Notazione posizionale. Codifica binaria. Rappresentazioni medianti basi diverse. Multipli del byte

Documenti analoghi
Codifica binaria. Rappresentazioni medianti basi diverse

Conversione binario-ottale/esadecimale. Conversione binario-ottale/esadecimale. Rappresentazione di Numeri Interi Positivi (numeri naturali)

Rappresentazione di numeri relativi (interi con segno) Rappresentazione di numeri interi relativi (con N bit) Segno e Valore Assoluto

Rappresentazione dell informazione

Codifica dei Numeri. Informatica ICA (LC) 12 Novembre 2015 Giacomo Boracchi

La codifica. dell informazione. Codifica dei numeri. (continua) Codifica dei numeri. Codifica dei numeri: il sistema decimale

Corso di Architettura degli Elaboratori

Introduzione e Nozioni di Base. Prof. Thomas Casali

La codifica. dell informazione

Programma del corso. Rappresentazione delle Informazioni. Introduzione agli algoritmi. Architettura del calcolatore

La codifica. dell informazione

Codifica binaria dell informazione

Conversione di base. Conversione decimale binario. Si calcolano i resti delle divisioni per due

Corso di Architettura degli Elaboratori

Informatica, Informazione e Telecomunicazioni. La codifica dell informazione. Supporto e informazione. Il concetto di informazione

Informatica, Informazione e Telecomunicazioni. La codifica dell informazione. Il concetto di informazione. Supporto e informazione

Algoritmi Istruzioni che operano su dati. Per scrivere un programma è necessario. che l esecutore automatico sia in grado di.

Rappresentazione dell informazione. Rappresentazione dell informazione. Rappresentazione dell informazione. Codifica dei numeri

Programma del corso. Introduzione Rappresentazione delle Informazioni Calcolo proposizionale Architettura del calcolatore Reti di calcolatori

Introduzione ai sistemi informatici 1

04 Aritmetica del calcolatore

Informazione binaria: - rappresentazione dei numeri naturali e interi relativi -

I.4 Rappresentazione dell informazione

Architettura degli Elaboratori e Laboratorio. Matteo Manzali Università degli Studi di Ferrara Anno Accademico

1.2f: Operazioni Binarie

La codifica dell informazione

Codifica binaria dell informazione

Codifica e aritmetica binaria

1-Rappresentazione dell informazione

CONVERSIONE BINARIO DECIMALE NB: Convertire in decimale il numero binario N = N =

Rappresentazione e Codifica dell Informazione

Sistemi di numerazione

La codifica binaria: concetti fondamentali

Pag. 1. La Rappresentazione e la Codifica delle informazioni (parte 2) Tipi di dati. Informatica Facoltà di Medicina Veterinaria

Esame di Informatica. Facoltà di Scienze Motorie LE UNITA DI MISURA (1/4) LE UNITA DI MISURA (3/4) LE UNITA DI MISURA (2/4) Lezione 2

Rappresentazione binaria

Aritmetica dei Calcolatori Elettronici

Lezione 3. I numeri relativi

Analogico vs. Digitale. LEZIONE II La codifica binaria. Analogico vs digitale. Analogico. Digitale

Rappresentazione binaria

Codifica dati e istruzioni. Lezione 9. Codifica dati e istruzioni. Codifica dati e istruzioni. Codifica binaria dell informazione

Rappresentazione dei numeri

Seconda lezione. Rivediamo un po di definizioni principali Proseguiremo con nuovi codici

La Rappresentazione dell Informazione

LA CODIFICA DELL INFORMAZIONE. Introduzione ai sistemi informatici D. Sciuto, G. Buonanno, L. Mari, McGraw-Hill Cap.2

Appunti di informatica. Lezione 4 anno accademico Mario Verdicchio

Codifica dell informazione

Informatica. Mario Pavone - Dept. Mathematics & Computer Science - University of Catania. Trasferimento. Ambiente esterno.

