III. Reprezentarea informaţiei în sistemele de calcul

Σχετικά έγγραφα
Lucrarea de laborator nr. 2

III.2.2. Reprezentarea în virgulă mobilă

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Subiecte Clasa a V-a

Curs 4 Serii de numere reale

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Curs 1 Şiruri de numere reale

MARCAREA REZISTOARELOR

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Subiecte Clasa a VIII-a

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Sisteme de numeraţie

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

1. Reprezentarea numerelor şi operaţii aritmetice în sisteme de calcul.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Lucrare. Varianta aprilie I 1 Definiţi noţiunile de număr prim şi număr ireductibil. Soluţie. Vezi Curs 6 Definiţiile 1 şi 2. sau p b.

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Criptosisteme cu cheie publică III

Integrala nedefinită (primitive)

Să se arate că n este număr par. Dan Nedeianu

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Subiecte Clasa a VII-a

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Curs 2 Şiruri de numere reale

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

1. BAZE ŞI SISTEME DE NUMERAŢIE REPREZENTAREA DATELOR ÎN CALCULATOR ELEMENTE DE TEORIA CODURILOR... 36

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

10 REPREZENTAREA DIGITALĂ

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

2. Circuite logice 2.5. Sumatoare şi multiplicatoare. Copyright Paul GASNER

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Principiul incluziunii si excluziunii. Generarea şi ordonarea permutărilor. Principiul porumbeilor. Pri

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 2018 Clasa a V-a. 1. Scriem numerele naturale nenule consecutive sub forma:

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Laborator 1: INTRODUCERE ÎN ALGORITMI. Întocmit de: Claudia Pârloagă. Îndrumător: Asist. Drd. Gabriel Danciu

Examen AG. Student:... Grupa: ianuarie 2016

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

riptografie şi Securitate

Progresii aritmetice si geometrice. Progresia aritmetica.

1.3 Baza a unui spaţiu vectorial. Dimensiune

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

Tablouri unidimensionale

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Definiţia 1.1 Fiind date mulţimile A (alfabetul sursă) şi B (alfabetul cod), o codificare

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 2017 Clasa a V-a

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

MULTIMEA NUMERELOR REALE

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Matrice. Determinanti. Sisteme liniare

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 1998 Clasa a V-a

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

Conf.dr.ing. Gabriela Ciuprina

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

CURS 11: ALGEBRĂ Spaţii liniare euclidiene. Produs scalar real. Spaţiu euclidian. Produs scalar complex. Spaţiu unitar. Noţiunea de normă.

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

ANEXA 4. OPERAŢII ARITMETICE IMPLEMENTĂRI

Al cincilea baraj de selecţie pentru OBMJ Bucureşti, 28 mai 2015

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

ELECTRONICĂ DIGITALĂ

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Principiul Inductiei Matematice.

Orice izometrie f : (X, d 1 ) (Y, d 2 ) este un homeomorfism. (Y = f(x)).


CONCURSUL INTERJUDEŢEAN DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ MARIAN ŢARINĂ. Ediţia a XVII-a, 7 8 Aprilie CLASA a IV-a

V O. = v I v stabilizator

Teme de implementare in Matlab pentru Laboratorul de Metode Numerice

Aritmetică. 1 Mulţimea numerelor naturale

O generalizare a unei probleme de algebră dată la Olimpiada de Matematică, faza judeţeană, 2013

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Laborator 4 suport teoretic Tipuri de date utilizate în limbajul de programare C.

Transcript:

Metode Numerice Curs 3 III. Reprezentarea informaţiei în sistemele de calcul III.1. Reprezentarea internă a numerelor întregi III. 1.1. Reprezentarea internă a numerelor întregi fără semn (pozitive) Reprezentarea în memoria unui calculator a numerelor întregi depinde de lungimea cuvântului utilizat (numărul de biţi). Pentru a reprezenta un număr întreg pozitiv pe k biţi se face conversia numărului respectiv la baza 2, iar configuraţia binară obţinută se completează la stânga cu zerouri până se obţin k cifre. Cel mai mare număr întreg reprezentabil pe k biţi este 11...1 2 = 2 k-1 + 2 k-2 + + 2 0 = k ori 2 k 1 = 2 k 1 2 1 Deci pe k biţi se pot reprezenta numerele întregi cuprinse între 0 şi 2 k 1, în total 2 k numere. Exemple: k Domeniul de valori 8 biţi = 1 B (byte) 0 255 16 biţi = 2 B 0.65 535 32 biţi = 4 B 0.2 147 483 647 Reprezentarea numărului 62 10 pe k = 8 biţi se face astfel: 62 = 2 5 + 2 4 + 2 3 + 2 2 +2 = 111110 2 = 00111110 2 1

