Что такое система счисления 5 класс
Урок-проект по математике «Системы счисления». 5-й класс
Разделы: Математика
Класс: 5
Методический комментарий к уроку
Цели учителя: Показать учащимся методы интеграции знаний из различных источников, создать условия для продуктивной работы в группах.
Цели учащихся: Познакомиться с историей появления систем счисления, узнать принципы построения различных систем счисления и области их использования, получить необходимые навыки командной работы с различными источниками информации.
На уроке математике в 5-м классе во время выполнения задания, связанного с разложением по разрядам многозначных чисел, у учащихся возникли вопросы: “Почему мы считаем десятками? Почему нельзя считать по-другому? Есть ли другие способы счёта?”. Учителем было предложено найти ответы на данные вопросы путём поиска, анализа и обобщения информации по данной теме в течение недели, работая в малых группах, сформированных из учащихся класса по желанию. Результаты данной работы должны быть оформлены и представлены на уроке математике через неделю. По окончании урока класс разбился на следующие творческие группы:
В результате поисковой деятельности учащихся получился следующий урок:
“Числа не управляют миром, но показывают, как управляется мир”
Группами учащихся были представлены результаты поисковой и аналитической работы.
Системой счисления называется совокупность приёмов обозначения чисел – язык, алфавитом которого являются символы (цифры), а синтаксисом – правило, позволяющее сформулировать запись числа однозначно.
Число – это некоторая абстрактная сущность для описания количества
Цифра – это знак, используемый для записи чисел. Цифры бывают разные, самыми распространёнными являются арабские цифры; менее распространёнными римские цифры (можно увидеть на циферблате часов или в обозначении века)
Основание – количество цифр, используемых в системе счисления.
Примеры чисел в различных системах счисления:
110012 – число в двоичной системе счисления
2213 – число в троичной системе счисления
318 – число в восьмеричной системе счисления
2510 – число в десятичной системе счисления
В старых книгах по арифметике, кроме 4 арифметических действий, упоминается и пятое – нумерация. Нумерация (счисление) была одной из первых проблем, с которой столкнулись при построении арифметики.
Существует множество способов записи чисел с помощью цифр. Эти способы можно разделить на три группы:
Денежные знаки – пример смешанной системы счисления. Сейчас в России используются монеты и купюры следующих номиналов: 1коп., 5коп., 10коп., 50коп., 1руб., 2руб.,5руб., 10руб., 50руб., 100руб., 500руб., 1000руб., 5000руб. Чтобы получить некоторую сумму в рублях, надо использовать некоторое количество денежных знаков различного достоинства. Предположим, что мы покупаем пылесос, который стоит 6379 рублей. Чтобы заплатить за покупку потребуется 6 купюр по 1000 рублей, 3 купюры по 100 рублей, 1 пятидесятирублёвая купюра, две десятки, одна пятирублёвая и две монеты по 2 рубля. Если мы запишем количество купюр и монет, начиная с 100 рублей и заканчивая одной копейкой, заменяя нулями пропущенные номиналы, то мы получим число, представленное в смешанной системе счисления: в нашем случае – 603121200000.
В непозиционных системах счисления величина числа не зависит от положения цифр в записи числа. Если бы мы перемешали цифры в числе 603121200000, то мы бы не смогли понять, сколько стоит пылесос; в непозиционной системе цифры можно переставлять, при этом сумма не изменится. Примером непозиционной системы является римская система. Такие системы строятся по принципу аддитивности (англ. аdd. – сумма). Количественный эквивалент числа определяется как сумма цифр. Например:
В позиционных системах счисления всегда важен порядок расположения цифр в записи числа. (25 и 52 – разные числа)
Любая система счисления, предназначенная для практического использования, должна обеспечивать:
II – Двоичная система счисления
Двоичная система счисления – это позиционная система счисления с основанием 2. В этой системе счисления натуральные числа записываются с помощью двух символов: 1 и 0. Цифра двоичной системы — бит. Восемь цифр – байт.
