Смешанные системы счисления

Способ записи чисел, при котором числа из позиционной системы счисления с основанием Q записываются с помощью цифр системы счисления с основанием P, называется смешанной P-Q-ичной системой.

Примером смешанной системы является двоично-десятичная система счисления. В ней десятичное число записывается путем замены каждой цифры на 4-разрядный двоичный код. Таблица соответствия для двоично-десятичной системы следующая:

В этой таблице каждой десятичной цифре поставлено в соответствие равное ей четырехзначное двоичное число (нули слева – незначащие). Например, десятичное число 58236,37 в двоично-десятичной форме запишется так: 101 10001 0010 0011 0101,0011 0111_2-10. Первый слева ноль у целого числа является незначащей цифрой, поэтому его можно не писать.

Для обратного преобразования из двоично-десятичной формы в десятичное число нужно разбить на четверки все знаки двоичного кода: от запятой влево – в целой части и вправо – в дробной части. Затем каждую четверку двоичных цифр заменить на соответствующую десятичную цифру. Например:

11 1000 0010 1001 0011,0101 1001 1000 _2-10 → 3823,598

Отметим важное обстоятельство: между данными десятичным и двоично-десятичным числом нельзя поставить знак равенства. Двоично-десятичное представление – это всего лишь двоичный код для представления десятичного числа, но никак не равное ему значение в двоичной системе счисления. Выполнение арифметических вычислений над десятичными числами, представленными в двоично-десятичной форме, весьма затруднительны. Тем не менее, в истории ЭВМ известны такие примеры. В первой ЭВМ под названием ENIAC использовалась двоично-десятичная система.

Современные компьютеры производят вычисления в двоичной системе счисления. Однако для представления компьютерной информации нередко используются двоично-восьмеричная и двоично-шестнадцатеричная системы.

Двоично-восьмеричная система. В следующей таблице представлено соответствие между восьмеричными цифрами и трехзначными двоичными числами (двоичными триадами), равными по значению этим цифрам.

Записать восьмеричное число в двоично-восьмеричном виде – это значит заменить каждую восьмеричную цифру на соответствующую двоичную триаду. Например:

3517,2₈→11 101 001 111,010 _2-8.

А теперь переведем данное восьмеричное число в двоичную систему счисления. Для этого сначала его переведем в десятичную систему, а потом из десятичной в двоичную систему счисления. Вот что получается:

3517,2 ₈ = 1871,25=11101001111,01 ₂

Но это тот же самый двоичный код, что записан выше в двоично-восьмеричной системе! Мы пришли к следующему результату: двоично-восьмеричное число равно значению данного восьмеричного числа в двоичной системе счисления.

Отсюда следует, что перевод чисел из восьмеричной системы счисления в двоичную производится перекодировкой по двоично-восьмеричной таблице путем замены каждой восьмеричной цифры на соответствующую двоичную триаду. А для перевода числа из двоичной системы в восьмеричную его цифры надо разбить на триады (начиная от запятой) и заменить каждую триаду на соответствующую восьмеричную цифру.

Двоично-шестнадцатеричная система счисления. В следующей таблице представлено соответствие между шестнадцатеричными цифрами и четырехзначными двоичными числами (двоичными тетрадами), равными по значению этим цифрам.

A

B

C

D

E

F

Записать шестнадцатеричное число в двоично-шестнадцатеричном виде – это значит заменить каждую шестнадцатеричную цифру на соответствующую двоичную тетраду. Например:

С81F,1D₁₆ → 1100 1000 0001 1111,0001 1101_2-16

Переведем данное шестнадцатеричное число сначала в десятичную систему счисления, а затем в двоичную систему. Получим:

С81F,1D₁₆ = 51231,875 = 1100 1000 0001 1111,0001 1101₂

Получился тот же самый двоичный код, что записан выше в двоично-шестнадцатеричной системе! Рассмотренный пример привел к следующему результату: двоично-шестнадцатеричное число равно значению данного шестнадцатеричного числа в двоичной системе счисления.

Следовательно, для перевода числа из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную достаточно выполнить перекодировку по двоично-шестнадцатеричной таблице путем замены каждой шестнадцатеричной цифры на соответствующую двоичную тетраду. А для перевода числа из двоичной системы в шестнадцатеричную его цифры надо разбить на тетрады (начиная от запятой) и заменить каждую тетраду на соответствующую шестнадцатеричную цифру.

Можно ли на основании приведенных частных примеров делать глобальные выводы о том, что двоично-восьмеричный (двоично-шестнадцатеричный) код любого восьмеричного (шестнадцатеричного) числа совпадает с двоичным значением этого числа? Нет, конечно! Это утверждение требует доказательства. Такое доказательство существует[1].

Доказано, что для любого числа в системе счисления с основанием p=2ⁿ смешанный двоично-р-ичный код совпадает с представлением этого числа в двоичной системе счисления.

Поскольку 8=2³, а 16=2⁴, то сформулированное правила относится к восьмеричной и шестнадцатеричной системам. Очевидно, что такая же связь существует между двоичной и четверичной системами счисления, поскольку 4=2².

Любые данные в памяти компьютера хранится в двоичном виде. Восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления используют для компактного представления содержимого памяти компьютера, а также ее адресации. Восьмеричное представление сжимает двоичный код в три раза, а шестнадцатеричное представление – в четыре раза.

Задача. Перевести число 1369,75 в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.

Наиболее рациональный способ решения задачи следующий. Нужно перевести это число в одну из трех систем с основанием 2, 8 или 16, а затем, используя связь между ними через смешанное представление, выполнить перевод в две другие системы путем перекодировки по таблицам 2-8 и 2-16.

1) Переведем число в восьмеричную систему путем последовательного деления на 8 целой части и последовательного умножения на 8 дробной части числа. Получим:

1369,75=2531,6₈

2) Путем перекодировки по двоично-восьмеричной таблице переведем это число в двоичную систему счисления:

2531,6₈=10 101 011 001,110₂

3) Разделив цифры двоичного числа на тетрады (влево и вправо от запятой), переведем двоичное число в шестнадцатеричную систему, используя двоично-шестнадцатеричную таблицу:

0101 0101 1001,1100₂=559,С₁₆

Практическое задание №3

Выполните наиболее рациональным способом следующие переводы чисел: 537,15₈→X₂; 537,15₈→X₁₆; 10111011010101,01011₂→X₈→Y₁₆.

Дата добавления: 2015-08-10