Il sistema numerico è utilizzato nel computer. Presentazione di informazioni in un computer. Rappresentazione di informazioni numeriche in un computer

1.3. Computer scope

Di proposito, i computer possono essere suddivisi in tre gruppi: universali ( scopo generale), orientato ai problemi e specializzato.

I computer mainframe sono progettati per risolvere un'ampia varietà di problemi tecnici e ingegneristici: problemi economici, matematici, informativi e di altro tipo che si differenziano per la complessità degli algoritmi e una grande quantità di dati elaborati. Sono ampiamente utilizzati nei centri di elaborazione condivisa e in altri potenti sistemi di elaborazione.

I computer orientati ai problemi vengono utilizzati per risolvere una gamma più ristretta di problemi associati, di regola, alla gestione degli oggetti tecnologici; registrazione, accumulazione ed elaborazione di quantità relativamente ridotte di dati; eseguire calcoli secondo algoritmi relativamente semplici; hanno risorse hardware e software limitate rispetto ai computer mainframe.

I computer orientati ai problemi includono, in particolare, tutti i tipi di sistemi informatici di controllo.

I computer specializzati vengono utilizzati per risolvere una gamma ristretta di compiti o implementare un gruppo di funzioni rigorosamente definito. Un orientamento così ristretto dei computer consente di specializzare chiaramente la loro struttura, ridurre significativamente la loro complessità e i costi mantenendo un'elevata produttività e affidabilità del loro funzionamento.

I computer specializzati includono, ad esempio, microprocessori programmabili per scopi speciali; adattatori e controller che svolgono le funzioni logiche di gestione dei singoli semplici dispositivi tecnici coordinamento e interfacciamento del lavoro dei nodi dei sistemi informatici.

L'uso del computer è molto comune in quasi tutti i settori della vita umana.

Quindi, ad esempio, i computer vengono utilizzati:

1. Nell'industria (computer specializzati)

2. Nella tecnologia (computer di bordo)

3. Praticamente in qualsiasi area industriale e terziario (personal computer e laptop)

4. Su Internet (server)

5. Nella vita di tutti i giorni.

2. parte pratica.

la possibilità di personalizzare Windows XP (Windows Vista)

Sistema operativo Microsoft Windows XP (dall'inglese eXPerience - experience) è un sistema operativo Windows di precedente generazione basato sulla tecnologia NT.

Per eseguire Microsoft Windows XP, è necessario un personal computer che soddisfi i seguenti requisiti minimi requisiti di sistema: processore - compatibile Pentium, frequenza di clock da 233 MHz e superiori; la quantità di RAM - 64 MB; spazio libero su disco - 1,5 GB. Tuttavia, per un funzionamento stabile e veloce, si consiglia di installare questo sistema operativo su un computer con le seguenti caratteristiche ottimali: processore - compatibile con Pentium-II (o superiore), frequenza di clock da 500 MHz e superiore; Dimensione RAM - 256 MB; spazio libero su disco - 2 GB. Lettore di compact disc (CD-ROM), modem con velocità di almeno 56 Kbps.

Ora, quando fai clic sul pulsante Start, viene visualizzato un menu dinamico con icone solo per i cinque programmi che usi di più. Questo ti permette di iniziare con le applicazioni richieste più veloce. Anche le icone del browser Microsoft si trovano qui. Internet Explorer 6 e Outlook Express 6, i pulsanti Disconnetti e Spegni computer, che consentono di disconnettersi dalla sessione corrente di Windows e spegnere il computer.

Nell'ambiente Microsoft Windows, l'utente deve spesso lavorare contemporaneamente con più documenti o un insieme di programmi diversi. Allo stesso tempo, le applicazioni inattive vengono ridotte a icona sulla barra delle applicazioni, per cui prima o poi si riempie di icone e il passaggio da un'attività all'altra diventa difficile. Per alleggerire la barra delle applicazioni e liberare più spazio di lavoro per la visualizzazione delle icone delle applicazioni in esecuzione, Windows XP utilizza il cosiddetto algoritmo di raggruppamento delle attività, in base al quale programmi dello stesso tipo in esecuzione contemporaneamente sul computer vengono combinati in un gruppo visivo logico.