Двоичная система счисления была придумана математиками и философами ещё в XVII-XIX веках. Выдающийся математик Лейбниц говорил: “Вычисление с помощью двоек…является для науки основным и порождает новые открытия… При сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок”. Позже двоичная система была забыта, и только в 1936-1938 годах американский инженер и математик Клод Шеннон нашёл замечательное применение двоичной системы при конструировании электронных схем.
Таблица сложения в двоичной системе
Таблица умножения в двоичной системе
Двоичная система используется в цифровых устройствах, поскольку является наиболее простой.
Преимущества двоичной системы:
Для преобразования из двоичной системы в десятичную используется таблица степеней числа 2.
III – Шестидесятеричная система счисления
В современное время шестидесятеричная система счисления используется для измерения времени, углов.
В представлении времени используются три позиции: часы, минуты, секунды, так как для каждой позиции приходится использовать 60 цифр, а у нас только 10, то для каждой шестидесятеричной позиции используются две десятичные цифры (00, 01, …), позиции разделяются двоеточием. h:m:s.
Рассмотрим действия в шестидесятеричной системе счисления на двух задачах:
Чтобы производить вычисления в шестидесятеричной системе счисления нужно знать таблицы сложения и умножения шестидесятеричных чисел. Каждая таблица очень большая, она размером 60*60, мы то обычную таблицу умножения еле запомнили, а уж выучить шестидесятеричную таблицу нам будет ещё гораздо сложнее. Как же быть? Можно решать эти задачи в десятичной системе счисления, а потом результат перевести в шестидесятеричную.
45 минут=0*3600+45*60+0= 2700 секунд
2700*10=27000 секунд потребуется для выпечки 10 пирогов.
27000/60=450 (остаток 0)
7/60=0 (остаток 7) Получилось 07:30:00
IV – Десятичная система счисления
Представление чисел с помощью арабских цифр – самая распространённая позиционная система счисления, она называется “десятичной системой счисления”. Десятичной она называется потому, что использует десять цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Десятичная система счисления – наиболее известное достижение индийской математики (595год). Система с основанием 10 проникла по караванным путям из Индии во многие области Ближнего Востока. Постепенно эту систему всё шире стали применять в арабском мире, хотя одновременно в ходу оставались и другие системы. “Книга абака” Леонардо Пизанского (1202 год) была одним из источников для проникновения индийско-арабской системы нумерации в Западную Европу. Эта книга была грандиозным по тем временам трудом, в печатном виде она насчитывала 460 страниц. Её автор известен ещё и под именем Фибоначчи. Его книга представляла математическую энциклопедию своего времени. Десятичная система получила распространение и признание в Европе только в эпоху Возрождения.
V – Другие системы счисления
Двоично-десятичная система счисления. В такой системе каждая десятичная цифра кодируется определённой комбинацией цифр двоичной системы. Обозначение каждой десятичной цифры называется тетрадой. Пример:
Пятеричная система счисления – Первые математики умели считать лишь по пальцам одной руки, а если предметов было больше, то говорили так: “пять +один” и т.д. Иногда за основу принимали число 20 – число пальцев на руках и ногах. Из 307 систем счисления первобытных американских народов 146 были десятичными, 106 – пятеричными и десятичными. В более характерной форме система с основанием 20 существовала у майя в Мексике и у кельтов в Европе.
VI – Перевод из одной системы в другую
Связаны ли системы счисления между собой? Возможно, ли перевести число из одной системы в другую? Существует два основных правила перевода из одной системы в другую:
Перевод из любой другой в десятичную систему осуществляется по формулам:
110012 – 1*2 4 +1*2 3 +0*2 2 +0*2 1 +1*2 0 =1*16+1*8+0*4+0*2+ 1*1=2510
Перевод числа из десятичной системы в систему с любым основанием осуществляется по алгоритму:
2510 перевести в число в двоичной системе
1/2=0 (остаток 1) Получили число 110012
2510 перевести в число в троичной системе
2/3=0 (остаток 2) Получили 2213
2510 перевести в число в восьмеричной системе
3/8=0 (остаток 3) Получили 318
После представления результатов работы творческих групп были оценены все системы счисления по указанным в начале критериям и все пришли к выводу, что в результате исторического развития математики самая удобная система (десятичная) стала самой распространённой. При этом были горячие сторонники двоичной системы, считавшие, что она очень важна для электроники.
