Unicode
Более современная кодировка. Данный стандарт был предложен в Соединенных штатах в 1991 году. Стоит отметить, что его разработала некоммерческая фирма, которая называлась «Консорциум Юникода». Популярность свою стандарт получил из-за его большого символьного охвата – на данный момент с помощью него можно отобразить почти все знаки и буквы, которые используются на планете. Начиная от символов Римской нотации и заканчивая китайскими иероглифами. Символ в этой кодировке использует 1-4 байта машинной памяти. Числовые значения для перевода различных знаков в двузначный формат можно посмотреть здесь.
Почему компьютеры используют двоичные файлы
Короткий ответ: аппаратное обеспечение и законы физики. Каждый символ в вашем компьютере является электрическим сигналом, и в первые дни вычислений измерять электрические сигналы было намного сложнее. Было более разумно различать только «включенное» состояние, представленное отрицательным зарядом, и «выключенное» состояние, представленное положительным зарядом.
Для тех, кто не знает, почему «выключено» представлено положительным зарядом, это связано с тем, что электроны имеют отрицательный заряд, а больше электронов – больше тока с отрицательным зарядом.
Таким образом, ранние компьютеры размером с комнату использовали двоичные файлы для создания своих систем, и хотя они использовали более старое, более громоздкое оборудование, они работали на тех же фундаментальных принципах. Современные компьютеры используют, так называемый, транзистор для выполнения расчетов с двоичным кодом.
Вот схема типичного транзистора:
По сути, он позволяет току течь от источника к стоку, если в воротах есть ток. Это формирует двоичный ключ. Производители могут создавать эти транзисторы невероятно малыми – вплоть до 5 нанометров или размером с две нити ДНК. Это то, как работают современные процессоры, и даже они могут страдать от проблем с различением включенного и выключенного состояния (хотя это связано с их нереальным молекулярным размером, подверженным странностям квантовой механики).
ASCII
Таблица была разработана в Соединенных Штатах Америки в одна тысяча девятьсот шестьдесят третьем году. Изначально предназначалась для использования в телетайпах. Эти устройства представляли собой печатные машинки, с помощью которых передавались сообщения по электрическому каналу. Физическая модель канала была простейшей – если по нему шел ток, то это трактовали как 1, если тока не было, то 0.
Такой системой пользовались высокопоставленные политические деятели. Например, так передавались слова между руководствами двух сверхдержав – США и СССР. Изначально в этой кодировке использовалось 7 бит информации (можно было переводить 128 символов), однако потом их значение увеличили до 256 (8 бит – 1 байт). Небольшая табличка значений двоичных величин, которые помогут с переводом в АСКИ, представлена ниже.
Читаемость людьми
Памела Самуэльсон написала, что машинный код настолько нечитаем, что Бюро регистрации авторских прав США не может определить, является ли конкретная закодированная программа оригинальной авторской работой; Однако Бюро регистрации авторских прав США действительно позволяют для регистрации авторских прав на компьютерные программы и машинного кода программы иногда может быть декомпилированы для того , чтобы сделать его работу более легко понятной для человека. Однако в выводе декомпилятора или дизассемблера будут отсутствовать комментарии и символические ссылки, поэтому, хотя вывод может быть легче читаем, чем объектный код, он все равно будет сложнее, чем исходный исходный код. Эта проблема не существует для форматов объектного кода, таких как SQUOZE , где исходный код включен в файл.
Профессор когнитивных наук Дуглас Хофштадтер сравнил машинный код с генетическим кодом , заявив, что «взгляд на программу, написанную на машинном языке, отдаленно сравним с взглядом на молекулу ДНК , атом за атомом».
Что такое исходный код?
Перед разработкой программного обеспечения необходимо понять требования. Аналитики получают необходимые пользователю функции и документируют их. Этот документ — Спецификация требований к системе (SRS). Он предоставляет описательную документацию о необходимых функциях. На основе этого документа спроектирована система. Системное проектирование может быть выполнено с использованием блок-схем, диаграмм потоков данных (DFD). Результатами фазы проектирования могут быть проектирование базы данных, проектирование процесса и т. Д. После завершения этапа проектирования эти проекты могут быть реализованы программистом с использованием соответствующего языка программирования.