Windows XP include un meccanismo speciale: Cambio rapido utente, con il quale è possibile connettere rapidamente nuovi utenti e gruppi di utenti al sistema operativo senza registrazione. C'è anche la possibilità di passare da una sessione all'altra senza la necessità di salvare i dati o riavviare il sistema. Allo stesso tempo, ogni utente può modificare in modo indipendente le impostazioni di Windows e lavorare con i propri file e documenti, creare, modificare e salvare qualsiasi dato indipendentemente dagli altri. Utenti Windows XP. Per ogni nuova sessione il sistema operativo alloca un'apposita sezione di memoria superiore nella misura di 2 MB, ma tale quantità non limita in alcun modo il numero di programmi applicativi che possono essere lanciati dall'utente. In particolare, il meccanismo Fast User Switching consente ad un utente di lavorare, ad esempio, con editor di testo, per stare lontano dal computer per un breve periodo, e durante la sua assenza, un altro utente può aprire la propria sessione di Windows e navigare in Internet o scaricare un gioco. Allo stesso tempo, il testo modificato dall'utente assente è ancora conservato in memoria: dopo essere tornato al computer, l'utente può continuare a lavorare con il documento dal punto in cui è stato interrotto, senza riavviare il sistema e senza riavviare il corrispondente programma.

Sala operatoria Sistema Windows XP include molte impostazioni diverse. Alcuni di essi sono elencati di seguito:

Cancellazione del file di paging prima di riavviare il sistema

Disabilita il Dr. Watson

Disabilita la registrazione dell'ultimo accesso ai file (NTFS)

Disabilita la protezione dei file di sistema (SFC)

Abilita il supporto UDMA-66 sui chipset Intel

Includere Bloc Num durante il caricamento

Scarica automaticamente le librerie inutilizzate

Disabilita il monitoraggio degli utenti di Windows XP

Esegui programmi a 16 bit in processi separati

Non inviare segnalazioni di bug a Microsoft

Password all'uscita dalla modalità Standby

Ottimizzare file di sistema all'avvio (deframmentazione all'avvio)

Messaggio di errore

Percorso di distribuzione di Windows e cartelle di sistema per un utente attivo

Console di ripristino di registrazione su disco fisso

Aggiornamenti automatici di Windows

Servizio Windows Prefetcher

Accedi al sistema

Mostra comandi eseguibili all'avvio e al logout

Mostra messaggio al login

Non mostrare il cognome dell'utente

Usa la pagina di benvenuto

Usa Cambio rapido utente

Accelerazione del sistema

Disabilita i dispositivi inutilizzati in Gestione dispositivi

Disattiva indicizzazione

Aumento delle prestazioni NTFS

Accelera l'azione file system

Disabilita Plug and Play universale

Office XP - disabilita l'invio degli errori

Modifica della priorità delle richieste di interrupt (IRQ)

Funzionamento di Windows con archivi zip

Disattiva supporto zip

Ripristino del sistema

Disabilita Ripristino configurazione di sistema

Durata dei punti di ripristino

Fallimento del sistema

Riavvia il computer automaticamente

Scrivi un evento nel registro di sistema

Invia avviso amministrativo

Scrittura delle informazioni di debug

Parametri di memoria

Non utilizzare un file di paging per memorizzare il kernel di sistema

Cache di sistema di grandi dimensioni

Allocazione della memoria per operazioni di I/O

Percorsi alle utilità di sistema

Usa il tuo deframmentatore del disco

Usa il tuo programma di pulizia del sistema

Usa il tuo programma per archiviare i dati

Configurazione di Vista

Disabilita UAC

Diamo un'occhiata ad esempi di come configurare:

1. Aggiornamenti automatici di Windows

Controllo automatico Aggiornamento Windows XP. Inoltre, questa opzione può essere configurata nel modo seguente: Pannello di controllo - Sistema - Aggiornamenti automatici.

