003d 1.00 ... 00 ،
در کد معکوس
(+0) arr \u003d 0.00 ... 00؛ (-0) arr \u003d 1.11 ... 11،
در کد اضافی
(+0) اضافی \u003d 0.00 ... 00؛ (-0) اضافی \u003d 0.00 ... 00.
این را هم باید در نظر داشت که برای یک شبکه کمی از طول معین ، به نظر می رسد کد اضافی یک عدد منفی بیشتر از کد های مثبت دارد.
به همین دلایل ، در رایانه اغلب از کد اضافی برای نشان دادن اعداد منفی استفاده می شود.
و آخرین نکته بسیار مهم:
هنگام افزودن ، ممکن است شرایطی پیش بیاید که رقم ارشد مبلغ در شبکه تخلیه اختصاص یافته برای نتیجه قرار نگیرد و علامت علامت را "ضبط" کند ، به طور طبیعی ، ارزش مبلغ تحریف می شود.
مثال. بگذارید یک شبکه 4 رقمی با یک علامت داده شود که در آن باید نتیجه جمع بندی دو عدد مثبت x \u003d 5 و y \u003d 7 قرار گیرد.
qpr \u003d 0.101 ، cfr \u003d 0.111
از آنجا که رقم علامت برابر با یک است ، نتیجه به عنوان یک کد اضافی درک می شود و اگر سعی کنید مقدار جمع را نشان دهید ، بیایید روی صفحه بگوییم ، پردازنده به کد مستقیم می رود:
(1.100) ® (1.011) arr ® -1002 \u003d -410 اضافه کنید.
بیایید ببینیم اگر شش رقم به نتیجه اختصاص یابد چه اتفاقی می افتد:
(x + y) ol \u003d (0.01100) ol \u003d + 12.
جمع دو عدد به درستی محاسبه می شود.
خودت اجرا کن:
1. کدهای اضافی برای شماره ها پیدا کنید: -45 ، 123 ، -98 ، -A516 ، -111 ، -778. قالب ارائه داده ها یک بایت با نشان است.
2. کدهای اضافی برای شماره ها پیدا کنید: -11100018 ، 234 ، -456 ، -AC0916 ، -32324 ، CC7816 ، -110012 ،. قالب ارائه داده ها دو بایت با نشان است.
5.4 نمایندگی از تعداد نقاط شناور.
نماد ریاضی عدد دو نقطه چهار صدم به نظر می رسد 2.04 اما چنین رکوردی نیز ممکن است 10 4 0.204 یا چنین 10 .4 20.4، یا چنین 10 0.0 4/10 .4 یا چنین 0.0220 × 102 ... ممکن است این سری تا زمانی که دوست دارید ادامه یابد. متوجه شدی؟ - کاما حرکت می کند ("شناور") به چپ یا راست حرکت می کند ، و برای اینکه مقدار عددی تغییر نکند ، آن را با درجه 10 در یک درجه منفی یا مثبت ضرب می کنیم.
برای نشان دادن اعداد واقعی در حافظه کامپیوتر ، از یک فرمت نقطه شناور استفاده می شود. لازم به یادآوری است که سیستم اعداد واقعی نمایش داده شده در یک کامپیوتر گسسته و محدود است.
به طور کلی ، هر عدد N که به شکل نقطه شناور نشان داده شده است ، محصول دو عامل است:.
m - ما عدد mantissa را فراخوانی خواهیم کرد (مدول قسمت عدد صحیح mantissa در دامنه 1 تا S-1 متغیر است (از جمله این اعداد) ، جایی که S پایه سیستم شماره است)) ،
p سفارش صحیح است
پایه S of سیستم شماره.
بین فرم های عادی و نمایی شماره های ضبط تفاوت قائل شوید. اگر mantissa کسر معمولی باشد ، که در آن اولین رقم بعد از نقطه nonzero است ، سپس عدد را عادی می گویند.
هنگام نمایش یک عدد به شکل نمایی ، همیشه یک قسمت عدد صحیح وجود دارد که بیش از یک رقم به غیر از صفر وجود ندارد ، در حقیقت ، این شکل از بازنمایی همزمان با فرم ریاضی استاندارد نوشتن شماره است.
شماره واقعی در PC به صورت نمایی ارائه می شود.
بنابراین ، هنگام نمایش اعداد دارای نقاط شناور ، لازم است مانتیسا و نظم را در شبکه تخلیه یک کامپیوتر با علائم آنها بنویسید. علامت شماره در این حالت همزمان با علامت مانیسا است. ما شماره 314.6789 را به صورت نمایی می نویسیم: 314.6789 \u003d 3.1467890000E + 2. تعداد رقمی که برای سفارشات تصویر اختصاص داده شده است ، محدوده اعداد نقطه شناور را نشان می دهد که در رایانه ها مشخص شده اند.
علاوه بر این ، این محدوده همچنین به پایه S سیستم عدد پذیرفته شده بستگی دارد.
مقدار یک تعداد دلخواه از یک نوع واقعی فقط در یک کامپیوتر با کمی دقت محدود نمایش داده می شود ، که بستگی به قالب داخلی عدد واقعی دارد ، با افزایش تعداد ارقام مانیسا ، دقت بازنمایی اعداد افزایش می یابد.
به منظور ساده سازی عملیات در سفارشات ، آنها با استفاده از نظم به اصطلاح تغییر یافته ، به اقدامات روی اعداد صحیح مثبت کاهش می یابند ، که همیشه مثبت است. ترتیب تغییر یافته با افزودن به p تعدادی عدد صحیح مثبت حاصل می شود که مقدار آن به فرمت داده خاص بستگی دارد.
نقطه اعشار قبل از رقم سمت چپ (ارشد) mantissa نشان داده می شود ، اما هنگام بازی با یک عدد ، موقعیت آن بسته به ترتیب دودویی ، به سمت چپ یا راست تغییر می کند.
بازنمایی اعداد را در یک شبکه بیتی 4 بایت (به اصطلاح دقت تک) برای یک نوع رایانه شخصی در نظر بگیرید. ما یک شبکه بیت متشکل از 32 بیت ترسیم خواهیم کرد و می بینیم که چگونه این بیت ها توزیع می شوند.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 … 31
| … |
mantissa sign mantissa order
بگذارید لازم باشد عدد –13.75 را در یک شبکه رقمی تک دقیق نشان دهید. برای انجام این کار؛ این موارد را دنبال کنید:
1. تبدیل یک عدد به یک سیستم شماره باینری.
2. ارائه آن به صورت نمایی.
3. دریافت سفارش اصلی و مانتیسا؛
4- یک سفارش افست دریافت کنید.
1) 13.7510=1101.112
75/100=3/4=3/22=0.112
2) شماره باینری 1101.11 را به صورت نمایی 1101.11 \u003d 1.10111E + 3 نشان دهید.
3) سفارش اولیه 3 است.
لازم به ذکر است که قسمت عدد صحیح عدد باینری که به شکل نمایی نشان داده شده است ، همیشه 1 است ، بنابراین ، برای ذخیره بیت (و بنابراین افزایش دامنه اعداد) ، قسمت عدد صحیح عدد به شبکه بیت نوشته نمی شود.
4) ترتیب تغییر یافته را محاسبه می کنیم (در قالب با دقت واحد ، شماره 127 به ترتیب اصلی اضافه می شود)
Pcm \u003d 3 + 127 \u003d 130 \u003d 128 + 2 \u003d 27 + 2 \u003d 100000002 + 102 \u003d 1000 00102
Pcm \u003d 100000102
مانتیسا \u003d .101112
علامت عدد مثبت است ، بنابراین ، چپترین رقم 0 است.
0 10000010 10111000000000000000000
علامت سفارش مانتیسا
عدد حاصل را در نماد شش ضلعی تصور کنید
0100 0001 0101 1100 0000 0000 0000 0000
بنابراین ، ما به hexadecimal 415150000 رسیدیم.
ما مشکل معکوس را حل می کنیم.