Языков программирования много. Некоторые из них — C, C #, C ++, C # и Python. Программист может выбрать язык программирования в соответствии с программным проектом и преобразовать дизайн в компьютерные программы. Инструкции написаны для достижения функциональных возможностей необходимого программного обеспечения с использованием языка программирования. Эти инструкции имеют синтаксис, аналогичный английскому языку, и читаются человеком. Этот набор инструкций, написанных с использованием удобочитаемого языка программирования, называется исходным кодом.
Набор инструкций
Каждый процессор или семейство процессоров имеет свой собственный набор команд . Инструкции — это комбинации битов , цифр или символов, которые соответствуют машинным командам. Таким образом, набор команд специфичен для класса процессоров, использующих (в основном) одну и ту же архитектуру. Конструкции последующих или производных процессоров часто включают инструкции предшественника и могут добавлять новые дополнительные инструкции. Иногда последующий дизайн прерывает или изменяет значение некоторого кода инструкции (обычно потому, что он нужен для новых целей), в некоторой степени влияя на совместимость кода; даже совместимые процессоры могут показывать несколько иное поведение для некоторых инструкций, но это редко является проблемой. Системы также могут отличаться другими деталями, такими как расположение памяти, операционные системы или периферийные устройства . Поскольку программа обычно полагается на такие факторы, разные системы обычно не будут запускать один и тот же машинный код, даже если используется один и тот же тип процессора.
В наборе команд процессора могут быть все команды одинаковой длины или могут быть команды переменной длины. Как организованы шаблоны, зависит от конкретной архитектуры и типа обучения. Большинство инструкций имеют одно или несколько полей кода операции, которые определяют базовый тип инструкции (например, арифметическая, логическая, переход и т. Д.), Операцию (например, сложение или сравнение) и другие поля, которые могут указывать тип операнда (s ), режим (ы) адресации, смещение (а) адресации или индекс, или само значение операнда (такие постоянные операнды, содержащиеся в инструкции, называются немедленными ).
Не все машины или отдельные инструкции имеют явные операнды. Аккумулятор машина имеет комбинированный левый операнд и результат в неявном аккумуляторе для большинства арифметических команд. Другие архитектуры (например, 8086 и семейство x86) имеют аккумуляторные версии общих инструкций, при этом аккумулятор рассматривается как один из общих регистров более длинными инструкциями. Стек машина имеет большую часть или все свои операнды на неявной стеке. В инструкциях специального назначения также часто отсутствуют явные операнды (например, CPUID в архитектуре x86 записывает значения в четыре неявных регистра назначения)
Это различие между явными и неявными операндами важно в генераторах кода, особенно в частях выделения регистров и отслеживания текущего диапазона. Хороший оптимизатор коды может отслеживать неявно, а также явные операнды , которые могут позволить более частому распространение постоянная , постоянное складывание регистров (регистр , назначенный результат выражения постоянная высвободившемуся, заменив его на этой константе) и других усовершенствования кода.
Связь с языками программирования
Ассемблерные языки
Гораздо более читаемым представлением машинного языка называется язык ассемблера, использующий мнемонические коды для обозначения инструкций машинного кода, а не с помощью числовых значений. Например, на процессоре Zilog Z80, машинный код 00000101, который дает указание процессору декрементировать регистр процессора B, будет представлен на языке ассемблера как DEC B.
Связь с микрокодом
В некоторых компьютерных архитектурах, машинный код реализуется с помощью более фундаментального базового слоя программ, называемых микропрограммами, обеспечивающими общий интерфейс машинного языка для линейки различных моделей компьютеров с самыми различными базовыми потоками данных. Это делается для облегчения портирования программ на машинном языке между различными моделями. Примером такого использования являются компьютеры IBM System/360 и их наследники. Несмотря на то, что ширина потоков данных разнится от 8 до 64 бит и более, тем не менее они представляют общую архитектуру на уровне машинного языка по всей линейке.
Использование микрокода для реализации эмулятора позволяет компьютеру симулировать совершенно другую архитектуру. Семейство System / 360 использовало это для портирования программ с более ранних машин IBM на новые семейства компьютеров, например на IBM 1401/1440/1460.
Связь с байткодом
Машинный код, как правило, отличается от байт-кода (также известного как р-код), который либо выполняется интерпретатором, или сам компилируется в машинный код для более быстрого исполнения. Исключением является ситуация, когда процессор предназначен для использования конкретного байт-кода как машинного, например, как в случае с процессорами Java.