HKLM \ SOFTWARE \ Microsoft \ Windows \ CurrentVersion \ Windows Update \ Auto Update

Windows XP utilizza i seguenti valori:

disattivare aggiornamenti automatici

Avvisa quando è possibile scaricare gli aggiornamenti

Scarica gli aggiornamenti, quindi avvisa quando sei pronto per l'installazione

AUOptions = 3 e altri valori

2. Login automatico senza inserire una password

Consente di accedere automaticamente senza scegliere un nome e inserire una password. Inoltre, l'accesso automatico può essere abilitato nel seguente modo: Start - Esegui - digita "control userpasswords2", nella finestra che appare, deseleziona "Richiedi nome utente e password", dopo aver fatto clic su OK, apparirà una finestra in cui è necessario specificare il utente e password. Se l'accesso automatico è abilitato, può essere ignorato tenendo premuto il tasto MAIUSC durante l'avvio del computer.

HKLM \ SOFTWARE \ Microsoft \ Windows NT \ CurrentVersion \ Winlogon

STRING AutoAdminLogon, assume il valore "1" - Il login automatico è abilitato, "0" - disabilitato.

STRING DefaultUserName, il nome utente utilizzato per il login automatico

STRING DefaultUserPassword, password utente

STRING DefaultDomainName, il dominio predefinito, utilizzato per i computer in rete

Nota: la password è memorizzata non crittografata nel registro.

Se la visualizzazione del nome precedente è disabilitata all'avvio del computer (parametro DontDisplayLastUserName), il login automatico non funzionerà!

Se l'opzione viene reimpostata dopo un riavvio, crea una password per il tuo account (Pannello di controllo - Account utente) o usa l'applet di controllo userpasswords2 (vedi sopra).

3. Impostazione dell'ora e della data

Menu Start -Pannello di controllo -Data, ora, lingua e standard regionali-Data, ora - l'ora richiesta è impostata, la data richiesta - applica - OK.

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5. Guardia forestale I.G. Informatica e tecnologia dell'informazione. Tutorial... Mosca: Eksmo Publishing House, 2007

Costi di sviluppo e materiali. Pertanto, lo scopo del progetto del diploma è sviluppare un pacchetto software per simulare la situazione radar su personal computer, che consente di simulare la situazione radar secondo i parametri specificati, creare un file di output contenente il modello calcolato, utilizzare il file risultante per verificare i dispositivi di elaborazione reali ...

organizzare il trasferimento dei dati in ingresso e in uscita. MS-DOS fornisce un software matematico abbastanza sofisticato per controllare questi processi su richiesta dell'utente. I dati vengono manipolati utilizzando routine chiamate input e output guidati, filtri e comunicazioni. Utilizzando queste procedure, l'utente può organizzare la propria linea di trasmissione delle informazioni. Lui può...

Richiede costi molto inferiori rispetto all'impostazione della produzione di monitor. Ora i produttori di adattatori possono fare affidamento sui "multisink". I monitor della stessa classe, che hanno le stesse caratteristiche fondamentali, differiscono nel design. Tra i più parametri importanti chiamiamo la dimensione dello schermo, la sua forma, il colore del fosforo dei monitor monocromatici. Alcune caratteristiche sono autoesplicative (...

I sistemi di numerazione posizionale consentono di scrivere numeri. Gli elementi del MSS sono simboli. Ad esempio, nel sistema di numeri decimali, vengono utilizzati i simboli 0, 1, ..., 9. Sia B la base del PSS, cioè un numero uguale al numero di caratteri. Per SS decimale. Nel PSS, la frazione decimale corretta è rappresentata come

dove e sono il numero di posizioni decimali prima e dopo la virgola, rispettivamente.

Esempio.

Oltre a SS decimale, binario, ottale ed esadecimale vengono utilizzati. Binary CC utilizza i caratteri e, ottale -, esadecimale -.

Esempio.

Rappresentazione di informazioni numeriche in un computer

Per rappresentare i numeri in un computer, viene utilizzato un sistema di numeri binari. Il numero stesso può essere rappresentato in vari formati: come naturale, come intero, virgola fissa, virgola mobile, in formato binario-decimale, ecc.