مقدار متغیر A ارائه شده با فرمت نقطه شناور در نماد شش ضلعی A \u003d BE200000. نوع متغیر تک برای Pascal. مقدار اعشاری متغیر A را پیدا کنید.
برای حل مشکل معکوس ، باید مراحل زیر را انجام دهید:
1) یک عدد شش ضلعی را به یک سیستم عدد باینری تبدیل کنید.
2) علامت مانتیسا را \u200b\u200bانتخاب کنید (علامت مانیسا با علامت شماره همزمان می شود).
3) ترتیب تغییر یافته را برجسته کنید.
4) ترتیب اصلی را محاسبه کنید.
5) شماره را بنویسید ، فراموش نکنید که قسمت عدد صحیح آن را نشان دهید ، به صورت نمایی.
6) یک عدد را از یک فرم نمایی به یک نماد معمولی تبدیل کنید.
7) یک عدد را از باینری به اعشار تبدیل کنید.
مراحل فوق را انجام می دهیم.
BE200000 \u003d 1011 1110 0010 0 ... 0000
1 01111100 0100…0
علامت سفارش مانتیسا
عدد منفی است زیرا رقم سمت چپ 1 است.
ما سفارش اولیه را محاسبه می کنیم:
P \u003d P-127 \u003d 1111100-127 \u003d 124-127 \u003d -3.
ما علامت مورد نظر را به صورت نمایی به صورت باینری می نویسیم:
A \u003d -1.01E-3. فراموش نکنید که کل قسمت را مشخص کنید.
در نماد باینری عدد دلخواه را به شکل معمول علامت گذاری تصور کنید:
A \u003d -1.01E-3 \u003d -0.001012 \u003d -0.2816 \u003d -0.15625.
عملکرد افزودن جبری از اعداد نشان داده شده در شکل نقطه شناور تا حدودی پیچیده تر از اعداد است که به صورت نقطه ثابت نشان داده شده اند. هنگام اجرا ، دستورات اصطلاحات ابتدا تراز می شوند و در نتیجه مقایسه سفارشات ، ترتیب تعداد مدول کوچکتر گرفته می شود تا برابر با یک عدد بزرگتر برابر باشد و مانتیسای آن با تعداد رقم های شش ضلعی برابر با تفاوت سفارشات گرفته شود.
در روند جابجایی mantissa در اصطلاح کوچکتر ، کمترین مقدار قابل توجهی از بین می رود که در نتیجه این عمل خطای خاصی ایجاد می کند.
بعد از تنظیم سفارشات ، مانتیسا به صورت جبری اضافه می شود.
به طور خلاصه برخی از ارائه اطلاعات عددی در حافظه کامپیوتر.
نمایش اطلاعات عددی در اتومات دیجیتالی ، به عنوان یک قاعده ، مستلزم بروز خطاها است ، بزرگی آن بستگی به شکل بازنمایی اعداد و طول شبکه تخلیه خودکار دارد.
لازم به یادآوری است که برای ضبط یک شماره به هر شکل نمایش ، من محدود هستم تعداد رقم ها برای عدد صحیح ، این شرایط منجر به مفهوم بزرگترین و کوچکترین عدد صحیح شد. با این وجود ، برای هر عدد صحیح که از مقدار مطلق بزرگترین تجاوز نکند ، دقیقاً یک نمایش در کد دستگاه وجود دارد و در صورت عدم وجود سرریز ، نتیجه عملکرد روی اعداد صحیح دقیق خواهد بود. ، از آنجا که مجموعه های گسسته از شماره های منبع منحصر به فرد بر روی یک مجموعه جداگانه از نتایج نقشه برداری می شوند.
چیز دیگر اعداد واقعی است. اعداد واقعی یک مجموعه مداوم را تشکیل می دهند. در حافظه رایانه ، اعداد واقعی با کدهای آنها جایگزین می شوند که یک مجموعه گسسته محدود را تشکیل می دهند ، بنابراین:
· روابط صریح بین تعداد مجموعه های مداوم برای کدهای رایانه ای آنها به مواردی غیر سخت تبدیل می شود.
· نتایج محاسبه شامل یک خطای اجتناب ناپذیر است ، از آنجا که کد یک شماره واقعی در حافظه کامپیوتر نماینده تقریبی بسیاری از اعداد از فاصله است ، تخمین خطا یک مستقل و به دور از کار بی اهمیت است.
· همراه با مفهوم بیشترین تعداد واقعی ، مفهوم کوچکترین شماره ظاهر می شود یا دستگاه صفر مقدار خاص عدد ، که در کامپیوتر به عنوان ماشین صفر درک می شود ، بستگی به نوع داده های مورد استفاده در یک زبان برنامه نویسی خاص دارد.
خودتان آن را انجام دهید:
1) بازنمایی عدد اعشاری A را در نماد شش ضلعی با فرمت نقطه شناور پیدا کنید. نوع شماره تک است.
A \u003d -357.2265626؛ A \u003d -0.203125؛ A \u003d 998.46875؛
A \u003d –657.4375؛ A \u003d 998.8125؛ A \u003d -905.34375؛ A \u003d 897.5625
A \u003d 637.65625؛ A \u003d 56.53125؛ A \u003d -4.78125.
2) مقدار متغیر A در نماد شش ضلعی با فرمت نقطه شناور ارائه می شود. نوع متغیر تک برای Pascal. مقدار اعشاری متغیر A را پیدا کنید.
A \u003d C455C200؛ A \u003d 43D09400؛ A \u003d 443F9000؛ A \u003d C2FF8000؛
A \u003d 44071C00؛ A \u003d 435D2000؛ A \u003d C401F000؛ A \u003d C403ES00؛
A \u003d C3D87400؛ A \u003d C3D40000؛ A \u003d C411FA00؛ A \u003d 3F700000.
5.5 رمزگذاری متن و اطلاعات گرافیکی.
نظریه کدگذاری اطلاعات یکی از بخش های علوم نظری رایانه است. اهداف این دوره شامل سؤالات نظریه کد نویسی نیست. به طور خلاصه و ساده ، کدگذاری متن و اطلاعات گرافیکی را در نظر بگیرید.
رمزگذاری اطلاعات متن.
کدگذاری اطلاعات متنی شامل این واقعیت است که به هر شخصیت متنی یک کد اختصاص داده می شود - یک عدد صحیح مثبت. بسته به تعداد بیت های ذخیره شده برای رمزگذاری کاراکتر ، انواع رمزگذاری ها به دو گروه 8 بیتی و 16 بیتی تقسیم می شوند. برای هر نوع رمزگذاری ، کاراکترها به همراه کدهای آنها یک جدول رمزگذاری را تشکیل می دهند. در جدول رمزگذاری ، نیمه اول کدها برای رمزگذاری کاراکترهای کنترلی ، و همچنین اعداد و حروف الفبای انگلیسی محفوظ است. باقیمانده رمزگذاری کاراکترهای الفبای ملی.
کدگذاری 8 بیتی ، که شامل کدگذاری شخصیت های الفبای روسی است ، عبارتند از: ASCII ، DKOI-8 ، Win 1251.
رمزگذاری یونی کد 16 بیتی به شما امکان می دهد 216 کاراکتر مختلف را نشان دهید. جدول کد یونیکد شامل کاراکترهای همه زبانهای ملی مدرن است. کاراکترهای اولین 128 کد با جدول کد ASCII مطابقت دارند.
رمزگذاری تصویر
کدنویسی تصاویر را در نظر بگیرید.
یادداشت زیر را معرفی می کنیم:
K تعداد رنگهای مختلفی است که در رمزگذاری تصویر به کار می رود.
n تعداد بیت های مورد نیاز برای رمزگذاری رنگ یک نقطه واحد در تصویر است. K و n به شرح زیر وصل می شوند:
به تعداد بیت های لازم برای ذخیره یک نقطه تصویر ، عمق رنگ گفته می شود.