Машинный и ассемблерный код иногда называют собственным (внутренним) кодом ЭВМ, когда ссылаются на платформо-зависимые части свойств или библиотек языка.
О причинах неэффективности протеста
Неготовность идти на компромисс. По мнению Александра Амзина, чиновники могут не прислушаться к мнению протестующих, поскольку никто не готов к переговорам:
– Я не уверен в том, что обе стороны готовы найти компромисс. Государство, которое теряет тысячу граждан в день только по официальной статистике, не готово к переговорам. Граждане, которые не хотят пользоваться QR-кодами, тоже не просят смягчить процесс их введения, а выступают за полную отмену.
Непонимание целей ввода QR-кодов. Александр Амзин уверен, что задача QR-кодов – не только проконтролировать перемещения граждан, но и подготовить их к будущему – электронному – транзиту власти. Это еще одна причина, по которой власть может не прислушаться к мнению протестующих, даже если их будет очень много:
– В ближайшую пятилетку у власти большие планы на цифровое государство, и организация учета с помощью мобильных приложений и QR-кодов – это первый шаг к социальному, китайскому, совсем не «здравоохранительному» рейтингу.
Но федеральным властям критически важно совершить этот прыжок в ближайшие два-три года, потому что грядущие президентские выборы будут по большей части электронными. Соответственно, государству предстоит в кратчайшие сроки обучить людей, как голосовать онлайн дома, и убедить всех, что так надо
Тут нет свободы маневра – это смерти подобно для подготовки транзита власти, — полагает Амзин.
Отсутствие экспертов
Александр Амзин считает, что любому протесту критически важно иметь экспертов, которые будут представлять мнения жителей во властных структурах и СМИ и выражать продуманные позиции:. – Самый людоедский закон последних лет – об иноагентах – породил не только огромное количество петиций, но и какое-то количество альтернатив, поправок и обсуждений в публичном пространстве
Если закон об иноагентах остается как факт, он может быть изменен. А у тех ребят, что сейчас собираются на площадях против QR-кодов, нет представителей в экспертном поле. Нужно менять программу, выводить ее в дискуссионное поле
– Самый людоедский закон последних лет – об иноагентах – породил не только огромное количество петиций, но и какое-то количество альтернатив, поправок и обсуждений в публичном пространстве. Если закон об иноагентах остается как факт, он может быть изменен. А у тех ребят, что сейчас собираются на площадях против QR-кодов, нет представителей в экспертном поле. Нужно менять программу, выводить ее в дискуссионное поле.
Отсутствие альтернативных решений. QR-код – всего лишь один из инструментов, который использует власть, чтобы сдержать распространение вируса. Другие инструменты пока оказываются неэффективными, а протестующие не предлагают альтернативных решений. Александр Амзин вспоминает, как в самом начале пандемии крупные корпорации выпустили дополнительные функции к операционным системам, которые могли собирать данные, например, при помощи Bluetooth, и сообщать пользователям, не находятся ли они рядом с зараженными. Но этот инструмент так и не стал массовым, в отличие от QR-кодов:
– Важно понимать: QR-коды тоже не спустились с облака, а были использованы как инструмент после перебора множества методов сдерживания, и, видимо, пока срабатывают. Пока нет понимания, чем можно было бы их заменить
В данном случае краткосрочная цель – остановить распространение болезни – диктует краткосрочные приоритеты.
Примеры
Пример MIPS 32-bit инструкции
Набор инструкций MIPS – пример машинного кода с инструкциями фиксированной длины – 32 бита. Тип инструкции содержится в поле op (поле операции) – первые 6 бит. Например типы инструкций перехода или немедленных операций полностью определяются этим полем. Инструкции регистров включают дополнительное поле funct, для определения конкретной операции. Все поля, использущиеся в данных типах инструкций:
6 5 5 5 5 6 bits R-type [ op | rs | rt | address/immediate] I-type J-type
Rs,rt и rd – индикаторы задействования регистров, shamt – параметр сдвига,а поле address/immediate явно содержит операнд.
Пример: сложение значений в регистрах 1 и 2 и запись результата в регистр 6:
0 1 2 6 0 32 decimal
000000 00001 00010 00110 00000 100000 binary
Пример: загрузка значения в регистр 8, взятое из ячейки памяти, находящейся на 68 ячеек дальше, чем адрес, находящийся в регистре 3:
[ op | rs | rt | address/immediate] 35 3 8 68 decimal 100011 00011 01000 00000 00001 000100 binary
Пример: переход к адресу 1024:
2 1024 decimal
000010 00000 00000 00000 10000 000000 binary
Пример для x86 (MS DOS) – “Hello, World!”