Mădălina Roxana Buneci Metode Numerice Curs - 2007 7 0 0 0 1 1 1 1 1 0 3E (în hexazecimal) 3 E În reprezentarea binară a numerelor, ponderile cifrelor binare cresc de la dreapta la stânga, numerotarea lor corespunzând puterilor crescătoare ale bazei de numeraţie 2. Astfel, prima cifră binară din dreapta reprezintă ponderea 2 0 şi este bitul cel mai puţin semnificativ. Primul bit din stânga este bitul cel mai semnificativ. Notăm cu relaţia de ordine lexicografică pe mulţimea şirurilor formate din 0 şi 1, de lungime k. Din punct de vedere al ordinii lexicografice, reprezentările numerelor întregi fără semn satisfac: 0 1 2 k - 1 În consecinţă, relaţia de ordine lexicografică este compatibilă cu relaţia de ordine numerică naturală. III.1.2. Reprezentarea internă a numerelor întregi (cu semn) Vom prezenta trei metode de codificare a numerelor întregi cu semn: cod direct (semn şi valoare absolută) cod invers (complement faţă de 1) cod complementar (complement faţă de 2) Să presupunem că se rezervă k biţi pentru reprezentarea unui număr întreg. Prin toate cele metode numerele întregi pozitive se codifică prin conversie în baza 2 pe k-1 biţi şi completarea primului bit cu zero. Astfel, pentru k = 16 reprezentarea internă a numărului x = 72 10 = 2 6 + 2 3 = 1001000 2 este : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0048 (în hexazecimal) 0 0 4 8 2

Metode Numerice Curs 3 Mulţimea numerelor întregi nenegative reprezentabile pe k biţi (prin oricare din cele trei metode) este {0, 1, 2,..., 2 k-1-1} (deoarece primul bit este rezervat, iar reprezentarea se face doar pe restul de k-1 biţi). Prezentăm mai departe modul în care se face codificarea numerelor întregi negative prin fiecare din cele trei metode. Prin metoda semn şi valoare (cod direct) se codifică valoarea absolută a numărului întreg negativ pe k-1 biţi şi se completează primul bit cu 1. În consecinţă, mulţimea numerelor întregi negative care se pot reprezenta prin această metodă este{-2 k-1 + 1, -2 k-1 + 2,..., 0}. Această metodă de reprezentare prezintă unele inconveniente: zero are două reprezentări distincte (00 0 şi 10 0), ca +0 şi 0 tabelele de adunare şi înmulţire sunt complicate datorită bitului de semn care trebuie tratat separat. Din punct de vedere al ordinii lexicografice avem: +0 1 2 k-1-1 -0-1 -(2 k-1-1) Deci relaţia de ordine lexicografică nu este compatibilă cu relaţia naturală. de ordine Pentru a obţine codul invers: 1. se obţine reprezentarea valorii absolute a numărului întreg negativ pe k biţi 2. în reprezentarea obţinută (la pasul 1) se înlocuieşte fiecare bit 0 cu 1 şi 1 cu 0 Mulţimea numerelor întregi cu semn care pot fi reprezentate prin această metodă este acelaşi ca pentru metoda precedentă : {-2 k-1 + 1, -2 k-1 + 2,..., 0, 1,..., 2 k-1-1}. Dacă notăm cu x complementul faţă de 1 al numărului x, atunci x + x = 11... 1 2 = 2 k - 1 k 3

Mădălina Roxana Buneci Metode Numerice Curs - 2007 În consecinţă, complementul faţă de 1 poate fi folosit pe post de opus faţă de operaţia de adunare. Din acest motiv operaţiile aritmetice relativ la această reprezentare sunt avantajoase, deoarece operaţia de scădere se realizează prin adunarea complementului faţă de 1. Un dezavantaj al acestei reprezentări este recunoaşterea a două zerouri (11 1 şi 00..0). Din punct de vedere al ordinii lexicografice avem: +0 1 2 k-1-1 -(2 k-1-1) -(2 k-1-2) -0 Deci relaţia de ordine lexicografică nu este compatibilă cu relaţia naturală. de ordine Pentru a obţine codul complementar: 1. se obţine codul invers pe k biţi 2. se adună o unitate la valoarea obţinută (la pasul 1) Zero admite o singură reprezentare prin această metodă: ( 00...0 ).Mulţimea k numerelor întregi cu semn care pot fi reprezentate prin această metodă este {-2 k-1, -2 k-1 + 2,..., 0, 1,..., 2 k-1-1}. Dacă x este complementul faţă de doi al lui x, atunci x + x = 11... 1 2 + 1 = 2 k - 1 + 1 = 2 k k Şi în cazul acestei reprezentări operaţiile aritmetice sunt avantajoase, deoarece operaţia de scădere se realizează prin adunarea complementului faţă de 2. Din punct de vedere al ordinii lexicografice avem: +0 1 2 k-1-1 -2 k-1 -(2 k-1-1) -(2 k-1-2) -1 Deci relaţia de ordine lexicografică nu este compatibilă cu relaţia naturală. de ordine De exemplu, pentru k = 16, reprezentările pentru x = -72 prin cele trei metode se obţin după cum urmează: 72 10 = 1001000 2 =1001000 2 4