رنگ آمیزی یک نقطه روی صفحه با استفاده از سه رنگ اصلی: قرمز ، سبز ، آبی تشکیل می شود. این سه رنگ اساس مدل RGB است. با کمک آنها می توانید 23 رنگ مختلف را بدست آورید. در این حالت ، یک بیت برای کدگذاری هر یک از سه رنگ اصلی کافی است. با این حال ، هر رنگ پایه نه تنها با حضور ، بلکه با شدت آن مشخص می شود. روشنایی هر رنگ با یک عدد باینری هشت بیتی رمزگذاری می شود ، یعنی. عمق رنگ 8 است. بنابراین ، تعداد سایه های یک رنگ پایه 28 است. این بدان معنی است که از سه رنگ پایه می توانید (256) 3 \u003d
16 777 216 رنگ و سایه های آنها. اطلاعات مربوط به هر پیکسل در حافظه ویدیویی طول می کشد
n \u003d 8 × 3 \u003d 24 بیت \u003d 3 بایت.
بنابراین ، برای ذخیره یک تصویر صفحه ، مقدار حافظه ای برابر با عرض عرض صفحه با اندازه صفحه و عمق رنگ لازم است. عرض و ارتفاع در پیکسل ها مشخص شده است.
به طور کلی ، مقدار حافظه مورد نیاز برای ذخیره تصویر bitmap با فرمول محاسبه می شود:
V \u003d W × H × n (بیت) ،
جایی که W عرض تصویر در نقاط دارد؛
ح - ارتفاع تصویر در نقاط؛
V مقدار حافظه مورد نیاز برای ذخیره تصویر bitmap است.
اطلاعات موجود در رایانه به عنوان دنباله بایت. در خود بایت هیچ اطلاعاتی در مورد نحوه تفسیر آنها وجود ندارد (اعداد / شخصیت های متنی / تصویر گرافیکی). در هر صورت ، اطلاعات به صورت دنباله 0 و 1 رمزگذاری می شوند ، یعنی. اعداد صحیح باینری مثبت (شماره با استفاده از دو رقم - 0/1) نوشته شده است. تفسیر آنها بستگی به این دارد که چه برنامه ای و چه عملی با آنها در یک لحظه خاص انجام می دهد. اگر این برنامه حاوی دنباله ای از دستورالعمل های جهت یابی با اعداد باشد ، بایت ها به عنوان شماره در نظر گرفته می شوند. اگر برنامه عملی را با داده های متنی فرض کند ، بایت ها به عنوان کدهای عددی شرطی که نشانه های متن را نشان می دهد ، تفسیر می شوند.
I. سیستم های شماره
هر شماره یک رکورد چند برابر از مبلغ است (به عنوان مثال ، 168 \u003d 100 + 60 + 8 \u003d 1 10 2 + 6 10 1 + 8 10 0) ، یعنی. عدد - توالی ضرایب با قدرت 10 \u003d\u003e اگر تعداد داشته باشیم d \u003d a 1 a 2 ... a n(a 1 a 2 ... a n تعداد هستند) ، پس از آن d \u003d a 1 10 n-1 + a 2 10 n-2 + ... a n 10 0.
مقادیر مختصر مشابه به شرح زیر نوشته شده است: ن
d \u003d ∑ a i 10 n-i
عدد 10 پایه سیستم عدد اعشار است ، اگر عدد متفاوتی را به عنوان پایه در نظر بگیریم ، یک سیستم نوشتن عدد متفاوت دریافت می کنیم ، یعنی. سیستم شماره دیگر.
سیستم شماره با مقدار پایه و تعداد زیادی تنظیم می شود. ارقام - کاراکترهای ویژه ای که برای ضبط شماره ها استفاده می شود. تعداد آنها لزوماً باید برابر با مقدار پایه باشد.
هر عدد را می توان در سیستمهای مختلف شماره نمایش داد ، این بازنمودها کاملاً (یک به یک) با یکدیگر مطابقت خواهند داشت.
به عنوان مثال ، یک سیستم عدد شش ضلعی را تعریف کنید: پایه \u003d 16 \u003d\u003e باید 16 رقم (0-15) \u003d 1،2،3،4،5،6،7،8،9 ، A ، B ، C ، D باشد ، E ، F. در اینجا A-F اعداد 10،11،12،13،14،15 است. به دلیل این واقعیت که اعداد را نمی توان با استفاده از اعداد دیگر نوشت ، چنین علامت هایی استفاده می شود ، در غیر این صورت سردرگمی در خواندن اعداد وجود خواهد داشت ما می نویسیم که عدد اعشاری 168 در این سیستم عدد چه خواهد بود ، با توجه به قانون کلی نوشتن شماره ، و همچنین این واقعیت که اساس در اینجا 16 است ، داریم: 168 (10) \u003d A 16 1 + 8 16 0 \u003d\u003e A8 (16 )
عملیات حسابی در هر سیستم عددی به همان روشی انجام می شود که در سیستم اعداد اعشاری انجام می شود. فقط اندازه پایه زیر است.
به عنوان مثال ، در سیستم عدد اکتال + 15 \u003d 1 8 1 + 5 8 0 \u003d\u003e + 13
14 = 1 8 1 + 4 8 0 => = 12
در رایانه ، تمام داده ها به صورت دودویی نمایش داده می شوند. به عنوان مثال ، عدد 5 به شکل دودویی به صورت 101 نوشته شده است. به همین ترتیب ، شماره دودویی 1111 با عدد اعشاری 15: 1111 (2) \u003d 1 2 3 + 1 2 2 + 1 2 1 + 1 2 0 مطابقت دارد.
آن چهار بیت می تواند بیش از 16 عدد اعشار (0-15) را نشان دهد.
به عنوان یک سابقه کوتاه هنگام مشاهده یا تصحیح داده های باینری ذخیره شده در حافظه کامپیوتر ، از یک سیستم شماره شش ضلعی استفاده می شود. برنامه هایی که کار "مستقیم" یک فرد با حافظه رایانه را ارائه می دهند ، هنگام تعامل با وی ، به صورت خودکار نمایش دودویی داده ها را به صورت شش ضلعی و برعکس تبدیل می کنند. هر داده داده شده با 1 بایت نوشته شده است فقط با دو رقم شش ضلعی نشان داده شده ، که اولین آنها مربوط به چهار بیت اول و رقم دوم به چهار بیت دوم است.
این شکل بازنمایی اعداد باینری (داده) ، که در حافظه رایانه قرار دارد ، سازش بین شخص و مفاهیم وی از راحتی و رایانه است ، جایی که کلیه اطلاعات فقط به صورت دودویی ارائه می شود.
II. انواع داده ها و ارائه آنها
یک بایت (8 بیت) می تواند 256 عدد صحیح مثبت (0-255) را نشان دهد. به این نوع داده گفته می شود عدد صحیح تک بایت بدون امضا.
تعداد بیش از 255 نماینده به بیش از یک بایت نیاز دارد. برای همکاری با آنها ، انواع استفاده می شود:
- عدد صحیح دو بایت بدون امضا - ارائه ای از اعداد صحیح مثبت (0-65535)
- چهار عدد صحیح بایت بدون امضا - ارائه نمایندگان اعداد صحیح مثبت (4.2 میلیارد 0 -4)
انواع فوق بیانگر این است که عدد فقط باید مثبت باشد \u003d\u003e "بدون امضا" نامیده می شود. آنها در میزان حافظه ای که برای ذخیره شماره اختصاص داده می شوند متفاوت هستند. این گونه ها برای کدگذاری عددی کاراکترهای متن ، رنگ ، شدت نقاط گرافیکی ، شماره گذاری عناصر و غیره استفاده می شود.
برای کار با اعداد صحیح ، که می تواند نه تنها مثبت بلکه منفی نیز باشد ، از انواع استفاده کنید:
- عدد صحیح بایت امضا شده است
- عدد صحیح دو بایت امضا شده است
- عدد صحیح چهار بایت امضا شده است
آنها در میزان حافظه ای که برای ذخیره هر شماره اختصاص داده می شوند متفاوت هستند.