La codifica dei numeri

Lezione 2. Rappresentazione dell informazione

Sistemi di Elaborazione delle Informazioni

Codifica binaria: - numeri interi relativi -

Rappresentazione dei Dati

INFORMATICA GENERALE E BASI DI DATI PER ARCHIVI AUDIOVISIVI (PRIMO MODULO) Claudio Piciarelli A.A. 2013/2014

Lezione 2. Rappresentazione dell informazione

Fondamenti di informatica

Fondamenti di Informatica - 1. Prof. B.Buttarazzi A.A. 2011/2012

Interi positivi e negativi

La Rappresentazione dell Informazione

UD 1.2e: La codifica Digitale dei Numeri CODIFICA DIGITALE DEI NUMERI

Modulo 1: Le I.C.T. UD 1.2e: La codifica Digitale dei Numeri

Informazione binaria: - codici binari, notazione binaria/ottale/esadecimale -

LA CODIFICA DELLE INFORMAZIONI

Rappresentazione dell informazione. Gabriella Trucco

La codifica digitale

Informatica e Laboratorio di Programmazione Sistema Binario Alberto Ferrari. Alberto Ferrari Informatica e Laboratorio di Programmazione

Modulo 1 I numeri. Università degli Studi di Salerno

SISTEMI DI NUMERAZIONE

Aritmetica dei Calcolatori

1.2 Concetti base dell Informatica: Informazione

Codifica dell informazione numerica

Lezione 2. Rappresentazione dell informazione

Codifica di informazioni numeriche

N= a i b i. Numeri e numerali. Sistemi di Numerazione Binaria. Sistemi posizionali. Numeri a precisione finita

modificato da andynaz Cambiamenti di base Tecniche Informatiche di Base

Rappresentazione dei numeri interi in un calcolatore

Rappresentazione dei numeri interi in un calcolatore. Rappresentazione dei numeri

Codifica binaria dell informazione

Rappresentazione dell informazione

Calcolo numerico e programmazione Rappresentazione dei numeri

Fondamenti di Informatica - 1. Prof. B.Buttarazzi A.A. 2011/2012

Esercitazioni di Reti Logiche. Lezione 1 Rappresentazione dell'informazione. Zeynep KIZILTAN zkiziltan@deis.unibo.it

Fondamenti di Informatica

Codifica dell informazione

Rappresentazione dell Informazione

Aritmetica dei Calcolatori

Modulo: Elementi di Informatica

Rappresentazione dell informazione. Graziano Pravadelli (2012)

Abilità Informatiche e Telematiche

Rappresentazione dell'informazione

Rappresentazione dei numeri interi in un calcolatore

Rappresentazione dei numeri

La rappresentazione dell informazione

Argomenti trattati: Rappresentazione dell informazione. Proprietà di una codifica: Codifica: Teoria generale

Transcript:

Codifica binaria Rappresentazione di numeri Notazione di tipo posizionale (come la notazione decimale). Ogni numero è rappresentato da una sequenza di simboli Il valore del numero dipende non solo dalla quantità rappresentata da ciascun simbolo, ma anche dalla posizione in cui si trovano i simboli. 3456 è diverso da 6543 è diverso da Utilizza solo 2 simboli ( e ) Notazione posizionale Scelta una base di rappresentazione B ogni numero è rappresentato da una sequenza di simboli (cifre) appartenente a un alfabeto di B simboli distinti ogni cifra rappresenta un valore compreso fra e B- a ogni posizione corrisponde un peso, uguale ad una potenza della base crescente da destra verso sinistra. Valore del numero = somma dei prodotti di ciascuna cifra per il peso associato alla sua posizione Esempio di rappresentazione su N cifre: d N- d N-2 d d = d N- * B N- + d N-2 * B N-2 + + d * B + d * B Cifra più significativa Cifra meno significativa Fond. Informatica - aa 28/9 Fond. Informatica - aa 28/9 Rappresentazioni medianti basi diverse Decimale (B=) Binaria (B=2) Un calcolatore rappresenta l informazione attraverso la codifica binaria. Ogni elemento di una sequenza binaria viene detto bit (Binary digit). Una sequenza di 8 bit si dice byte. Ottale (B=8) Esadecimale (B=6) Multipli del byte Byte = 8 bit KiloByte (kb) = 24 byte (2 = 24) MegaByte (MB) = 24 KB = 2 2 Byte GigaByte (GB) = 24 MB = 2 3 Byte TeraByte (TB) = 24 GB = 2 4 Byte Fond. Informatica - aa 28/9 Fond. Informatica - aa 28/9

