Toolyard

Системы счисления и данные: учебное руководство

Главные идеи

Компьютеры хранят числа в двоичной системе, а люди читают их в восьмеричной или шестнадцатеричной. Перевод между системами, подсчёт нужного числа бит и чтение чисел со знаком используют весовые значения разрядов, являющиеся степенями основания.

  • Каждая цифра имеет вес, равный степени основания. В двоичной системе веса справа равны 1, 2, 4, 8, 16 и так далее.
  • Одна шестнадцатеричная цифра соответствует 4 битам, а одна восьмеричная — 3 битам, поэтому группировка бит переводит напрямую.
  • Чтобы дать n элементам различные коды, нужно ⌈log₂ n⌉ бит. n бит вмещают 2ⁿ различных значений.
  • В 8-битном дополнительном коде ведущая 1 означает отрицательное число. Значение равно беззнаковому минус 256.

Основные формулы

  • value = Σ dᵢ × bⁱ
  • bits needed = ⌈log₂ n⌉
  • n bits hold 2ⁿ values
  • two’s complement: value = unsigned − 2ⁿ when the top bit is 1

Разобранный пример

Двоичное 101101 — это 32 + 8 + 4 + 1 = 45. Шестнадцатеричное 2F — это 2 × 16 + 15 = 47. Восьмеричное 157 — это 64 + 40 + 7 = 111. Чтобы дать различные коды 200 элементам, нужно 8 бит, потому что 2⁷ = 128 мало, а 2⁸ = 256 достаточно. 8-битный шаблон 11110110 без знака равен 246, поэтому в дополнительном коде это 246 − 256 = −10. В шаблоне 10110111 шесть единичных бит.

Частые ошибки

  • Чтение двоичных разрядов слева вместо придания правой цифре веса 1.
  • Округление числа бит вниз. Для 200 элементов нужно 8 бит, а не 7.
  • Восприятие шаблона с ведущей 1 как положительного в дополнительном коде.

Практика

Проверьте себя на тренировочных вопросах по этой теме: Системы счисления и данные

Инструменты из этого руководства

Другие руководства

Как читать цветовую маркировку резисторовКак подобрать резистор для светодиодаКак рассчитать падение напряжения в кабелеСколько нужно бетона?Сколько нужно краски?Как рассчитать подсетьПравила значащих цифрКак работает делитель напряженияРасчёты для таймера 555Как рассчитать уклон крышиКак рассчитать досковые футыКак рассчитать соотношение сторонКак пользоваться законом ОмаКак рассчитать крутящий моментAWG и мм²: размеры проводовМетрическая и дюймовая резьбаКак рассчитать сечение кабеляКак рассчитать скорость резания и оборотыКак рассчитать площадь крышиPPI и DPIКак перевести кВт в амперыКак спроектировать лестницуСколько нужно плитки?Сколько нужно щебня?Сколько нужно обоев?Что такое постоянная времени RC?Сколько нужно солнечных панелей?Инженерная запись и научная записьСколько бетона вмещает бетономешалка?Как рассчитать расход и потерю давления в трубеОбъём данных и сети: учебное руководствоСилы и законы Ньютона: учебное руководствоВращение и момент силы: учебное руководствоНапряжение, деформация и конструкции: учебное руководствоЭлектрические цепи: учебное руководствоЦепи переменного тока: учебное руководство