اساس بازنمایی هر دو عدد مثبت و منفی یک اصل زیر است: تعداد کل کدهای عددی ممکن برای تعداد مشخصی از بایت ها (مثلاً برای یک بایت واحد - 256) به نصف تقسیم می شود ، از نیمی برای نشان دادن اعداد مثبت و صفر و دیگری اعداد منفی استفاده می شود. . اعداد منفی علاوه بر تعداد کل کدهای عددی ارائه می شوند. به عنوان مثال ، برای یک شماره بایت (-1) \u003d 255 ، (-2) - 254 ، و غیره. تا 128 ، که مخفف عدد (-128) \u003d\u003e یک عدد صحیح امضا شده با یک بایت است که به شما امکان می دهد تا با اعداد صحیح از (-128) به 127 ، دو بایت از (- 32768) به 32767 ، چهار بایت از (2.1 میلیارد پوند) کار کنید. ) تا 2.1 میلیارد (2147483648)
از اعداد امضا شده برای نشان دادن داده های عددی که با آنها عملیات حسابی انجام می شود استفاده می شود.
هنگام تعامل با برنامه ها ، موارد زیر انواع داده:
- کاملاً کوتاه(SHORT)
- کاملاً عادی (INTEGER)
- تمام طول (INTEGER طولانی)
- دقت واحد (FLOAT / REAL)
- دقت دو برابر (DOUBLEFLOAT / REAL)
- شخصیت (رشته ، متن) (CHAR)
- منطقی (منطقی)
کاملاً کوتاه ، کاملاً معمولی و کاملاً طولانی - انواع به ترتیب یک عدد صحیح امضا شده با یک بایت ، یک عدد صحیح امضا شده دو بایت ، یک عدد صحیح امضا شده چهار بایت.
در علم کامپیوتر ، هنگام نوشتن اعداد ، از یک نقطه (به عنوان مثال 68.314) به عنوان علامت جدا کننده قسمتهای کسری و عدد صحیح استفاده می شود. این نقطه موقعیتی را که بعد از آن قسمت کسری نشان داده می شود ، تثبیت می کند. تغییر مکان یک نقطه منجر به تغییر در تعداد \u003d\u003e این نوع ضبط (قالب ضبط) اعداد واقعی می شود قالب نقطه ثابت.
یک عدد واقعی شناور از 2 قسمت تشکیل شده است:
- مانتیسا
- سفارش
آنها با یک علامت خاص (E ، D) از هم جدا می شوند. mantissa یک عدد واقعی با یک نقطه ثابت است ، سفارش توسط یک عدد صحیح داده می شود که نشان می دهد درجه ای که باید عدد 10 را بالا ببرید به گونه ای است که هنگام ضرب با mantissa عدد مورد نظر را بدست می آورید. به عنوان مثال ، 68.314 در این قالب می تواند به صورت 6.8314Е + 1 \u003d 0.68314Е + 2 \u003d 683.14Е-1 نوشته شود ، این یعنی 6.8314 10 1 \u003d 0.68314 10 2 \u003d 68.314 10 -1.
با این نوع ضبط ، مکان نقطه ثابت نیست ، موقعیت آن در مانیسا با بزرگی ترتیب مشخص می شود. مانتیسا و نظم ممکن است نشانه ای داشته باشند. اگر مانتیسا مدولو است<1, причем первая цифра не равна 0, то такой вид записи вещественного числа с плавающей точкой называется عادی شده (0.68314E + 2).
در رایانه ، یک عدد واقعی به صورت عادی در قالب شناور نمایش داده می شود. مانتیسا و ترتیب در بایت های مجاور هستند ، جداکننده (E ، D) وجود ندارد.
معمولاً عدد را با دقت تک و دو برابر. در حالت اول ، هنگام وارد کردن یا خروج یک عدد ، جداکننده mantissa و سفارش نشان داده می شود ه. در حافظه رایانه ، این تعداد معمولاً 4 بایت طول می کشد. در مورد دوم ، به عنوان جداکننده - د، در حافظه رایانه ، معمولاً یک عدد دو دقیق دارای 8 بایت است. این نوع دقت محاسبه قابل توجهی بیشتر از دقت تک را نشان می دهد.
داده های شخصیتساخته شده از کاراکترهای متنی جداگانه. هر کاراکتر با یک کد عددی خاص در حافظه رایانه نشان داده می شود. برای کدگذاری عددی کاراکترهای متن ، از جداول مخصوص برنامه نویسی استفاده می شود (تک بایت ، دو بایت و غیره). این مربوط به نوع عدد صحیح علامت دار است که برای کدگذاری عددی مورد استفاده قرار می گیرد. برنامه های مختلف ممکن است مبتنی بر جداول مختلف باشد \u003d\u003e یک سند آزمایشی ایجاد شده با یک برنامه ممکن است لزوما با برنامه دیگر خوانده نشود.
مقادیر نوع منطقی فقط دو مقدار مصرف کنید:
- درست است، واقعی (درست است، واقعی)
- غلط(دروغ گویی)
شما می توانید عملیات منطقی را برای آنها اعمال کنید ، که اصلی ترین آنها هستند و (و) ، یا (یا)، نه (نفی) و یا - به دو مقدار منطقی (a\u003e c و a \u003d b). نه - به یک مقدار منطقی (نه a \u003d b). نتیجه یک عبارت با داده های منطقی (بیان منطقی) یک مقدار منطقی است. نتیجه هر دو مقدار \u003d TRUE فقط نتیجه و \u003d عملکرد واقعی است. نتیجه عملکرد یا \u003d FALSE فقط در یک مورد است ، اگر هر دو مقدار \u003d FALSE باشد. عملکرد نه مقدار مقدار منطقی را تغییر می دهد.
در اصطلاحات مختلط ، اولویت عملیات حسابی ، سپس - برای مقایسه و آخرین - برای انجام عملیات منطقی است. در میان آنها ، عملیات دارای بالاترین اولویت نیست ، پس از - یا ، بعد - یا.
پرونده ها و ذخیره آنها
هر شیء اطلاعاتی (یک سند جداگانه ، یک برنامه جداگانه) که روی دیسک ذخیره شده و دارای یک نام است فایل. اطلاعات مربوط به پرونده ها (نام ، اندازه ، تاریخ و زمان ایجاد آنها ، مکان روی دیسک و غیره) در دایرکتوری ها ذخیره می شود. کاتالوگ - یک جدول ، که هر خط از آن حاوی اطلاعاتی در مورد یک پرونده یا فهرست دیگر است. دایرکتوری \u003d پرونده (به جز ریشه) از یک نوع خاص. هنگامی که پرونده ها روی دیسک نوشته می شوند ، اطلاعات مربوط به آنها بطور خودکار در دایرکتوری های مشخص شده توسط کاربر ارسال می شود. به طور مشروط ، به دلیل کوتاه بودن ، آنها می گویند: "کپی کردن یک پرونده از یک فهرست به یک دایرکتوری" ، "ایجاد یک فهرست در یک فهرست" ، "حذف یک پرونده در یک فهرست" و غیره. با این حال ، این در واقع اتفاق نمی افتد ، زیرا دایرکتوری ها دایرکتوری یا پرونده ندارند ، فقط اطلاعاتی در مورد آنها وجود دارد.
هنگامی که هر دیسک روی آن تشکیل می شود ، یک دایرکتوری به طور خودکار روی آن ایجاد می شود ، که نامیده می شود ریشه مقدار مشخصی از اندازه ثابت را روی دیسک می گیرد. نام آن متشکل از 2 شخصیت: نام دیسک و روده بزرگ.