Unità dati

Le unità per misurare la quantità di dati si basano sul sistema di numeri binari.

Unità dati. I numeri in un computer vengono trasmessi su fili (bus) o memorizzati in celle di memoria. Ci può essere zero o alto potenziale sul filo e la cella di memoria può trovarsi in uno dei due stati stabili. L'analogo di questi stati è un bit binario. A un bit binario è stata assegnata una nuova unità di dati, che è stata denominata po.

Il resto delle unità non sistemiche è presentato in tabella.

Tabella - Unità non di sistema di misurazione del volume dei dati

Rappresentazione di informazioni simboliche in un computer. ASCII (American Standard Cods for Information Interchange) viene utilizzato per rappresentare le informazioni sui caratteri nella memoria del computer. Questo codice è composto da 7 bit. Può essere usato per codificare i caratteri. I caratteri sono codificati da numeri naturali da 0 a 127. Ogni carattere ha il proprio numero. I primi valori di codice da 0 a 31 vengono utilizzati per i caratteri di servizio. Se questi codici vengono utilizzati nel testo simbolico del programma, allora non vengono visualizzati sullo schermo e sono considerati spazi. Quindi seguono i segni di punteggiatura, Simboli speciali e segni di funzionamento, numeri, ecc. Le lettere maiuscole dell'alfabeto latino iniziano con 65 e finiscono con 90 e le lettere minuscole - da 97 a 122. Se vengono assegnati 8 bit per il codice carattere, è possibile utilizzare altri 128 numeri per codificare, ad esempio, l'alfabeto russo.

Windows 2000 utilizza un sistema di codifica universale Caratteri UNICODE... 16 bit binari vengono utilizzati per codificare i caratteri. In questo sistema di codifica puoi mettere personaggi diversi, quanto basta per ospitare i simboli delle principali lingue del pianeta.

Rappresentazione di informazioni logiche in un computer. In Pascal, il codice del carattere viene restituito dalla funzione ord. Sotto il tipo booleano è assegnato a 1 bit: ord (false) = 0, ord (true) = 1.

I campi a lunghezza variabile hanno dimensioni comprese tra 0 e 256 byte.

Codifica dei dati grafici. L'immagine sullo schermo del monitor è formata da un sistema di punti luminosi. È chiamato raster... Ogni punto è caratterizzato da coordinate, colore e luminosità. Per le immagini in bianco e nero, la gradazione generalmente accettata di 256 sfumature di grigio, codificata utilizzando 1 byte.

Si ritiene che qualsiasi colore possa essere ottenuto mescolando Rosso, Verde e Blu. Questo metodo per ottenere il colore è chiamato RGB. Se per ogni colore vengono utilizzati 8 bit per graduare la sua intensità, allora sono necessari 24 bit per impostare il colore di un punto, permettendo di ottenere 2 24 = 16777216 colori diversi. Ciò corrisponde alla capacità dell'occhio umano di distinguere i colori, quindi questo modo di presentare le informazioni grafiche è chiamato pieno di colori (Vero Colore).

Se vengono utilizzati 16 bit per la codifica del colore, viene chiamato il metodo Alto Colore.

Se vengono utilizzati 8 bit per la codifica a colori, il metodo di codifica viene chiamato index. Ad ogni numero (indice) viene assegnato il proprio campione di colore, che viene inserito nella tabella di riferimento - tavolozza.

Codifica delle informazioni sonore. Quando si riproducono suoni, viene utilizzato il metodo della sintesi dell'onda da tavolo. In apposite tabelle sono raccolti in forma numerica i principali parametri del suono di tutti i principali strumenti.

Il concetto di software (software). I prodotti software sono suddivisi condizionatamente in tre classi:

- software di sistema;
- programmi applicati;
- kit di strumenti per la tecnologia di programmazione.

Software di sistema garantisce un funzionamento efficiente e affidabile del computer, crea un ambiente operativo efficace per l'esecuzione di altri programmi, esegue la diagnostica dell'hardware, copia, ripristina e archivia i file, fornisce un'interfaccia operatore.