Программа «Hello, world!» для процессора архитектуры x86 (ОС MS-DOS, вывод при помощи BIOS прерывания int 10h) выглядит следующим образом (в шестнадцатеричном представлении):
- BB 11 01 B9 0D 00 B4 0E 8A 07 43 CD 10 E2 F9 CD 20 48 65 6C 6C 6F 2C 20 57 6F 72 6C 64 21
Данная программа работает при её размещении по смещению 10016. Отдельные инструкции выделены цветом:
- BB 11 01, B9 0D 00, B4 0E, 8A 07 — команды присвоения значений регистрам.
- 43 — инкремент регистра BX.
- CD 10, CD 20 — вызов программных прерываний 1016 и 2016.
- E2 F9 — команда для организации цикла.
- Малиновым показаны данные (строка «Hello, world!»).
Тот же код ассемблерными командами:
XXXX:0100 mov bx, 0111h ; поместить в bx смещение строки HW XXXX:0103 mov cx, 000Dh ; поместить в cx длину строки HW XXXX:0106 mov ah, 0Eh ; поместить в ah номер функции прерывания 10h XXXX:0108 mov al, ; поместить в al значение ячейки памяти, адрес которой находится в bx XXXX:010A inc bx ; перейти к следующему байту строки (увеличить смещение на 1) XXXX:010B int 10h ; вызов прерывания 10h XXXX:010D loop 0108 ; если cx≠0, то уменьшить cx на 1 и перейти по адресу 0108 XXXX:010F int 20h ; прерывание 20h: завершить программу XXXX:0111 HW db 'Hello, World!' ; строка, которую требуется напечатать
Почему только двоичная система
Поэтому вы можете подумать: «Почему только 0 и 1? Почему бы не добавить ещё одну цифру?». Хотя отчасти это связано с традициями создания компьютеров, вместе с тем, добавление ещё одной цифры означало бы необходимость выделять ещё одно состояние тока, а не только «выключен» или «включен».
Проблема здесь в том, что если вы хотите использовать несколько уровней напряжения, вам нужен способ легко выполнять вычисления с ними, а современное аппаратное обеспечение, способное на это, не жизнеспособно как замена двоичных вычислений. Например, существует, так называемый, тройной компьютер, разработанный в 1950-х годах, но разработка на том и прекратилась. Тернарная логика более эффективна, чем двоичная, но пока ещё нет эффективной замены бинарного транзистора или, по крайней мере, нет транзистора столь же крошечных масштабов, что и двоичные.
Причина, по которой мы не можем использовать тройную логику, сводится к тому, как транзисторы соединяются в компьютере и как они используются для математических вычислений. Транзистор получает информацию на два входа, выполняет операцию и возвращает результат на один выход.
Таким образом, бинарная математика проще для компьютера, чем что-либо ещё. Двоичная логика легко преобразуется в двоичные системы, причем True и False соответствуют состояниям Вкл и Выкл.
Бинарная таблица истинности, работающая на двоичной логике, будет иметь четыре возможных выхода для каждой фундаментальной операции. Но, поскольку тройные ворота используют три входа, тройная таблица истинности имела бы 9 или более. В то время как бинарная система имеет 16 возможных операторов (2^2^2), троичная система имела бы 19683 (3^3^3). Масштабирование становится проблемой, поскольку, хотя троичность более эффективна, она также экспоненциально более сложна.
Кто знает? В будущем мы вполне возможно увидим тройничные компьютеры, поскольку бинарная логика столкнулась с проблемами миниатюризации. Пока же мир будет продолжать работать в двоичном режиме.
О волне протеста
Протестующие называют систему QR-кодов цифровым концлагерем и иронизируют, придумывая новые слова: QRепостное право, QRабство. Основные мотивы протестов – люди не скот и не товар, чтобы маркировать их и разделять на классы.
Тем временем вице-президент «Роснефти» Михаил Леонтьев в эфире телеканала «Вести FM» сравнил протестующих с животными: «Вы убеждаете баранов пастись самостоятельно. Бараны без пастуха и, желательно, собаки, не пасутся. Власть обязана обеспечить здоровье баранов вне зависимости от воли и сознания». Позже он принес извинения за слишком экспрессивную формулировку, но не за ее суть.