در فهرست اصلی می توانید دایرکتوری های دیگری با نام ایجاد کنید زیرشاخه ها یا دایرکتوری های سطح اول سلسله مراتب به نوبه خود ، دایرکتوری های سطح اول سلسله مراتب می توانند دایرکتوری هایی از سطح دوم و غیره ایجاد کنند. بدین ترتیب شکل گرفت سلسله مراتبی (مانند درخت) ساختار داده های پرونده بر روی دیسک. دایرکتوری های ایجاد شده توسط کاربر فایل ها هستند. هر پرونده یا پوشه دارای نامی است که از دو بخش تشکیل شده توسط یک نقطه جدا شده است. سمت چپ است نامدرست - انبساط. برنامه افزودنی به همراه یک دوره می تواند حذف شود. نام مجاز است بیش از 8 نویسه (نام کوتاه) یا بیش از 256 نویسه (نام طولانی) را مشخص کند. در برنامه افزودنی - بیش از 3 کاراکتر نیست. استفاده از فقط حروف لاتین ، اعداد و علامت برجسته استاندارد در نظر گرفته می شود. توصیه می شود فایل ها را با پسوند برای کار با لیست ها و دایرکتوری ها بدون پسوند نامگذاری کنید.
اگر می خواهید از هر پرونده ای استفاده کنید ، باید مشخص کنید که این پرونده در کدام فهرست قرار دارد. این کار با مشخص کردن مسیر (مسیر) به پرونده در درخت فهرست انجام می شود.
مسیر (path) لیستی از دایرکتوری ها است که آنها در جای خود قرار دارند (از بیرونی به داخلی) و با یک backslash (\\ - backslash) از هم جدا می شوند. هنگام مشخص کردن پرونده ها ، مسیری قبل از نام آن مشخص می شود ، و سپس از طریق \\ - نام پرونده (به عنوان مثال C: \\ Windows \\ win.com - به این معنی است که پرونده win.com در دایرکتوری ویندوز قرار دارد ، که در فهرست اصلی ریشه درایو C قرار دارد). چنین سابقه ای کامل است. مشخصات پرونده. مختصر فقط نام پرونده را در بر می گیرد. دایرکتوری ها و پرونده های ایجاد شده توسط کاربر هنگام ضبط در جای خود در حافظه دیسک قرار می گیرند. پرونده ها را می توان در قسمت های مختلف در دیسک ضبط کرد. در طی فرآیند ضبط ، پرونده بطور خودکار به چنین بخش هایی تقسیم می شود و هر کدام از آنها در محلی نوشته می شوند که در حال حاضر رایگان است. به این قسمت ها گفته می شود خوشه ها. اندازه خوشه بستگی به میزان حافظه دیسک دارد ، معمولاً چندین بخش طول می کشد. در ارتباط با این اصل ضبط ، کل ناحیه دیسک به چنین خوشه هایی تقسیم می شود و از آنها برای نوشتن پرونده ها استفاده می شود. همچنین پرونده ها در بخش هایی با اندازه یک خوشه خوانده می شوند: پرونده از قسمت های جداگانه ضبط شده در مکان های مختلف روی دیسک جمع می شود. این روش ذخیره سازی پرونده ها با استفاده از به اصطلاح انجام می شود جداول تخصیص پروندهچربی در هر دیسک به طور خودکار در طول شکل گیری آن ایجاد می شود و برای به خاطر سپردن مکان های ذخیره سازی قسمت هایی از پرونده استفاده می شود. سلولهای FAT با شروع از "0" شماره گذاری می شوند و به قسمتهای دیسک 1 خوشه ای مطابقت دارند. هر سلول ممکن است دارای 0 باشد (نشان می دهد که خوشه مربوطه رایگان است) ، تعداد خوشه بعدی پرونده داده شده یا یک کد عددی ویژه که نشانگر انتهای زنجیره خوشه های این پرونده است. انواع داده عدد صحیح علامت گذاری شده برای نمایش اعداد در FAT استفاده می شوند. بسته به تعداد بیت های مورد استفاده برای نمایش هر شماره ، 16 بیتی FAT (16 بیتی) ، 32 بیتی FAT (32 بیتی) از هم تفکیک می شوند. به عنوان کد ویژه ای که انتهای زنجیره خوشه را نشان می دهد ، از حداکثر تعداد موجود در سلول FAT استفاده می شود. برای 16 بیتی ، این تعداد 65535 است (به شکل شش ضلعی - FFFFF). برنامه هایی که مشاهده و تنظیم FAT را ارائه می دهند ، این کد را بر روی صفحه به شکل متن (E OF) نشان می دهند. دایرکتوری حاوی اطلاعاتی در مورد پرونده و به ویژه شماره سریال خوشه ای است که از آن پرونده شروع می شود. این اطلاعات به همراه اطلاعات موجود در FAT (پیوند به خوشه های زیر) برای جستجوی و خواندن پرونده ها استفاده می شود.
شبکه های کامپیوتر
I. ویژگی های اصلی
شبکه کامپیوتری - مجموعه ای از رایانه ها از طریق کانال های انتقال اطلاعات بهم پیوسته که وسیله ای برای تبادل اطلاعات و به اشتراک گذاری منابع (سخت افزار ، نرم افزار ، اطلاعات) در اختیار کاربران قرار می دهد.
انواع شبکه:
- محلی - اصلی ترین ویژگی متمایز این است که ، به طور معمول ، تمام رایانه های متصل شده توسط آن توسط یک کانال ارتباطی واحد متصل می شوند. فاصله بین رایانه ها تا 10 کیلومتر (هنگام استفاده از ارتباط سیمی) ، تا 20 کیلومتر (کانال های ارتباطی رادیویی) است. شبکه های محلی کامپیوترهای یک یا چند ساختمان مجاور همان موسسه را به هم متصل می کنند.
- جهانی - آنها با انواع کانالهای ارتباطی و استفاده از کانالهای ماهواره ای مشخص می شوند و به شما امکان می دهند گره های ارتباطی و رایانه هایی را که در فاصله 10-15 هزار کیلومتری از یکدیگر قرار دارند ، متصل کنید. معمولاً آنها یک ساختار گره دارند ، از زیر شبکه تشکیل شده اند که هر یک شامل گره های ارتباطی و کانال های ارتباطی است. گره های ارتباطی از عملکرد مؤثر شبکه ، رایانه ها ، شبکه های محلی ، رایانه های بزرگ و غیره به آنها متصل می شوند.
- اینترانت - کاربران شاغل در یک سازمان را متحد کنید. برخی از قابلیت های شبکه های محلی و جهانی موجود استفاده می کنند. چنین شبکه ای می تواند کامپیوترهای مستقر در همان ساختمان و در نقاط مختلف جهان را به هم متصل کند.
رایانه های عمومی در شبکه وجود دارند که اطلاعات یا خدمات محاسباتی را به کاربران ارائه می دهند. سرور ممکن است رایانه ای باشد که برای این منظور یا مکانی (در شبکه های جهانی) مورد استفاده قرار می گیرد که می توانید درخواستی برای انجام هرگونه سرویس ارسال کنید. چنین مکانی ممکن است یک سرور رایانه ، یک شبکه محلی ، یک کامپیوتر بزرگ و غیره باشد.
رایانه های کاربر می توانند در شبکه کار کنند دو حالت:
حالت ایستگاه کاری- از كامپيوتر نه تنها براي ارسال يك درخواست به سرور و دريافت اطلاعات از آن استفاده مي شود بلكه براي پردازش اين اطلاعات نيز استفاده مي شود
حالت پایانه -حالت دوم انجام نمی شود: اطلاعات بر روی سرور پردازش می شوند و فقط نتیجه این پردازش به کاربر ارسال می شود.
سرور رایانه در قابلیت های خود به طور قابل توجهی از ایستگاه های کاری فراتر رفته و به بسیاری از کارت های شبکه مجهز شده است ( آداپتورها) که اتصال به شبکه ها را فراهم می کند. مجموعه ای از برنامه هایی که شبکه ارائه می دهند ، نرم افزار شبکهنوع سرویس را تعیین می کند ، اجرای آن در این شبکه امکان پذیر است. در حال حاضر توزیع شده است 2 مفهوم اساسی ساخت چنین نرم افزاری:
- "مفهوم سرور پرونده" - بر اساس این واقعیت که نرم افزار شبکه باید منابع اطلاعاتی بسیاری از کاربران را در قالب فایل \u003d \u003d سرور در چنین شبکه ای در اختیار شما قرار دهد. فایلو نرم افزار شبکه سیستم عامل شبکه. قسمت اصلی آن بر روی سرور فایل قرار دارد و در ایستگاه های کاری قسمت کوچک آن به نام پوسته. یک پوسته به عنوان واسط بین برنامه هایی که درخواست منبع و سرور پرونده را دارند عمل می کند. چنین سرور مخزنی از فایلهای مورد استفاده همه کاربران است. در همان زمان ، هر دو برنامه و پرونده های داده واقع در سرور فایل بطور خودکار به محل کار منتقل می شوند ، جایی که این داده ها پردازش می شوند.
