Двоичная арифметика
план-конспект урока по информатике и икт (10 класс)
Предлагаемый материал дает основы двоичной арифметики, представление об операциях с использованием прямого, обратного и дополнительного кодов
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
dvoichnaya_arifmetika.docx | 23.9 КБ |
Предварительный просмотр:
Урок «Двоичная арифметика»
Цели: знать основы двоичной арифметики; иметь представление об использовании различных кодов для осуществления арифметических действий с помощью технических средств; уметь осуществлять операции с помощью обратного и дополнительного кодов.
Ход урока
- Организационный момент
- Актуализация знаний
✓Перечислите способы представления чисел в памяти компьютера. (Для представления рациональных чисел используются два способа: с фиксированной и плавающей запятой.)
✓Назовите основные различия в способах представления чисел в компьютере. (Для чисел с фиксированной запятой каждому разряду ячейки памяти соответствует всегда один и тот же разряд числа, а запятая находится справа после младшего разряда, то есть вне разрядной сетки. Для чисел с плавающей запятой и для их младших разрядов оставляют достаточное количество места за счет незначащих старших разрядов.)
✓ Какие операции могут осуществляться над числовыми данными? (Над числовыми данными могут осуществляться арифметические действия.)
- Теоретический материал урока
Вспомним, что мы знаем о двоичной системе. Любая информация в памяти представляется в памяти компьютера в виде двоичных кодов фиксированной или переменной длины. Отдельные элементы двоичного кода, имеющие значение 0 или 1, называют разрядами или битами. Двоичный код, состоящий из 8 разрядов, называется байтом. Для записи двоичных чисел используется:
Байт 0 | Байт 1 | Байт 2 | Байт 3 | Байт 4 | Байт 5 | Байт 6 | Байт 7 |
полуслово | полуслово | полуслово | полуслово | ||||
слово | слово | ||||||
Двойное слово |
Действия над двоичными числами принято называть двоичной арифметикой. Она использует следующие правила, заданные таблицами сложения, вычитания и умножения:
Сложение | Вычитание | Умножение |
0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10 | 0-0=0 0+1=1 10-1=1 1-1=0 | 0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1 |
Двоичная арифметика легла в основу машинной арифметики. Рассмотрим возможности двоичной арифметики с позиции ее технической реализации.
Для упрощения выполнения арифметических операций применяют специальные коды для представления чисел. Использование кодов позволяет свести операцию вычитания чисел к арифметическому сложению кодов этих чисел. Для этого применяются прямой, обратный и дополнительный коды чисел. Прямой код используется для представления положительных и отрицательных чисел в запоминающем устройстве компьютера, а также при умножении и делении. Обратный и дополнительный коды используются для замены операции вычитания операцией сложения, что упрощает устройство арифметического блока процессора. Коды должны удовлетворять следующим требованиям:
✓разряды числа в коде должны быть жестко связаны с определенной разрядной сеткой;
✓для записи кода в разрядной сетке отводится фиксированный разряд(7+1, первые семь разрядов будут использоваться для представления числа, один - разряд для представления кода);
✓прямой код совпадает с двоичным представлением числа, если значение знакового разряда для положительных чисел равен 0, для отрицательных -1.
Пример. Пусть даны два двоичных числа 10011012 -10011012.представим эти числа в памяти компьютера.
Первое число:
0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Второе число:
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Чем отличаются эти числа?
Отличаются первым разрядом. Знаковый разряд располагается слева и указывает на знак перед числом: положительное - 0, отрицательное – 1.
Для положительных чисел представление числа с прямым, обратным, дополнительным кодом совпадают.
Для отрицательных чисел:
✓ При обратном коде все значения числа(кроме знакового разряда) инвертируются, то есть 1 заменяется - 0, и наоборот, вместо 0 - 1.
✓ При дополнительном коде к значению с обратным кодом добавляется единица.
Для числа -10011012 имеем:
Прямой код:
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Обратный код:
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
Дополнительный код:
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Для арифметических операций удобнее использование записи числа, когда знаковый разряд отделяется запятой.
Основные подходы при сложении с обратным и дополнительным кодом:
✓при сложении чисел в дополнительном коде возникшая единица переноса в знаковом разряде отбрасывается;
✓при сложении чисел в обратном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде прибавляется к младшему разряду суммы кодов;
✓ если результат арифметических действий является кодом отрицательного числа, его необходимо преобразовать в прямой код. При этом обратный код преобразуется в прямой заменой цифр во всех разрядах, кроме знакового, на противоположные. Дополнительный код преобразуется в прямой так же, как и обратный, с последующим прибавлением единицы к младшему разряду.
Пример. Сложить двоичные числа X и Y в обратном и дополнительном кодах, если X=10112, Y=-1012
- Сложим числа по правилам двоичной арифметики.
10112 - 01012 =01102
- Получение обратного и дополнительного кодов
значение | Прямой код | Обратный код | Дополнительный код |
x | 0,0001011 | 0,0001011 | 0,0001011 |
y | 1,0000101 | 1,1111010 | 1,1111011 |
- Сложение чисел с использованием кодов.
Сложение с обратным кодом:
0,0001011
+ 0,1111010
10,0000101
Переносим единицу в младший разряд и складываем:
0,0000101
+ 1
0,0000110
Сложение в дополнительном коде:
0,0001011
+ 0,1111011
10,0000110
Единицу в знаковом разряде отбрасываем.
VI. Выполнение практического задания
- Записать число в прямом, обратном и дополнительном кодах:
а)1010; б)-1010; в)-10101; г) -10011
2. Перевести x и y в прямой, обратный и дополнительный коды. Сложить их в обратном и дополнительном кодах. Результат перевести в прямой код. Проверить полученный результат, пользуясь правилами двоичной арифметики:
а) X=-1010 Y=1001111 б) X=1110100 Y=-101101
Домашнее задание
- Перевести числа в прямой код:
а)100012; б)-1001002; в)-10011012
2. преобразуйте прямой код в двоичное число:
а)1,11001; б)0,100111; в)1,1001100
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Урок "Двоичная арифметика"
Урок основан на использовании электронных образовательных ресурсов...
Двоичная сс. Двоичная арифметика
Разработка ученицы 11 класса...
Конспект урока по информатике на тему «Двоичная арифметика» 8 класс
Тип урока: изучение нового материала. Работа по презентации...
3. Двоичная арифметика. План урока
3. Двоичная арифметика. План урока...
8 класс ФГОС урок на тему: Двоичная система счисления. Двоичная арифметика
технологическая карта урока...
Двоичная система счисления. Двоичная арифметика
Методическая разработка к уроку 8 Класс "Двоичная система счисления. Двоичная арифметика"...
Статья Опыт преподавания темы «Двоичная система счисления. Двоичная арифметика»
Тема «Двоичная система счисления. Двоичная арифметика» изучается в 8 классе в разделе «Математические основы информатики». Данная тема включает в себя рассмотрение двух аспекто...