В части регионов России протест против QR-кодов поддержали в местных отделениях КПРФ. В партии назвали эти меры сегрегационными, а саму инициативу – «цифровым концлагерем» и «цифровым фашизмом». Члены партии и гражданские активисты начали собирать подписи против введения QR-кодов, записывать обращения к властям, выходить на пикеты, устраивать стихийные сходы. В Чувашии инициативная группа подала заявку на проведение референдума против новых ограничений, но получила отказ.
Лидер движения «Свободный Ярославль» Андрей Брой, который вместе с другими активистами участвует в движении против QR-кодов, говорит об избирательности этой системы и опасности сегрегации. Из-за отказа носить маску или предъявить код чаще страдают простые граждане, а приближенные к власти избегают наказаний. Брой рассказал, что трижды отправлял заявления о нарушении масочного режима ярославскими чиновниками, но никого из них не привлекли к ответственности. По его мнению, именно им следует убеждать жителей в пользе вакцинации на своем примере:
– Вот что странно: наши чиновники очень любят прямые эфиры: как снег убирают, так все чиновники ходят такими полублогерами с мобильниками, а как вакцинироваться, так никто об этом не рассказывает.
Стоит отметить, что в некоторых регионах чиновники рассказывают в соцсетях о том, что они вакцинировались. Например, губернатор Вологодской области Олег Кувшинников писал об этом на своей странице во «ВКонтакте». В группе ярославского губернатора Дмитрия Миронова тоже было много постов о необходимости вакцинации, пока он руководил регионом. В то же время сообщения о том, что летом он привился сам, в этом паблике не было.
Андрей Брой считает недопустимым трансляцию в СМИ, особенно на телевидении, негатива о людях, отказывающихся от прививок или выступающих против введения QR-кодов:
– Гордон призывал по телевизору антипрививочников унижать. Но мы не против вакцин, большинство из нас привиты . Просто заставлять и принуждать людей нельзя. Многие имеют хронические заболевания, и не каждый добровольно пойдет на прививку, зная, что его болезни могут обостриться.
Прогнозы
Принятие решения о повсеместном введении QR-кодов не найдет одобрения у населения и ударит по рейтингам властей, считает Александр Кынев:
– Был многолетний фактический негласный контракт власти и государства: люди не трогают власть, а власть не мешает людям жить. Фактически живут параллельно друг другу. Но введение QR-кодов стало нарушением этого негласного контракта.
По мнению Кынева, именно страх власти перед массовыми протестами способен замедлить или полностью остановить введение QR-кодов.
– Власть очень боится и прекрасно понимает негативный потенциал протестов. Вспомним, летом в Москве QR-коды для доступа в рестораны продержались всего около месяца. Принятие реформы постоянно сдвигают, вот сейчас опять – до февраля, и якобы решение будут принимать регионы. То есть власти не только хронологически сдвигают строки, но и перекладывают ответственность на других, так что вовсе не факт, что реформа будет принята в таком виде. Но у нее есть главный психологический эффект: запугать людей и заставить их вакцинироваться. Думаю, даже если эту реформу примут, ее не смогут продержать в жестком виде хотя бы в течение полугода.
Юлия Галямина думает так же:
– Это не какие-то, по представлениям власти, маргинальные граждане, которые пикетируют за абстрактные понятия вроде свободы слова или политических заключенных, – это народная масса. Поэтому они боятся, и, когда они сталкиваются с народным недовольством, чаще отступают.
Видя недоверие людей к QR-кодам, правительство решило отказаться от использования этого термина в публичном пространстве, а соответствующие документы переименовать, например, в «сертификат здоровья» или «санитарный паспорт». Снятие с рассмотрения законопроекта о QR-кодах на междугородном транспорте протестующие считают результатом своего объединения. Депутат КПРФ Евгения Овод из Ярославля назвала это «первой победой общества» и призвала продолжать борьбу против «цифрового концлагеря» и «незаконного отъема конституционных прав».
О массовости и неорганизованности протеста
Собеседники «7×7» считают, что этот протест отличается своей децентрализованностью. Впервые у российских протестующих нет единого центра – лидера, движущей силы или символа. Несмотря на это, люди смогли объединиться.