- "معماری سرویس دهنده مشتری" - در این حالت ، نرم افزار شبکه از سیستم های نرم افزاری تشکیل شده است 2 کلاس:
- برنامه های سرور - به اصطلاح سیستمهای نرم افزاری که سرور را تأمین می کنند
- نرم افزار مشتری - سیستم های نرم افزاری ارائه شده به کاربران مشتری
کار سیستم های این کلاس ها به شرح زیر برگزار می شود: برنامه های مشتری درخواستهایی را به برنامه سرور ارسال می کنند ، پردازش داده های اصلی روی رایانه سرور انجام می شود و فقط نتایج پرس و جو به رایانه کاربر ارسال می شود.
در شبکه های محلی معمولاً از مفهوم نوع اول با یک فایل سرور منفرد استفاده می شود. هسته جهانی "معماری مشتری-سرور" است.
ارائه اطلاعات و انتقال آن از طریق شبکه مطابق توافق نامه های استاندارد انجام می شود. مجموعه چنین موافقت نامه های استاندارد نامیده می شود پروتکل.
II.Typology از شبکه محلی
نوع شناسی شبکه - نمودار اتصال منطقی کانالهای ارتباطی رایانه ها (رایانه ها).
اغلب در شبکه های محلی استفاده می شود 3 نوع شناسی اصلی:
- تک کاناله
- میدان
- ستاره ای شکل
استفاده از کانال انتقال اطلاعات که گره های شبکه را در سطح فیزیکی متصل می کند با پروتکل بنام تعیین می شود روش دسترسی. این روشهای دسترسی توسط کارتهای مناسب شبکه (آداپتورها) پیاده سازی می شوند. چنین آداپتورهای موجود در هر رایانه در شبکه نصب شده و انتقال و دریافت اطلاعات از طریق کانالهای ارتباطی را فراهم می کنند.
نوع شناسی کانال تک - از یک کانال ارتباطی باز استفاده می شود که تمام رایانه ها به آن متصل هستند. نامیده می شود اتوبوس تک رنگ (اتوبوس مشترک)
نابود کننده
ترمینال برای اتصال به کابل های شبکه باز ، طراحی شده برای جذب سیگنال منتقل شده استفاده می شود. در این نوع شناسی ، به عنوان یک قاعده ، از یک روش دسترسی با گوش دادن اولیه به کانال استفاده می شود تا مشخص شود که آیا این برنامه رایگان است.
شبکه محلی کابلی(سرعت - 10 مگابیت در ثانیه) - نام روش دسترسی. می توان از روش دسترسی استفاده کرد. اترنت سریع (سرعت - 100 مگابیت بر ثانیه)
مقاومت در برابر خطای گره های فردی
معایب اصلی تایپولوژی:
قطع کابل منجر به عدم کارایی کل شبکه می شود
کاهش قابل توجه در پهنای باند شبکه با حجم قابل توجهی ترافیک(- اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه)
نوع شناسی حلقه
 |
از حلقه بسته ای متشکل از بخش ها به عنوان کانال ارتباطی استفاده می کند. بخش ها توسط دستگاه های ویژه متصل می شوند - تکرار کننده ها (تکرار کننده) تکرارکننده برای اتصال بخش های شبکه طراحی شده است.
روش دسترسی اصلی در اینجا Token Ring ، یک روش دستیابی به نشانه است.
یک گره ارتباطی مرکزی وجود دارد که تمام رایانه های موجود در شبکه را ترکیب می کند. مرکز فعال کاملاً رایانه های موجود در شبکه را کنترل می کند. روش دسترسی نیز معمولاً مبتنی بر استفاده از توکن است (برای مثال Arcnet با سرعت انتقال داده 2 مگابیت در ثانیه). علاوه بر این ، روشهای دسترسی اترنت و سریع اترنت قابل اجرا هستند.
مزایای اصلی تایپولوژی:
راحتی از نظر مدیریت تعامل رایانه ای
تغییر و رشد شبکه شما آسان است
معایب اصلی شبکه:
اگر مرکز فعال نتواند ، کل شبکه خراب می شود
III. ساختار شبکه جهانی
می توان اطلاعات را بین شبکه ها مبادله کرد ؛ برای اطمینان از چنین ارتباطی ، ابزارهای متقابل را فراخوانی می کنند پل ها, روترها و دروازه ها. این یک رایانه ویژه است که در آن دو یا چند آداپتور شبکه نصب شده است که هر یک ارتباط با یک شبکه برقرار می کنند. از این پل برای اتصال شبکه ها با همان نوع کانال های ارتباطی درون شبکه ای استفاده می شود. روتر شبکه هایی از یک نوع را به هم متصل می کند ، اما با کانالهای مختلف ارتباطی درون شبکه ای. Gateways برای برقراری ارتباط بین شبکه های مختلف ، ارتباط برقرار کردن شبکه ها با سیستم های رایانه ای مختلف (به عنوان مثال ، یک شبکه محلی - یک کامپیوتر بزرگ ، یک شبکه محلی - یک شبکه جهانی ، یک رایانه شخصی خاص - یک شبکه جهانی) استفاده می شود.
شبکه جهانی شامل زیر شبکه های ارتباطی است که شبکه های محلی ، ایستگاه های کاری و پایانه های کاربر به آنها وصل می شوند ، و همچنین رایانه های سرور. زیر شبکه ارتباطی شامل کانال های انتقال اطلاعات و گره های ارتباطی است. گره های ارتباطی برای انتقال سریع اطلاعات از طریق شبکه ، انتخاب مسیر مطلوب برای انتقال اطلاعات و موارد دیگر ، طراحی شده اند. اطمینان از بهره وری از شبکه به عنوان یک کل. چنین گره ای یا یک دستگاه سخت افزاری خاص یا یک کامپیوتر تخصصی با نرم افزار مربوطه است.
سرورها و کاربران بیشتر از طریق ارائه دهندگان خدمات دسترسی به شبکه به شبکه های جهانی متصل می شوند - ارائه دهندگان.
چهارم ویژگی های اصلی اینترنت جهانی
هر کاربر و سرور باید یک آدرس منحصر به فرد داشته باشد. پیامی که از طریق شبکه ارسال می شود با آدرس گیرنده و فرستنده تأمین می شود و در هنگام انتقال ، آداپتور شبکه به طور خودکار به قسمت هایی با طول ثابت شکسته می شود ، به نام بسته ها. علاوه بر این ، هر بسته (همچنین به طور خودکار) با آدرس فرستنده و گیرنده تهیه می شود. در رایانه گیرنده ، بسته ها در یک پیام واحد جمع آوری می شوند.
هر سرور یا کامپیوتر کاربر در شبکه وجود دارد 3 آدرس سطح:
- آدرس محلی - آدرس آداپتور شبکه. چنین آدرس هایی توسط تولید کنندگان تجهیزات اختصاص داده شده و منحصر به فرد هستند هدف آنها متمرکز است. این آدرس فقط در شبکه محلی استفاده می شود.
- آدرس آی پی - یک توالی چهار بایت (4 عدد صحیح بایت تک بایت) است و از 2 قسمت تشکیل شده است:
2 بایت اول شبکه را مشخص می کند
2 بایت دوم - گره خاص
این آدرس بدون توجه به آدرس محلی توسط مدیر شبکه اختصاص یافته است. اگر شبکه باید به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از اینترنت کار کند ، سپس شماره شبکه (2 بایت اول) به توصیه یک سازمان ویژه ایکانان اختصاص داده می شود. در غیر این صورت ، شماره شبکه به طور دلخواه توسط سرپرست انتخاب می شود. شماره گره (2 بایت دوم) توسط سرپرست شبکه اختصاص داده می شود (برای مثال 192.100.2.15). یک گره می تواند به چندین شبکه تعلق داشته باشد. در این حالت ، باید چندین آدرس IP \u003d\u003e آدرس IP نه یک کامپیوتر جداگانه بلکه یک اتصال شبکه مشخص کند. پیام ارسال شده از طریق شبکه مجهز به آدرسهای IP گیرنده و فرستنده است.