I sistemi operativi più comuni includono MS DOS, Windows 95, OS/2, NetWare, Windows NT, Unix. Il sistema include di base e servizio Software. Il software di base include il funzionamento il sistema, guscio e rete il sistema... Il software di servizio espande le capacità di quello di base e fornisce la diagnostica del funzionamento del computer, la protezione dai virus, l'archiviazione dei file, la manutenzione del disco e della rete.

Le shell operative sono programmi che facilitano la comunicazione tra l'utente e il computer. Le skin possono essere testuali e grafiche. A wrapper di testo popolari sistema operativo MS DOS include Norton Commander 5.0 (Symantec), XTree Gold 4.0, Norton Navigator, ecc. Le shell grafiche di Windows più popolari.

I programmi inclusi nel software del servizio sono chiamati utilità, come Norton Utilities (Symantec Corporation).

I pacchetti applicativi includono progettazione assistita da computer orientata ai problemi, pacchetti integrati per uso generale ( Microsoft Office), ufficio, sistemi di desktop publishing, software multimediale. Quelli orientati ai problemi includono PPP per contabilità automatizzata, attività finanziarie, registri del personale, gestione dell'inventario e della produzione, sistemi di informazione bancaria, ecc. Le applicazioni generiche includono DBMS, elaboratori di testi e fogli di calcolo, grafica di presentazione. Office RFP include organizzatori, programmi di traduzione, posta elettronica.

I computer elettronici sono dispositivi elettronici progettati per raccogliere, trasmettere, archiviare, elaborare ed emettere informazioni. Spesso il termine "tecnologia di calcolo elettronico" viene identificato con un altro - "macchina di calcolo elettronico" (ECM). In sostanza, oltre ai computer, possono essere classificati come dispositivi elettronici di calcolo anche i dispositivi elettronici che forniscono la trasmissione di informazioni (dati vari) a distanza. Questi dispositivi di comunicazione consentono di combinare più computer in un unico complesso o di inserire dati in un computer da punti remoti da esso, nonché di trasferire loro i risultati dei calcoli.

I computer si dividono in digitali e analogici. A loro volta, i computer digitali sono divisi in universali e di controllo.

I computer mainframe sono progettati per risolvere problemi (elaborazione delle informazioni), la cui natura specifica non è specificata nel suo sviluppo. Un computer universale è costituito da un insieme di dispositivi di vario scopo funzionale collegati da fili. L'insieme specifico di dispositivi che compongono un computer di questo tipo deve essere interamente determinato dalla natura dei compiti a cui è destinata questa macchina. In linea di massima, tutti i dispositivi informatici possono essere attribuiti a uno dei seguenti gruppi: 1) dispositivi di input destinati a immettere informazioni e programmi in un computer; 2) dispositivi di memorizzazione che immagazzinano informazioni; 3) un dispositivo aritmetico che elabora le informazioni secondo un determinato programma; 4) dispositivi di output che forniscono l'emissione di risultati; 5) dispositivi di controllo che coordinano e controllano il funzionamento sia dei singoli dispositivi che del computer nel suo insieme.

I dispositivi di archiviazione del computer sono suddivisi in operativi ed esterni. Operativo: alta velocità, capacità relativamente piccola; memorizza i dati utilizzati in questa fase dei calcoli; tutte le altre informazioni sono memorizzate nella memoria esterna, relativamente lenta e di grande capacità. Nei computer moderni è accettato (costruttivamente ed è progettato) RAM e il dispositivo aritmetico da combinare in un unico computer centrale a blocco (processore), al quale sono collegati i restanti dispositivi, che di solito sono chiamati dispositivi periferici, con l'ausilio di speciali dispositivi dei canali inclusi nel computer centrale. Un computer moderno è un complesso complesso, il cui funzionamento è controllato dall'input del processo di elaborazione) è automatizzato con l'aiuto di speciali programmi di controllo inclusi nel software del computer.

