Двоично-десятичная система счисления

Двоично-десятичная система счисления получила большое распространение в современных компьютерах ввиду легкости перевода в десятичную систему и обратно. Основанием системы счисления является число 10, каждая десятичная цифра (0, 1,..., 9) изображается при помощи двоичных цифр. Для представления одной десятичной цифры используются четыре двоичных. Эта система неэкономична с точки зрения реализации технического построения машины (примерно на 20% увеличивается требуемое оборудование), но очень удобна при подготовке задач и при программировании. Имеется избыточность, поскольку 4 двоичных цифры (или двоичная тетрада) могут изобразить не 10, а 16 чисел. Существует целый ряд двоично-кодированных десятичных систем представления чисел, отличающихся тем, что определенным сочетаниям нулей и единиц внутри одной тетрады поставлены в соответствие те или иные значения десятичных цифр[5]. В наиболее часто используемой естественной двоично-кодированной десятичной системе счисления веса двоичных разрядов внутри тетрады естественны, то есть 8, 4, 2, 1 (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Таблица двоичных кодов десятичных и шестнадцатеричных цифр

Цифра	Код	Цифра	Код
0	0000	8	1000
1	0001	9	1001
2	0010	A	1010
3	0011	B	1011
4	0100	C	1100
5	0101	D	1101
6	0110	E	1110
7	0111	F	1111

Десятичное число 9703 в двоично-десятичной системе выглядит как 1001011100000011.

Шестнадцатеричная система счисления

При программировании используется шестнадцатеричная система счисления, перевод чисел из которой в двоичную систему счисления весьма прост — он выполняется поразрядно (аналогично переводу из двоично-десятичной системы). Для изображения цифр, больших 9, в шестнадцатеричной системе счисления применяются буквы А = 10, В = 11, С = 12, D = 13, E = 14, F = 15. Например, шестнадцатеричное число F17B в двоичной системе выглядит так: 1111000101111011.

Код ASСII

ASCII - American Standard Code for Information Interchange — (американский стандартный код для обмена информацией) имеет основной стандарт и его расширение (рис. 5.5). Основной стандарт для кодирования символов использует шестнадцатеричные коды 00–7F, расширение стандарта — 80–FF.

Рис. 5.5. Таблица кодов ASCII[6]

Основной стандарт является международным и применяется для кодирования управляющих символов, цифр, знаков пунктуации, букв латинского алфавита и других символов; в расширении стандарта кодируются символы псевдографики и буквы национального алфавита (естественно, в разных странах разные). Пользоваться таблицей достаточно просто. Следует приписать шестнадцатеричную цифру номера строки справа к шестнадцатеричной цифре номера столбца. Так получится шестнадцатеричный код символа.

ПРИМЕЧАНИЕ

Любой символ, представленный в таблице на рис. 5.5, при работе в DOS может быть введен в ПК с клавиатуры набором его десятичного кода (соответствующего шестнадцатеричному ASCII-коду) на малой цифровой клавиатуре при нажатой клавише Alt.

Наряду с кодом ASCII используется унифицированный Unicode. Этот код основан на паре байтов — машинном слове. Шестнадцати битов хватает для отображения 65 535 знаков. Такого количества достаточно для всех существующих алфавитов (то есть алфавиты большинства стран мира размещаются в основном стандарте этого кода).

Глава 6. Логические основы построения ЭВМ

После изучения главы студент должен знать:

· элементы алгебры логики, в том числе уникальные операции NOR и NAND,

· принципы логического синтеза вычислительных схем,

· электронные технологии и элементы, применяемые в ЭВМ,

· планарные микросхемы,

· логические схемы некоторых базовых компонентов компьютера,

· логические операции, выполняемые в компьютере.

Основы алгебры логики

Для анализа и синтеза схем ЭВМ используется математический аппарат алгебры логики, оперирующий с двумя понятиями «истина» или «ложь». Алгебра логики — это раздел математической логики, значение всех элементов (функций и аргументов) которой определены в двухэлементном множестве: 0 и 1, оперирует с логическими высказываниями. Высказывание — это любое предложение, в отношении которого имеет смысл утверждение о его истинности или ложности. При этом считается, что высказывание удовлетворяет закону исключенного третьего, то есть каждое высказывание или истинно, или ложно, и не может быть одновременно и истинным и ложным. Примеры высказываний: «Сейчас идет снег» — это утверждение может быть истинным или ложным; «Вашингтон — столица США» — истинное утверждение; «Частное от деления 10 на 2 равно 3» — ложное утверждение. В алгебре логики все высказывания обозначают буквами a, b, c и т. д. Если над исходными элементами алгебры выполнены некоторые разрешенные в алгебре логики операции, то результаты операций также будут элементами этой алгебры.

Простейшими операциями в алгебре логики являются операции логического сложения (иначе: операция ИЛИ (OR), операция дизъюнкции) и логического умножения (иначе: операция И (AND), операция конъюнкции). Для обозначения операции логического сложения используют символы + или \/, а логического умножения — символы · или /\. Правила выполнения операций в алгебре логики определяются рядом аксиом, теорем и следствий. В частности, для алгебры логики применимы законы:

· Сочетательный:

(a + b) + c = a + (b + c),

(a · b) · c = a · (b · c).

· Переместительный:

(a + b) = (b + a),

(a · b) = (b · a).

· Распределительный

a (b + c) = a b + (a c),

(a + b) c = a · c + b · c.

Справедливы соотношения, в частности:

Наименьшим элементом алгебры логики является 0, наибольшим элементом — 1. В алгебре логики также вводится еще одна операция — отрицания (операция НЕ (NOT), инверсия), обозначаемая чертой над элементом. По определению:

Справедливы, например, такие соотношения:

Функция в алгебре логики — выражение, содержащее элементы алгебры логики a, b, c и др., связанные операциями, определенными в этой алгебре. Примеры логических функций:

Согласно теоремам разложения функций на конституанты (составляющие), любая функция может быть разложена на конституанты 1:

(5.1)

и т. д. Эти соотношения используются для синтеза логических функций и вычислительных схем.