- آدرس دامنه (نام دامنه) - استفاده کاربر از آدرس های IP در کار فعلی ناخوشایند است \u003d\u003e به اصطلاح اینترنت موجود است سیستم نام دامنه (DNS). این سیستم نام متون کاربر پسند (شناسه) به نام نام دامنه را در اختیار شما قرار می دهد و آدرس های IP مربوطه در پشت آنها پنهان است. کاربر با نامهای دامنه کار می کند و نرم افزار مربوطه با استفاده از سرورهای DNS ویژه ، آنها را به طور خودکار به آدرسهایی که بسته های منتقل شده را تهیه می کند ، تبدیل می کند. نام دامنه کاملاً واجد شرایط (آدرس DNS) دنباله ای از نام های جدا شده توسط یک دوره است. اولین مورد در سمت چپ نام رایانه خاص ، سپس نام دامنه سازمان ، منطقه و غیره است ، آخرین در سمت راست نام اصطلاحا است. دامنه root. نام دامنه Root را مشخص کنید در حالت (به عنوان مثال ، ru - روسیه ، ما - ایالات متحده ، kz - قزاقستان ، و غیره) یا متعلق به سازمانی از یک نوع خاص (بازرگانی - بازرگانی ، ادبی - آموزشی ، دولت دولتی ، نظامی - نظامی ، شبکه خالص ، سازماندهی متشکل). بعدها ، حوزه های اصلی مشابه دیگر شناسایی شدند (هنر - هنر ، فرهنگ ، شرکت - تجارت ، اطلاعات - اطلاعات ، نامزد - فردی).
نام رایانه هایی که از طریق هاست به اینترنت دسترسی دارند (به عنوان مثال ، یک سرور شبکه محلی) از قسمت بعدی به نام کامل با نقطه جدا نمی شوند ، بلکه با علامت @ ("et"). برای مثال، [ایمیل محافظت شده]
V. انواع خدمات اینترنت
ارائه خدمات در اینترنت براساس مدل سرویس دهنده-مشتری انجام می شود. برای اتصال یک رایانه به اینترنت کافی است که یک خط تلفن ، ارائه دهنده ای با دروازه به اینترنت و مودم (منتنظیم کننده دمmodulator) - آداپتور ویژه ای برای اتصال به شبکه جهانی از طریق تلفن. رایانه ارائه دهنده مورد استفاده کاربران برای گشت و گذار در اینترنت نامیده می شود میزبان. معروف ترین خدمات ارائه شده توسط سرورهای اینترنتی شامل موارد زیر است:
- پست الکترونیک (نامه الکترونیکی) - فرایند انتقال پیام بین رایانه است
- انتقال فایل (سیستم FTP) - برای انتقال پرونده ها از سرورهای ویژه FTP به هر کاربر ، برای دریافت پرونده ، مشخص کردن نام سرور کامل و مشخصات کامل پرونده طراحی شده است.
- مشاهده منابع (سیستم GOPHER) - جستجوی فایلها در سرورهای GOPHER را براساس محتوا (موضوع ، کلید واژه ، عبارت و غیره) فراهم می کند.
- گروه های خبری - طراحی شده برای بحث و تبادل اخبار ، به شما امکان می دهد پیام های گروه های اطلاعاتی را که با موضوعات مختلف باز است ، بخوانید و ارسال کنید. بزرگترین سیستم ارتباط از راه دور است استفاده از نت (کاربر می تواند "مشترک" در هر یک از مباحث موجود ، مشاهده اخبار ، ارسال پیام). یکی دیگر از بزرگترین سیستمهای ارتباط از راه دور است IRC (چت رله اینترنت) (به اعضای گروه امکان برقراری ارتباط در زمان واقعی (حالت تعاملی) را می دهد ، در این حالت کاربر به طور مداوم اطلاعات دریافتی را روی صفحه مشاهده می کند و در همان زمان می تواند پیام های خود را قرار دهد ، که بلافاصله روی صفحه نمایش همه اعضای گروه دیگر می رسد))
- شبکه جهانی وب www(وب جهانی) - تلاشی برای ترکیب قابلیت های ابزارهای فوق در یک ابزار اطلاعاتی است و انتقال تصاویر گرافیکی ، صداها ، فیلم ها را به آنها اضافه می کند. اصل استوار است متن فوق متن (- سیستم اشیاء اطلاعاتی با ارجاعات متقابل ، اسناد حاوی پیوندهایی به سایر اسناد مربوط به معنی هستند). پیش از این فقط برای اسناد متنی مورد استفاده قرار می گرفت ، در حال حاضر یک سند ابر متن گفته می شود سند hypermedia. اشیای ارجاع شده ممکن است در رایانه های از راه دور واقع شوند. اسناد Hypermedia با استفاده از یک زبان HTML خاص (زبان نشانه گذاری هایپرتکستکست) ایجاد شده و در سرورهای ویژه (سرور www ، سرور وب) ذخیره می شوند. غالباً چنین اسنادی به صفحات وب یا وب سایتها گفته می شود. برنامه های مربوطه مشتری نامیده می شود مرورگرها (از مرورگر انگلیسی) - موتور جستجو. اکثر مرورگرهای مدرن نه تنها به صفحات سرورهای وب ، بلکه به انواع دیگر خدمات نیز دسترسی دارند. در عین حال ، با اشاره به منابع مختلف ، به اصطلاح آدرس های اینترنتی (منبع یاب منابع متحد). این فرم زیر: کد منبع: // مشخصات درخواست.کد منبع نوع خدمتی را که باید با آن کار کنید تعیین می کند: http - کار با سرورهای وب ، برای مرور وب سایت ها ، ftp - ftp-system ، gopher - gopher-system، news - ارتباط با استفاده از net، postto - email و و غیره.
برای نمایش اطلاعات در حافظه رایانه (اعم از عددی و غیر عددی) از یک روش رمزگذاری باینری استفاده می شود.
یک سلول حافظه رایانه ابتدایی دارای طول 8 بیت (1 بایت) است. هر بایت شماره خاص خود را دارد (به آن آدرس داده می شود). بزرگترین دنباله بیت هایی که یک کامپیوتر می تواند به طور کلی پردازش کند ، نامیده می شود کلمه ماشین طول یک کلمه ماشین به ظرفیت پردازنده بستگی دارد و می تواند برابر با 16 ، 32 بیت و غیره باشد.
برای رمزگذاری کاراکتر ، یک بایت کافی است. در این حالت ، 256 نویسه قابل نمایش است (با کد اعشاری از 0 تا 255). مجموعه کاراکترهای رایانه های شخصی اکثراً افزونه ای از کد ASCII است (کد استاندارد تعویض اطلاعات آمریکا - یک کد استاندارد آمریکایی برای مبادله اطلاعات).
در بعضی موارد ، هنگام نمایش اعداد در حافظه رایانه ، از یک سیستم عدد باینری و اعشاری مختلط استفاده می شود ، که در آن نیمی از بایت (4 بیت) برای ذخیره هر رقم اعشاری و رقم اعشار از 0 تا 9 لازم است که با شماره های باینری مربوطه از 0000 تا 1001 نشان داده شود. برای مثال ، یک قالب اعشاری بسته بندی شده. طراحی شده برای ذخیره اعداد صحیح با 18 رقم قابل توجه و اشغال 10 بایت در حافظه (قدیمی ترین آن امضا شده است) از این گزینه خاص استفاده می کند.