Metode Numerice Curs 3 Cod direct (semn şi valoare absolută) 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1048 (în hexazecimal) 1 0 4 8 Cod invers (complement faţă de 1) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 FFB7 (în hexazecimal) F F B 7 Cod complementar(complement faţă de 2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 FFB8 (în hexazecimal) F F B 8 (deoarece 1111111110110111 2 + 1 = 1111111110111000 2 ) Următorul program în C pune în evidenţă reprezentarea în memorie a lui 72 şi -72. Compilatorul folosit este Borland C++ 3.1. #include <stdio.h> #include <conio.h> #include <math.h> void main(){ unsigned char x=72; signed char y=-72; clrscr(); printf("\n%u-->%04x\n%d-->%04x",x,x,y,y); getch(); } Programul afisează 5

Mădălina Roxana Buneci Metode Numerice Curs - 2007 72 --> 0048-72 --> FFB8 Observaţie: Se poate remarca faptul că primul bit din stânga (bitul cel mai semnificativ) este întotdeauna 0 pentru numerele pozitive şi 1 pentru numerele negative şi aceasta pentru fiecare din cele trei reprezentări. Acest bit se mai numeşte bit de semn. În tabelul de mai jos sunt reprezentate, prin cele trei metode, pe k = 16 biţi numere întregi cu semn: valoare cod direct (semn şi cod indirect cod complementar zecimală valoare absolută) (compl. faţă de 1) (compl. faţă de 2) 2 16-1= 32767 0111 111=7FFF 16 0111 111=7FFF 16 0111 111=7FFF 16 32766 0111 110=7FFE 16 0111 110=7FFE 16 0111 110=7FFE 16 1 0000 001=0001 16 0000 001=0001 16 0000 001=0001 16 +0 0000 000=0000 16 0000 000=0000 16 0000 000=0000 16-0 1000 000=8000 16 1111 111=FFFF 16 0000 000=0000 16-1 1000 001=0001 16 1111 110=FFFE 16 1111 111=FFFF 16-32766 1111 110=FFFE 16 1000 001=8001 16 1000 010=8002 16-32767 1111 111=FFFF 16 1000 000=8000 16 1000 001=8001 16-32768= -2 16 1000 000=8000 16 6

Metode Numerice Curs 3 III. 2. Reprezentarea internă a numerelor reale III. 2.1. Forma normalizată Fie N şi b N, b 2. Se numeşte forma normalizată în baza b a numărului real nenul x, o reprezentare x = m b E, unde b = baza m = mantisa E = exponentul cu 0,1 b m b < 1 b 1 m < 1 (ceea ce înseamnă că mantisa este un număr b subunitar cu prima cifră după virgulă în reprezentarea în bază b diferită de zero). Pentru a scrie numărul sub formă normalizată trebuie găsite deci mantisa şi exponentul. Considerăm reprezentarea x = = există n N N+1 astfel încât n 0 α b n n care are proprietatea că ar fi N α n b - 1. Reprezentăm numărul întreg α N 0 = b n β n + b n-1 β n-1 + bβ 1 + β 0 în baza b. Astfel scrierea lui x în baza b este dată de x b = ±β n β n-1 β 1 β 0,α 1 α 2 α m Mantisa se obţine deplasând virgula în faţa primei cifre nenule ce apare în scrierea numărului (în baza b). Exponentul se ia egal cu numărul de poziţii cu care s-a deplasat virgula precedat de semnul + dacă deplasarea s-a făcut de la dreapta la stânga, şi de semnul dacă deplasarea s-a făcut de la stânga la dreapta. Astfel dacă x este reprezentat în baza b sub forma x b = ±β n β n-1 β 1 β 0,α 1 α 2 α m, cu β n 0, atunci forma normalizată este x b = ±0, β n β n-1 β 1 β 0 α 1 α 2 α m b n+1 dacă x este reprezentat în baza b sub forma x b = ±0, α 1 α 2 α m, cu α 1 0, atunci forma normalizată este x b = ±0, α 1 α 2 α m b 0 7

Mădălina Roxana Buneci Metode Numerice Curs - 2007 dacă x este reprezentat în baza b sub forma x b = ±0,α 1 α 2 α i α i+1 α m, cu α 1 = α 2 = = α i = 0 şi α i+1 0, atunci forma normalizată este x b = ±0, α i+1 α m b -i. Reprezentarea sub formă normalizată a unui număr real x este unică. 8