Esempi (2) = * 2 + * + 2* = + + 2 () 2 = * 2 6 +* 2 5 +* 2 4 +* 2 3 +* 2 2 +* 2 + * 2 = 64 + 32 + + + 4 + 2 = (2) (46) 8 = *8 2 + 4*8 + 6*8 = 64 + 32 + 6 = (2) Rappresentazioni mediante basi diverse Quanto più piccola è la base tanto più lunga sarà la rappresentazione di una stessa quantità. Es. (9) = () 2 =(6D) 6 Qualunque sia la notazione, il valore della base B è codificato con la sequenza Infatti: = * B (+ * B ) Con sequenze di N simboli in base B posso rappresentare B N numeri diversi Fond. Informatica - aa 28/9 Fond. Informatica - aa 28/9 Conversione da una base ad un altra La regola per convertire un numero da una base B (es. B=) ad una diversa base b è (es. b=2): Numero da convertire Base Conversione binario-ottale/esadecimale Nella rappresentazione ottale (B=8) si usano gli 8 simboli,, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Dividere il numero da convertire per la base b verso cui si vuole convertire e annotare quoziente e resto. 2. Continuare a dividere per b il quoziente finché non diventa uguale a zero. 3. Utilizzare i resti ottenuti come valore delle cifre per la codifica, partendo dall ultimo. Q u o z i e n t i 35 7 8 4 2 2 (35) = () 2 R e s t i In quella esadecimale (B=6) i 6 simboli,, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Con N bit si ottengono 2 N combinazioni diverse quindi: Con 3 bit si rappresentano 2 3 = 8 simboli Con 4 bit si rappresentano 2 4 = 6 simboli Fond. Informatica - aa 28/9 Fond. Informatica - aa 27/8 2

Conversione binario-ottale/esadecimale Dato un numero binario, la corrispondente codifica ottale si ottiene considerando gruppi di 3 bit (a partire dalla cifra meno significativa) e sostituendo al valore rappresentato da tali bit la cifra ottale equivalente Per convertire in esadecimale si fa la stessa cosa considerando gruppi di 4 bit Conversione binario-ottale/esadecimale Esempio: Dato il numero binario la corrispondente codifica ottale è ///// = 4 3 3 3 La corrispondente codifica esadecimale è /// = C 6 5 B Fond. Informatica - aa 27/8 Fond. Informatica - aa 27/8 Rappresentazione di Numeri Interi Positivi (numeri naturali) Un calcolatore assegna un numero fisso N di bit per ogni tipo di dato. N è di solito multiplo di 8. Con N bit si possono rappresentare 2 N valori distinti (es. con 8 bit, 2 8 =256), associabili, ad esempio, ai numeri naturali da a 2 N -. Rappresentazione di Numeri Naturali Dati N bit, quali numeri naturali si possono rappresentare? Si possono rappresentare i numeri da a 2 N Dato un numero naturale, quanti bit sono necessari per rappresentarlo? Per rappresentare un numero naturale I con N bit è necessario che 2 N > I, cioè N > log 2 I Es. I = 9 N > log 2 9 N > 6.492 Quindi N = 7. Infatti con 7 bit si possono rappresentare i numeri da a 27 Fond. Informatica - aa 27/8 Fond. Informatica - aa 27/8 3

Somma + = + = + = + = Es. 22 + 2 Somma e sottrazione si eseguono esattamente come nel caso decimale, sulla base dei 4 casi riportati a fianco. riporto + = Rappresentazione di Numeri Numeri relativi (interi con segno) E possibile estendere in modo semplice la rappresentazione dei numeri naturali ai numeri relativi. I numeri relativi possono essere: positivi (segno +) negativi (segno -) Il segno può assumere 2 valori => Basta aggiungere bit per rappresentare il segno. Fond. Informatica - aa 27/8 Rappresentazione dell'informazione 4 Rappresentazione di numeri interi relativi (con N bit) Prima rappresentazione possibile: Segno e Valore Assoluto Il primo bit indica il segno (=positivo, =negativo), cui segue la rappresentazione (su N- bit) del valore assoluto del numero, cioè del numero naturale che si ottiene eliminando il segno. Es. (con 8 bit) = - 3 Rappresentazione di numeri interi relativi (con N bit) Rappresentazione alternativa : Complemento a due [ C(n) = 2 N n] Un numero negativo -n è rappresentato, con N bit, dal complemento a 2 del suo valore assoluto, cioè dal numero intero positivo 2 N - n. Es. N = 8 2 N = 256 (6) = () 2 (-6) =() 2 [Infatti: 256-6 = 25] Rappresentazione dell'informazione 5 Rappresentazione dell'informazione 6 4