I computer di controllo sono progettati per controllare i processi in un'ampia varietà di aree. Le informazioni inserite in essi sono dati sul corso di un particolare processo, ottenuti da sensori. I risultati dell'elaborazione (calcoli) sono implementati attraverso dispositivi che garantiscono il flusso richiesto del processo controllato. I computer analogici (AVM) sono destinati alla risoluzione di equazioni, alla modellazione elettronica di vari processi.

Attualmente, i computer sono ampiamente utilizzati in medicina ai fini della diagnostica delle macchine, della costruzione sistemi automatizzati gestione (ACS).

Computer elettronici (computer)... Gli elementi principali del circuito di un computer sono dispositivi elettronici: tubi elettronici o transistor (vedi Amplificatori elettronici). Rispetto ad altri tipi di computer (addizionatrice, macchina elettromeccanica a tastiera), i computer sono più veloci, più versatili e affidabili nel funzionamento e, soprattutto, più automatizzati. Prima di iniziare il lavoro, nel computer vengono inseriti un programma di calcolo e i dati iniziali per risolvere il problema, dopodiché i calcoli vengono eseguiti automaticamente fino a quando non si ottiene il risultato finale. Oltre alle consuete operazioni matematiche e logiche per un determinato programma, i computer possono eseguire operazioni di salto condizionale che modificano il programma di calcolo a seconda dei risultati intermedi o di altre condizioni aggiuntive. Questa caratteristica del computer (autocontrollo) ad alta velocità (fino a 1.000.000 di operazioni al secondo) consente di eseguire calcoli molto complessi, controllare processi tecnologici, eseguire elaborazioni logiche e matematiche dei risultati dell'esperienza o dell'analisi clinica continuamente nel corso di ricerca (vedi Cibernetica).

Secondo il principio di funzionamento, i computer sono divisi in analogici e digitali. Nei computer analogici, numeri o processi soggetti a elaborazione matematica o logica sono sostituiti dai corrispondenti valori continui di correnti o tensioni elettriche, con cui vengono eseguite le operazioni necessarie. L'accuratezza dei calcoli è determinata dagli errori di misurazione e si trova nell'intervallo 10-0,1%. I computer analogici sono principalmente utilizzati per risolvere integrali e equazioni differenziali, simulazione e controllo dei processi in tempo reale, soprattutto se non si richiedono elevate precisioni.

Nei computer digitali, i calcoli vengono eseguiti utilizzando elementi che si trovano in un numero finito di stati discreti (di solito in due, dieci). Pertanto, prima di entrare, i processi continui devono essere rappresentati in forma digitale, che viene eseguita utilizzando speciali convertitori analogico-codice. L'accuratezza dei calcoli è determinata dalla profondità di bit - il numero di cifre (bit) in una cella di "memoria" (di solito 7-10 cifre decimali). Praticamente su computer digitali con l'aiuto del programma, è possibile ottenere qualsiasi accuratezza richiesta.

Un computer moderno è costituito dalle seguenti unità principali. 1. Unità aritmetica, in cui vengono eseguite le operazioni di base. 2. Dispositivo di archiviazione (distinguere tra a lungo termine e operativo). La memoria non volatile memorizza i dati su dischi magnetici, batterie, nastri o schede perforate. Il tempo di archiviazione delle informazioni e il volume del dispositivo di archiviazione non volatile sono praticamente illimitati, ma maggiore è il volume, minore è la velocità di accesso. La memoria ad accesso casuale viene solitamente eseguita su elementi ferromagnetici, tubi a raggi catodici o tubi a vuoto. Il tempo di ricerca delle informazioni nella memoria ad accesso casuale è dell'ordine dei milionesimi di secondo, ma il suo volume è sempre limitato. 3. Dispositivo di immissione dati. 4. Dispositivo di uscita dati. L'input viene effettuato da nastro perforato, schede perforate, nastri magnetici. Nella maggior parte dei casi, l'output viene eseguito da un dispositivo di stampa diretta (nei computer moderni, l'input e l'output dei dati sono le operazioni più lente). 5. Il dispositivo di controllo garantisce il funzionamento automatico di tutti i dispositivi informatici in conformità con il programma.

I tipici computer moderni di media potenza richiedono una stanza di 40-60 m 2, 5-20 persone di personale di servizio, cibo 10-20 kw.