– В первую очередь, это нежелание людей делегировать больше контроля государству, во-вторых, нежелание и непонимание самого механизма: что такое QR-код, как он устроен и почему это важно. В-третьих, усталость людей от многочисленных запретов и ограничений, которые их измотали во время пандемии, неважно, целесообразными они были или нет, – перечисляет возможные причины Александр Амзин
Юлия Галямина называет одной из причин растущей популярности этого движения общее недовольство людей, которое они долгое время не могли выплеснуть:
– Это ведь не просто движение «люди против QR-кодов» – здесь соединяется все накопившееся недовольство граждан несвободой и неравенством. В протесте звучат концепты свободы, равенства, справедливости. Раздражение копилось долгие годы, многие люди раньше не высказывали его на политические темы.
На массовость протеста влияет и то, что новые ограничения касаются повседневной жизни большинства граждан, считает Александр Кынев:
– В отличие от других реформ последних лет, QR-коды затрагивают всех, в том или ином виде, независимо от возраста, образования, доходов и так далее. При этом многие вакцинированные люди также выступают против QR-кодов. Я сам вакцинирован, и у меня есть код, но саму процедуру я считаю оскорблением и унижением человеческого достоинства. Ведь вместе с кодом еще придется предъявлять паспорт, доказывающий, что этот твой код. В результате любому малограмотному охраннику и вообще кому угодно мы теперь на каждом углу должны будем предъявлять код и документы. Это не жизнь, а тюрьма.
Протест в Костроме. Фото Алексея Молоторенко
Хранение в памяти
Гарварда архитектура является компьютерной архитектурой с физически отдельными хранением и сигнальными путями для кода (инструкция) и данными . Сегодня большинство процессоров реализуют такие отдельные пути прохождения сигналов по соображениям производительности, но реализуют модифицированную гарвардскую архитектуру , поэтому они могут поддерживать такие задачи, как загрузка исполняемой программы из дискового хранилища в качестве данных и последующее ее выполнение. Гарвардская архитектура отличается от архитектуры фон Неймана , где данные и код хранятся в одной и той же памяти, которая считывается процессором, позволяя компьютеру выполнять команды.
С точки зрения процесса , пространство кода — это часть его адресного пространства, где хранится исполняемый код. В многозадачных системах это сегмент кода программы и обычно разделяемые библиотеки . В многопоточной среде разные потоки одного процесса совместно используют пространство кода вместе с пространством данных, что значительно снижает накладные расходы на переключение контекста по сравнению с переключением процессов.
Рекомендуемые файлы
FREE
1 и последняя цифра числа, задача с большим и маленьким квадратом, квадратное ур-ие
Информатика
FREE
Представление данных в памяти персонального компьютера (числа, символы, графика, звук)
Информатика, программирование
Лабораторная работа №3 (Вывести на экран найденные числа и их количество)
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
FREE
из массива убрать числа кратные 3
Информатика
FREE
Выполнение арифметических операций над числами с фиксированной запятой
Информатика, программирование
ЛР №1 — Программа на числа (Лазарус)
Информатика
Решение: Рассмотрим однобайтовое представление двоичного числа.
В прямом коде нуль имеет двоякое изображение: – положительный ноль, – отрицательный ноль.
В общем случае ОК является дополнением модуля исходного числа до наибольшего числа без знака, помещенного в разрядную сетку.
Обратный код
В обратном коде (ОК), также как и в прямом коде, для обозначения знака положительного числа используется бит, равный нулю, и знака отрицательного – единице.
Обратный код положительного двоичного числа совпадает с его прямым кодом. Обратный код отрицательного двоичного числа содержит единицу в знаковом разряде, формируется дополнением модуля исходного числа нулями до самого старшего разряда модуля, а затем поразрядной заменой всех нулей числа на единицу и всех единиц на нули. Обратный перевод осуществляется в той же последовательности.
Пример. Записать обратный код чисел и
Решение:
Работа с обратным кодом вызывает ряд трудностей. В частности, возникают два нуля: положительный и отрицательный, т.е. в прямом коде (в котором представлены положительные числа) имеет место , а в обратном коде (в котором представлены отрицательные числа) .
Дополнительный код
Дополнительный код (ДК) строится следующим образом.
Дополнительный код положительного двоичного числа совпадает с его прямым кодом. Для отрицательных двоичных чисел сначала формируется обратный код (ОК), а затем к младшему разряду (МЗР) прибавляют 1. Обратный перевод ДК в ПК осуществляется аналогичными операциями в той же последовательности.