روش دیگر برای نمایش اعداد صحیح است کد اضافی. دامنه مقادیر به تعداد بیت حافظه اختصاص یافته برای ذخیره آنها بستگی دارد. به عنوان مثال ، مقادیر Integer از
-32768 (-2 15) تا 32677 (2 15 -1) و برای ذخیره سازی آنها 2 بایت اختصاص داده شده است: از نوع LongInt - در محدوده -2 31 تا 2 31 -1 و در 4 بایت قرار دارد: از نوع Word - در محدوده 0 حداکثر 65535 (2 16 -1) 2 بایت استفاده می شود و غیره
همانطور که از نمونه ها مشاهده می شود ، داده ها می توانند به صورت اعدادی با علامت و بدون نشانه تعبیر شوند. در مورد بازنمایی کمیت با یک علامت ، چپترین (بالاترین) رقم در صورت داشتن صفر عدد مثبت را نشان می دهد و اگر حاوی یک باشد ، یک عدد منفی دارد.
به طور کلی ، رقم ها از سمت راست به چپ شماره گذاری می شوند و از صفر شروع می شوند.
کد اضافی تعداد مثبت با او مطابقت دارد کد مستقیم. کد مستقیم یک عدد صحیح می تواند به شرح زیر باشد: عدد به یک سیستم عدد باینری تبدیل می شود ، و سپس علامت دودویی آن در سمت چپ با همان تعداد صفر ناچیز به عنوان نوع داده ای که عدد به آن نیاز دارد ، تکمیل می شود. به عنوان مثال ، اگر عدد 37 (10) \u003d 100101 (2) مقدار نوع Integer اعلام شده باشد ، کد مستقیم آن 0000000000100101 خواهد بود ، و اگر مقدار از نوع LongInt باشد ، کد مستقیم آن خواهد بود. برای ضبط فشرده تر ، از یک کد شش ضلعی بیشتر استفاده می شود. کدهای حاصل می توانند به ترتیب 0025 (16) و 00000025 (16) بازنویسی شوند.
کد اضافی یک عدد صحیح منفی را می توان با الگوریتم زیر بدست آورد:
1. کد مستقیم ماژول شماره را بنویسید.
2. آن را معکوس کنید (آنهایی را با صفر و صفر جایگزین کنید)؛
3. یکی را به کد وارونگی اضافه کنید.
به عنوان مثال ، ما کد اضافی شماره -37 را می نویسیم ، و آن را به عنوان ارزش نوع LongInt تعبیر می کنیم:
1. کد مستقیم 37 برابر 1 است
2. کد معکوس
3. کد اضافی یا FFFFFFDB (16)
هنگام دریافت یک شماره با استفاده از یک کد اضافی ، قبل از هر چیز لازم است تا علامت آن مشخص شود. اگر عدد مثبت است ، کافیست کد آن را به سیستم اعشاری ترجمه کنید. در صورت وجود تعداد منفی ، الگوریتم زیر لازم است:
1. از کد 1 تفریق کنید.
2. معکوس کردن کد.
3. تبدیل به سیستم شماره اعشاری. شماره نتیجه را با علامت منفی بنویسید.
مثال ها. ما شماره های مربوط به کدهای اضافی را می نویسیم:
آ. 0000000000010111.
از آنجا که صفر به ترتیب بالا نوشته شده است ، نتیجه مثبت خواهد بود. این کد برای شماره 23 است.
ب 1111111111000000.
کد شماره منفی در اینجا نوشته شده است ، ما الگوریتم را اجرا می کنیم:
1. 1111111111000000 (2) - 1 (2) = 1111111110111111 (2) ;
2. 0000000001000000;
3. 1000000 (2) = 64 (10)
روشی کمی متفاوت برای نشان دادن اعداد واقعی در حافظه رایانه شخصی استفاده می شود. نمایندگی مقادیر با. را در نظر بگیرید نقطه شناور.
هر شماره واقعی را می توان در فرم استاندارد M * 10 p نوشت ، جایی که 1 ≤ M< 10, р- целое число. Например, 120100000 = 1,201*10 8 . Поскольку каждая позиция десятичного числа отличается от соседней на степень числа 10, умножение на 10 эквивалентно сдвигу десятичной запятой на 1 позицию вправо. Аналогично деление на 10 сдвигает десятичную запятую на позицию влево. Поэтому приведенный выше пример можно продолжить: 120100000 = 1,201*10 8 = 0,1201*10 9 = 12,01*10 7 ... Десятичная запятая плавает в числе и больше не помечает абсолютное место между целой и дробной частями.
در نوشته فوق ، M نام دارد مانتیسا اعداد ، و p او است سفارش. به منظور حفظ حداکثر دقت ، کامپیوترها تقریباً همیشه مانتیسا را \u200b\u200bبه صورت نرمال ذخیره می کنند ، به این معنی که در این حالت مانتیسا عددی است که بین 1 (10) و 2 (10) (1 ≤ M) وجود دارد.< 2). Основные системы счисления здесь, как уже отмечалось выше,- 2. Способ хранения мантиссы с плавающей точкой подразумевает, что двоичная запятая находится на фиксированном месте. Фактически подразумевается, что двоичная запятая следует после первой двоичной цифры, т.е. нормализация мантиссы делает единичным первый бит, помещая тем самым значение между единицей и двойкой. Место, отводимое для числа с плавающей точкой, делится на два поля. Одно поле содержит знак и значение мантиссы, а другое содержит знак и значение порядка.
یک کامپیوتر شخصی IBM PC با پردازنده ریاضی 8087 به شما امکان می دهد تا با انواع معتبر زیر کار کنید (دامنه مقادیر با مقدار مطلق نشان داده شده است):
می توانید توجه کنید که مهمترین بیتی که به مانتیسا اختصاص داده شده است ، 51 ، یعنی. mantissa 52 بیت پایین را اشغال می کند. خط تیره در اینجا نشان دهنده وضعیت کامنت باینری است. باید از کاما مقداری از قسمت صحیح مانیسا استفاده شود ، اما از آنجا که همیشه برابر با یک است ، این بیت در اینجا مورد نیاز نیست و بیت مربوطه در حافظه وجود ندارد (اما این دلالت دارد). مقدار سفارش در اینجا به عنوان یک عدد صحیح که در کد اضافی نمایش داده می شود ذخیره نمی شود. برای ساده کردن محاسبات و مقایسه اعداد واقعی ، مقدار سفارش در رایانه به صورت ذخیره می شود شماره جبران، یعنی قبل از نوشتن آن در حافظه ، به مقدار واقعی سفارش ، یک افست اضافه می شود. افست به گونه ای انتخاب می شود که حداقل مقدار سفارش با صفر مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال ، برای نوع Double ، سفارش 11 بیت طول می کشد و دامنه آن از 2 -1023 تا 2 1023 است ، بنابراین افست 1023 (10) \u003d 1111111111 (2) است. سرانجام ، بیت 63 علامت شماره را نشان می دهد.
بنابراین ، از موارد فوق الگوریتم زیر برای بدست آوردن یک عدد واقعی در حافظه کامپیوتر به شرح زیر است:
1. ماژول یک عدد معین را به یک سیستم عدد باینری ترجمه کنید.
2. عدد باینری را عادی کنید ، یعنی به شکل M * 2 p بنویسید ، که M آن مانتیسا است (قسمت عدد صحیح آن 1 (2)) و ر - ترتیب ثبت شده در سیستم عدد اعشاری؛
۳- افست را به ترتیب اضافه کرده و ترتیب افست را در سیستم شماره دودویی ترجمه کنید.
4- با توجه به علامت شماره مشخص شده (0 - مثبت ؛ 1 - منفی) ، نمایه آن را در حافظه کامپیوتر بنویسید.
مثال. برای شماره -312.3125 کد بنویسید.
1. ضبط باینری ماژول این شماره دارای فرم 100111000.0101 می باشد.
2. ما 100111000.0101 \u003d 1.001110000101 * 2 8 داریم.
3. ما یک سفارش افست 8 + 1023 \u003d 1031 دریافت می کنیم. در مرحله بعد ، ما 1031 (10) \u003d 10000000111 (2) داریم.