Закончен урок был синквейном.
Система счисления – удобная, быстрая, помогает, считает, записывает
“Счёт и вычисления – основа порядка в голове” (И. Песталоцци)
Урок для учащихся 5-го класса «Системы счисления»
Разделы: Математика
С 1992 года в нашей школе прошла апробацию и успешно утвердилась технология развивающего обучения «Математика. Психология. Интеллект», разработанная группой учёных под руководством профессора Томского государственного педагогического университета Э.Г. Гельфман. Данная технология обучения является обогащающей моделью, которая предполагает ориентацию на актуализацию и наращивание индивидуальных интеллектуальных возможностей каждого школьника, даёт возможность получать глубокие и прочные знания по математике, формирует такие интеллектуальные базовые качества, как критичность, любознательность, самоконтроль, дисциплину. Именно поэтому с 1999 года по 2007 год я работала по программе «МПИ».
Курс математики в 5 классе начинается с изучения систем счисления. Освоить ребятам этот материал помогают сказочные герои из книги финской писательницы Туве Янсон «Шляпа волшебника»: Муми-семейство: мама, папа и сын Муми-тролль, Снусмумрик, Снорк и его сестра фрёкен Снорк, Хемуль, Снифф, Ондатр, Тофсла и Вифсла. Самое интересное, что Снусмумрик шестипалый, у Тофслы и Вифслы – по три пальца, у снорков – на каждой лапке по четыре пальчика, а у мумии-троллей – по пять пальцев. Поэтому материал «Системы счисления» вводится после изучения четырёх глав учебника, когда дети имеют представление о различных системах счисления.
Нужно отметить, что данный материал будет интересен и детям и родителям, которые не встречались с этой темой в традиционной программе обучения.
Я – Жданова Светлана Михайловна.
Мне сейчас 120 лет,
Вышла замуж я в 100 лет,
Когда мужу было 110 лет.
Через год родилась дочка.
Растёт, радует нас – ей 14 сейчас!
Вы задачку разгадайте,
И ответ быстрее дайте:
Как в 100 лет – замуж выходить,
Да ещё дитя родить?
— Ребята! Может ли быть такое? Может я неправильно посчитала? Сейчас мы вместе попытаемся ответить на этот вопрос. Я предлагаю вам измерить длину стола любым предметом, который вам нравится: очками, ручкой, сотовым телефоном.
Ребята измеряют длину стола предметами, которые у них есть в данный момент.
— Ребята, а почему у вас получился разный результат?
— Потому, что измеряли различными предметами.
— Правильно. Сейчас каждый из вас шёл своим путём познания. С древних времён людям требовалось пересчитать предметы, скот, рыбу. Их сопоставляли с известными предметами, частями тела. А если у вас нет никаких предметов под рукой, чем тогда измерять?
— Правильно. Предлагаю вам измерить длину стола в пальцах. Сначала используем 10 пальцев, затем 5 пальцев.
Ребята измеряют длину стола, используя 10 пальцев (две ладони), затем 5 пальцев (одна ладонь).
— Мы заметили, что у всех почти один результат! С помощью каких символов можно выразить этот результат?
— Система, которая записывается с помощью 10 знаков (десятичная) создавалась в течение ряда столетий, как результат творчества многих народов. Такая система называется позиционной, потому, что позиция цифр строго определена. С помощью десяти знаков систему обосновал в 9 веке узбек Магомет. Она была написана на арабском языке. Поэтому её назвали арабской. У нас она появилась в 13 веке. У англичан осталась 12-ричная система. А, мы, встречаемся с 12-ричной системой счисления?
— Год состоит из 12 месяцев.
— Правильно. Дюжина (12 предметов) была удобна тем, что её легко было разделить на две, три, четыре и шесть равных частей. До сих пор некоторые вещи (вилки, ножи, носовые платки) считают дюжинами. А какие ещё встречаются системы счисления?