I principali campi di applicazione dei computer in medicina e biologia sono i seguenti. 1. Diagnosi delle malattie, determinazione della prognosi e selezione dell'opzione terapeutica ottimale, classificazione degli oggetti biologici. 2. Elaborazione automatica di dati sperimentali e clinici (selezione di componenti regolari in elettroencefalogrammi e neurogrammi, analisi spettrale e di correlazione di processi biologici, conteggio e classificazione di cellule del sangue o preparati istologici, analisi dei dati radiografici, elaborazione dei dati dell'esame radiografico) . 3. Implementazione di modelli matematici e fisici (modellazione di reti neurali, comportamento, scambio nel corpo o nelle singole cellule, singoli organi o sistemi del corpo, comportamento di popolazioni animali). 4. Calcoli stereotassici durante le operazioni sul cervello umano. 5. Automazione del trattamento dei materiali d'archivio medici. 6. Predizione delle proprietà farmacologiche delle sostanze in base alle loro caratteristiche fisiche e chimiche. 7. Controllo automatico respirazione artificiale e circolazione sanguigna durante le operazioni e durante il monitoraggio di pazienti in gravi condizioni. 8. Pianificazione e automazione di esperimenti lunghi e costosi. C'è una tendenza ad espandere ulteriormente i campi di applicazione dei computer in biologia e medicina.

Gli interi sono i dati numerici più semplici con cui opera un computer. Esistono due rappresentazioni per gli interi: senza segno (solo per interi non negativi) e con segno. Ovviamente i numeri negativi possono essere rappresentati solo in forma di segno. I numeri interi nel computer sono memorizzati in formato punto fisso.

Rappresentazione di interi nei tipi di interi senza segno.

Per la rappresentazione senza segno, tutti i bit della cella sono riservati alla rappresentazione del numero stesso. Ad esempio, in un byte (8 bit) possono essere rappresentati numeri senza segno da 0 a 255. Pertanto, se si sa che un valore numerico è non negativo, allora è più vantaggioso considerarlo senza segno.

La rappresentazione degli interi nei tipi interi con segno.

Per la rappresentazione con segno, il bit più significativo (sinistro) è assegnato al segno del numero, i bit rimanenti sono assegnati al numero stesso. Se il numero è positivo, viene inserito 0 nel bit di segno, se è negativo - 1. Ad esempio, i numeri con segno da -128 a 127 possono essere rappresentati in un byte.

Codice numerico diretto.

Viene chiamata la rappresentazione di un numero nella solita forma "segno" - "valore", in cui il bit più significativo della cella è assegnato al segno e il resto - per scrivere il numero nel sistema binario codice diretto numero binario. Ad esempio, il codice semplice numeri binari 1001 e - 1001 per una cella a 8 bit sono rispettivamente 00001001 e 10001001.

I numeri positivi in un computer sono sempre rappresentati utilizzando un codice diretto. Il codice diretto del numero coincide completamente con la registrazione del numero stesso nella cella della macchina. Il codice diretto di un numero negativo differisce dal codice diretto del corrispondente numero positivo solo nel contenuto del bit di segno. Ma gli interi negativi non sono rappresentati in un computer usando un codice diretto; per rappresentarli, il cosiddetto codice aggiuntivo .

Codice numerico aggiuntivo.

Aggiuntivocodice un numero positivo è uguale al codice diretto di quel numero. Il codice aggiuntivo di un numero negativo m è uguale a 2 k - | m |, dove k è il numero di bit in una cella.

Come già accennato, quando i numeri non negativi sono rappresentati in formato senza segno, tutte le cifre della cella vengono allocate al numero stesso. Ad esempio, la scrittura del numero 243 = 11110011 in un byte senza segno avrà il seguente aspetto:

Quando si rappresentano numeri interi con segno, la cifra più significativa (sinistra) viene allocata sotto il segno del numero e sotto il numero effettivo rimane una cifra in meno. Pertanto, se si considera lo stato sopra della cella come la scrittura di un numero intero con segno, per il computer in questa cella il numero viene scritto - 13 (243 + 13 = 256 = 28).