Пример. Записать дополнительный код чисел и
Решение:
Использование ДК для представления отрицательных чисел устраняет двусмысленное представление нулевого результата (возникновение двух нулей: положительного и отрицательного), так как отрицательный ноль исчезает.
В общем случае использованием ДК для записи отрицательных чисел можно перекрыть диапазон десятичных чисел от –2k-1 до +2k-1-1, где k– число используемых двоичных разрядов, включая знаковый. Так, с помощью одного байта можно представить десятичные числа от до , либо только положительные числа от 0 до 255 (здесь под положительными числами понимаются числа без знака). Оба этих способа представления чисел (со знаком и без знака) широко используются в ЭВМ.
В ЭВМ используется быстрый способ формирования ДК. Его суть заключается в следующем. Двоичное число в ПК просматривается от младшего значащего разряда к старшему. Пока встречаются нули, их копируют в одноименные разряды результата. Первая встретившаяся единица также копируется в соответствующий разряд, а каждый последующий бит исходного числа заменяется на противоположный (0 – на 1, 1 – на 0).
Пример. Записать дополнительный код числа двумя способами.
Решение:
1 способ (быстрый).
2 способ.
Как видно, результаты, полученные при преобразовании обоими методами, совпадают.
Модифицированные обратные и дополнительные коды
Модифицированные обратные и дополнительные коды двоичных чисел отличаются соответственно от обратных и дополнительных кодов удвоением значений знаковых разрядов. Знак «+» в этих кодах обозначается двумя нулевыми разрядами, а «–» – двумя единичными разрядами. Целью введения модифицированных кодов являются фиксация и обнаружение случаев переполнения разрядной сетки. В этом случае перенос из значащего разряда может исказить значение младшего знакового разряда. Значение знаковых разрядов «01» свидетельствует о положительном переполнении разрядной сетки, а «10» — об отрицательном переполнении.
Вопросы для самопроверки:
Лекция «6. Информационный рынок» также может быть Вам полезна.
1.Дайте определение системы счисления. Какие системы счисления Вы знаете?
2.Сформулируйте правило перевода целых чисел из одной системы счисления в другую.
3.Сформулируйте правило перевода дробных чисел из одной системы счисления в другую.
4.В чем особенность перевода чисел из восьмеричной (шестнадцатеричной) системы счисления в двоичную и наоборот?
5.Сформулируйте правило формирования прямого, обратного и дополнительного кодов двоичного числа.
Программ
Компьютерная программа представляет собой список инструкций , которые могут быть выполнены с помощью центрального процессора (CPU). Выполнение программы выполняется для того, чтобы ЦП, выполняющий ее, решил проблему и, таким образом, достиг результата. В то время как простые процессоры могут выполнять инструкции одну за другой, суперскалярные процессоры могут выполнять множество инструкций одновременно.
На выполнение программы могут влиять специальные инструкции «перехода», которые передают выполнение на адрес (и, следовательно, инструкцию), отличный от следующего числового последовательного адреса. Возникновение этих условных переходов зависит от такого условия, как значение, которое больше, меньше или равно другому значению.
Подсчет в двоичном формате
В двоичном выражении первая цифра равноценна 1 из десятичной системы. Вторая цифра равна 2, третья – 4, четвертая – 8, и так далее – удваивается каждый раз. Добавление всех этих значений даст вам число в десятичном формате.
Учет 0 даёт нам 16 возможных значений для четырех двоичных битов. Переместитесь на 8 бит, и вы получите 256 возможных значений. Это занимает намного больше места для представления, поскольку четыре цифры в десятичной форме дают нам 10000 возможных значений. Конечно, бинарный код занимает больше места, но компьютеры понимают двоичные файлы намного лучше, чем десятичную систему. И для некоторых вещей, таких как логическая обработка, двоичный код лучше десятичного.
Следует сказать, что существует ещё одна базовая система, которая используется в программировании: шестнадцатеричная. Хотя компьютеры не работают в шестнадцатеричном формате, программисты используют её для представления двоичных адресов в удобочитаемом формате при написании кода. Это связано с тем, что две цифры шестнадцатеричного числа могут представлять собой целый байт, то есть заменяют восемь цифр в двоичном формате. Шестнадцатеричная система использует цифры 0-9, а также буквы от A до F, чтобы получить дополнительные шесть цифр.
