Информация к новости
  • Просмотров: 639
  • Автор: sulicompany
  • Дата: 17-02-2013, 19:19
 (голосов: 0)
17-02-2013, 19:19

Двоичная система счисления. Бит и байт

Категория: Электроника » Микропроцессоры


 

Рассмотрим, как в памяти компьютера хранятся данные.

Вообще, как компьютер может хранить, например, слово "диск"? Главный принцип - намагничивание и размагничивание одной дорожки (назовем ее так). Одна микросхема памяти - это, грубо говоря, огромное количество дорожек. Сейчас попробуем разобраться. Например:

нуль будет обозначаться как 0000 (четыре нуля),

один 0001,
два  0010,

(т.е. правую единицу заменяем на 0 и вторую устанавливаем в 1).

Далее так:

три    0011
четыре 0100
пять   0101
шесть  0110
семь   0111 
восемь 1000
девять 1001

и т.д.

Уловили принцип? "0" и "1" - это т.н. биты. Один бит, как вы уже заметили, может быть нулем или единицей, т.е. размагничена или намагничена та или иная дорожка ("0" и "1" это условное обозначение). Если еще присмотреться, то можно заметить, что каждый следующий установленный бит (начиная справа) увеличивает число в два раза: 0001 в нашем примере = 1; 0010 два; 0100 четыре; 1000 восемь и т.д. Это и есть т.н.двоичная форма представления данных.

Т.о. чтобы обозначить числа от 0 до 9 нам нужно четыре бита (хоть они и не до конца использованы. Можно было бы продолжить: десять 1010, одиннадцать 1011 , пятнадцать 1111).

Компьютер хранит данные в памяти именно так. Для обозначения какого-нибудь символа (цифры, буквы, запятой, точки...) в компьютере используется определенное количество бит. Компьютер "распознает" 256 (от 0 до 255) различных символов по их коду. Этого достаточно, чтобы вместить все цифры (0 - 9), буквы латинского алфавита (a - z, A - Z), русского (а - я, А - Я), а также другие символы. Для представления символа с максимально возможным кодом (255) нужно 8 бит. Эти 8 бит называются байтом. Т.о. одинлюбойсимвол - это всегда 1 байт (см. рис. 1).

 

0 1 0 1 1 0 1 0
р н р н н р н р

Рис. 1. Один байт с кодом буквы Z

(буквы н и р обозначают: намагничено или размагничено соответственно)

Можно элементарно проверить. Создайте в текстовом редакторе файл с любым именем и запишите в нем один символ, например, "М" (но не нажимайте Enter!). Если вы посмотрите его размер, то файл будет равен 1 байту. Если ваш редактор позволяет смотреть файлы в шестнадцатеричном формате, то вы сможете узнать и код сохраненного вами символа. В данном случае буква "М" имеет код 4Dh в шестнадцатеричной системе, которую мы уже знаем или 1001101 в двоичной.

Т.о. слово "диск" будет занимать 4 байта или 4*8 = 32 бита. Как вы уже поняли, компьютер хранит в памяти не сами буквы этого слова, а последовательность "единичек" и "ноликов". "Почему же тогда на экране мы видим текст, а не "единички-нолики"? - спросите вы. Чтобы удовлетворить ваше любопытство, я забегу немного вперед и скажу, что всю работу по выводу самогосимвола на экран (а не битов) выполняет видеокарта (видеоадаптер), которая находится в вашем компьютере. И если бы ее не было, то мы, естественно, ничего бы не видели, что у нас творится на экране.

В Ассемблере после двоичного числа всегда должна стоять буква "b". Это нужно для того, чтобы при ассемблировании нашей программы Ассемблер смог отличать десятичные, шестнадцатеричные и двоичные числа. Например: 10 - это "десять", 10h - это "шестнадцать" а 10b - это "два" в десятичной системе.

Т.о. в регистры можно загружать двоичные, десятичные и шестнадцатеричные числа.

Например:

mov ax,20
mov bh,10100b
mov cl,14h

В результате в регистрах AX, BH и CL будет находится одно и тоже число, только загружаем мы его в разных системах. Компьютер же будет хранить его в двоичном формате (как в регистре BH).

Итак, подведем итог. В компьютере вся информация хранится в двоичном формате (двоичной системе) примерно в таком виде: 10101110 10010010 01111010 11100101 (естественно, без пробелов. Для удобства я разделили биты по группам). Восемь бит - это один байт. Один символ занимает один байт, т.е. восемь бит. По-моему, ничего сложного.Очень важно уяснить данную тему, так как мы будем постоянно пользоваться двоичной системой, и вам необходимо знать ее на "отлично".

Как перевести двоичное число в десятичное:

Надо сложить двойки в степенях, соответствующих позициям, где в двоичном стоят единицы.Например:

Возьмем число 20. В двоичной системе оно имеет следующий вид: 10100b

Итак (начнем слева направо, считая от 4 до 0; число в нулевой степени всегда равно единице (вспоминаем школьную программу по математике)):

10100b = 1*24 + 0*23 + 1*22 + 0*21 + 0*20 = 20
---------------------------------------------
16+0+4+0+0 = 20

Как перевести десятичное число в двоичное:

Можно делить его на два, записывая остаток справа налево:

20/2 = 10, остаток 0
10/2=5, остаток 0
5/2=2, остаток 1
2/2=1, остаток 0
1/2=0, остаток 1

В результате получаем: 10100b = 20

Как перевести шестнадцатеричное число в десятичное:

В шестнадцатеричной системе номер позиции цифры в числе соответствует степени, в которую надо возвести число 16:

8Ah = 8*16 + 10 (0Ah) = 138

В настоящий момент есть множество калькуляторов, которые могут считать и переводить числа в разных системах счисления. Например, калькулятор Windows, который должен быть в инженерном виде. Очень удобен калькулятор и в DOS Navigator'е. Если у вас есть он, то отпадает необходимость в ручном переводе одной системы в другую, что, естественно, упростит вам работу. Однако, знать этот принцип крайне важно!