Ma se lo stesso numero negativo viene scritto in una cella a 16 bit, il contenuto della cella sarà il seguente:

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1

Cifra con segno La domanda sorge spontanea: a quale scopo vengono scritti i numeri negativi sotto forma di un codice complementare e come ottenere il codice complementare di un numero negativo? Codice aggiuntivo utilizzato semplificare l'esecuzione delle operazioni aritmetiche. Se la calcolatrice funzionasse con codici diretti di numeri positivi e negativi, durante l'esecuzione di operazioni aritmetiche sarebbe necessario eseguire una serie di passaggi aggiuntivi. Ad esempio, durante l'addizione, sarebbe necessario controllare i segni di entrambi gli operandi e determinare il segno del risultato. Se i segni sono gli stessi, viene calcolata la somma degli operandi e gli viene assegnato lo stesso segno. Se i segni sono diversi, dal numero maggiore viene sottratto il minore in valore assoluto e al risultato viene assegnato il segno del numero maggiore. Cioè, con una tale rappresentazione di numeri (sotto forma di solo codice diretto), l'operazione di addizione viene implementata attraverso un algoritmo piuttosto complesso. Se i numeri negativi sono rappresentati sotto forma di codice complementare, allora l'operazione di addizione, anche di segni diversi, si riduce ad addizione bit per bit.

Per la rappresentazione al computer di numeri interi, vengono solitamente utilizzati uno, due o quattro byte, ovvero una cella di memoria sarà composta rispettivamente da otto, sedici o trentadue bit.

Algoritmo per ottenere un codice complementare di un numero negativo.

Per ottenere un codice k-bit aggiuntivo di un numero negativo, è necessario

1. il modulo di un numero negativo è rappresentato da un codice diretto in k cifre binarie;
2. invertire il valore di tutti i bit: sostituire tutti gli zeri con uno e gli uno con zeri (si ottiene così il codice inverso a k bit del numero originario);
3. Aggiungere uno al codice inverso ricevuto.

Otteniamo il codice complementare a 8 bit del numero - 52:

00110100 - numero | -52 | = 52 in codice diretto
11001011 - numero - 52 in codice inverso
11001100 - numero - codice complemento 52

Si può notare che la rappresentazione di un intero non è molto comoda da rappresentare in un sistema binario, quindi spesso si usa la rappresentazione esadecimale:

Rappresentazione di numeri reali in un computer.

Per rappresentare i numeri reali nei computer moderni, viene adottato un metodo di rappresentazione virgola mobile... Questa rappresentazione si basa sulla notazione normalizzata (esponenziale) dei numeri reali.

Come con gli interi, quando si rappresentano numeri reali in un computer, il sistema binario viene utilizzato più spesso, quindi il numero decimale deve essere tradotto in anticipo nel sistema binario.

Notazione numerica normalizzata.

Normalizzatoregistrazione un numero reale diverso da zero è una notazione della forma

dove q è un numero intero (positivo, negativo o zero) e m è una frazione P-adica regolare, in cui la prima cifra decimale non è zero, cioè. Inoltre, m è chiamato mantissa numeri, q - ordinato numeri.

1. 3,1415926 = 0, 31415926 * 10 1 ;
2. 1000=0,1 * 10 4 ;
3. 0,123456789 = 0,123456789 * 10 0 ;
4. 0,00000107 8 = 0,1078 * 8 -4; (l'ordine è scritto nel decimo sistema)
5. 1000,0001 2 = 0, 100000012 * 2 4 .

Poiché il numero zero non può essere scritto nella forma normalizzata nella forma in cui è stato definito, assumiamo che la notazione normalizzata di zero nel decimo sistema sarà la seguente:

0 = 0,0 * 10 0 .

Notazione esponenziale normalizzata i numeri sono una notazione della forma a = m * P q, dove q è un numero intero (positivo, negativo o zero) e m è una frazione P-adica, in cui la parte intera è costituita da una cifra. Inoltre, la (parte m-intera) è chiamata mantissa numeri, q - ordinato numeri.