Osservazioni (complemento a 2) I numeri naturali e i corrispondenti numeri relativi positivi hanno la stessa rappresentazione e hanno come cifra più significativa (35) = () 2 in tutte le rappresentazioni Tutti i numeri negativi hanno come cifra più significativa (come nella rappresentazione in segno e valore assoluto) (-35) = () 2 rappr. con segno e val. ass. () 2 rappr. mediante complemento a 2 Osservazioni (complemento a 2) Lo zero ha un unica rappresentazione ( ) Nella rappresentazione in segno e valore assoluto () 2 = () 2 = -, cioè ancora! Utilizzando il complemento a 2 è possibile realizzare la proprietà dei numeri relativi per cui m n = m + (-n) Rappresentazione dell'informazione 7 Rappresentazione dell'informazione 8 Calcolo rapido del complemento a 2 Il complemento a 2 di un numero in una rappresentazione ad N bit si definisce come: C(n) = 2 N - n Possiamo scrivere anche C(n) = 2 N - n - + N.B.!! Dati n (ad es. ) ed N (ad es. 8) la rappresentazione di 2 N - n - è uguale alla rappresentazione di n con le cifre invertite () Allora: il complemento di un numero si ottiene invertendo tutti i suoi bit e sommando E quindi.. Per calcolare il complemento a 2 di un numero. Si rappresenta il numero in binario 2. Si invertono tutte le cifre ( -> e -> ) 3. Si somma. Es. 32 = - 32 = + = N.B. Il complemento del complemento di n è n stesso C (32) = 256-32 = 224; (uso 8 bit) C (C (32)) = 256 - (256-32) = 32 Rappresentazione dell'informazione 9 Rappresentazione dell'informazione 2 5

Esempi di rappresentazioni Avendo a disposizione un byte per la rappresentazione, il numero naturale 35 ha la seguente rappresentazione binaria: Il numero 35 in segno e valore assoluto: Il numero 35 in complemento a due: rappr. di 35 scambio <-> aggiungo Rappresentazione dello modulo e segno rappresentazione ambigua dello zero + = - = complemento a due rappresentazione univoca: il complemento a due di è ancora (primo vantaggio!) Quindi: in una rappresentazione a N bit con complemento a 2 posso rappresentare i numeri da -(2 N- ) a +2 N- - Es. con 8 bit rappresento i numeri da -28 = -(2 7 ) a 27 = (2 7 -) Rappresentazione dell'informazione 2 Rappresentazione dell'informazione 22 Addizione Se si utilizza la notazione con complemento a 2, si può ragionare in termini algebrici : Es. 22 2= 22 + (- 2) Rappresento -2 in complemento a 2 La sottrazione equivale alla somma del minuendo con la negazione (rappresentazione complementata) del sottraendo. Secondo vantaggio della rappresentazione in complemento a 2: all interno del calcolatore somme e sottrazioni sono eseguite utilizzando la stessa operazione (circuito). Esercizi Verificare che, in una rappresentazione senza segno, () 2 = (33) Data una rappresentazione intera su 4 bit senza segno, rappresentare e calcolare in binario le seguenti operazioni (decimali) : 5 + 5 3 + 5 (che risultato apparente ottengo???) Data una rappresentazione a 8 bit in complemento a 2 determinare il minimo numero rappresentabile determinare il massimo numero rappresentabile Rappresentazione dell'informazione 23 Rappresentazione dell'informazione 24 6

Rappresentazioni a lunghezza fissa: problemi Usare rappresentazioni di lunghezza fissa porta ad avere valori non rappresentabili (solo un certo numero di configurazioni è disponibile). Questo può provocare errori di due tipi: Overflow Underflow Rappresentazioni a lunghezza fissa: problemi Overflow indica un errore nella rappresentazione di un certo numero (di solito il risultato di una operazione) dovuto al fatto che la quantità di cifre disponibili è minore rispetto a quelle necessarie per rappresentare correttamente il numero. Es. i due addendi di una somma possono essere rappresentabili ma il risultato della somma no. Es. (interi senza segno su 8 bit) 3 + 5 =28 Ma con 8 bit si può rappresentare al max. il numero 255. Rappresentazione dell'informazione 25 Rappresentazione dell'informazione 26 Rappresentazioni a lunghezza fissa: problemi Underflow indica che il risultato è troppo piccolo per essere rappresentato, cioè minore del più piccolo numero rappresentabile. Es. divisione fra numeri interi quando il dividendo è minore del divisore. Il risultato in questo caso è. In realtà: 25/5 =.5 ma è possibile rappresentare solo,, Rappresentazione dell'informazione 27 Esempio (overflow) Con 8 bit si possono rappresentare i numeri interi positivi da a 255 Supponiamo di avere = (255) 255 + =? + --------------- Ma ho solo 8 bit => il risultato dell operazione è! Rappresentazione dell'informazione 28 7

Esempio 2 (overflow) Con 8 bit posso rappresentare i numeri interi con segno (relativi) da -28 a +27 Supponiamo di avere = (27) 27 + =???? + ----------- Ma è negativo! (rappresenta il valore -28) Rappresentazione dell'informazione 29 8