— Двоичная. От того, что 2 глаза у человека и животных, 2 крыла у птиц.
— 7-ричная. Семь дней недели.
— Правильно. Чисел, больших 6, не применяли и говорили «много». В русском языке во многих пословицах и поговорках слово «семь» употребляется в значении «много»:
— А ещё существует 20-ричная система счисления. В теплых странах, где люди ходили босиком, для счёта применялись не только пальцы рук, но и пальцы ног. Получался счёт двадцатками. Так считали некоторые африканские и американские народы.
Самая старейшая система счисления – 60-ричная. Приблизительно 5 тысяч лет назад в некоторых странах Востока считали кучками по 60 предметов. Следы такой системы счисления сохранились до сих пор, и сейчас мы делим час на 60 минут, а минуту на 60 секунд.
Оказывается, сами того не замечая, мы пользуемся различными системами счисления.
Предлагаю решить задачи.
На юбилей приглашены 24-е человека. Сколько столовых наборов понадобится, если в каждом наборе по дюжине? Ответ: 2 набора. Какая система счисления используется? Ответ: 12-ричная.
Сколько часов в трёх сутках? Ответ: 3 * 24часа = 72 часа. Какая система счисления используется? Ответ: 24-ричная.
Часто говорят: «Съесть пуд соли» Сколько это килограмм? Ответ: 16 кг. Какая система счисления используется? Ответ: 16-ричная.
Рождественские каникулы продлятся две недели. Сколько это дней? Ответ: 14 дней. Какая система счисления используется? Ответ: 7-ричная.
Поиграем в игру «Атомы – молекулы» и посмотрим, как работает система счисления в химии.
Я называю число «2». Ребята группируются по два человека, получаем 5 групп и один человек остаётся без пары.
Я называю число «5». Ребята группируются по 5 человек, получаем две группы и один человек остаётся без пары.
Я называю число «10». Ребята группируются по 10 человек, получаем одну группу и один человек остаётся без пары.
Во время проведения физминутки, вы группировались по несколько человек. В математике это называется связать в пучок. Пучок показывает систему счисления. Если в пучке 10, то десятичная система счисления; если 2,то двоичная система счисления; если 5, то пятеричная система счисления. В двоичной системе счисления число «11» записывается так: 10112. В пятеричной системе счисления число «11» записывается так: 215. В десятичной системе счисления число «11» записывается так: 1110.
Возникают ситуации, когда из одной системы надо перейти к другой. Предлагаю всем присутствующим посчитать зарплату родителей в американских долларах, китайских юанях.
Пифагорейцы говорили «Всё есть число», подчёркивая необычайно важную роль чисел в практической деятельности.
Основные достоинства любой позиционной системы счисления – простота выполнения арифметических операций и ограниченное количество символов (цифр), необходимых для записи любых чисел.
А теперь пришло время ответить на вопрос, поставленный в начале.
Мне сейчас 120 лет,
Вышла замуж я в 100 лет,
Когда мужу было 110 лет.
Через год родилась дочка.
Растёт, радует нас – ей 14 сейчас!
Вы задачку разгадайте,
И ответ быстрее дайте:
Как в 100 лет – замуж выходить,
Да ещё дитя родить?
Я закодировала свои данные в 5-ричной системе счисления. На самом деле моей дочери 9 лет. Как же так получается? Рассмотрим 9 пальцев. Сгруппируем их по 5, получаем один пучок (группу из 5 человек) и 4 пальца. В пятеричной системе счисления число «9» записывается так: 145.
Ребята путём простых вычислений разгадывают загадку.
Ответ: мне сейчас 35 лет. Вышла замуж в 25 лет, мужу было 30 лет.
Основы систем счисления
Изучая кодировки, я понял, что недостаточно хорошо понимаю системы счислений. Тем не менее, часто использовал 2-, 8-, 10-, 16-ю системы, переводил одну в другую, но делалось все на “автомате”. Прочитав множество публикаций, я был удивлен отсутствием единой, написанной простым языком, статьи по столь базовому материалу. Именно поэтому решил написать свою, в которой постарался доступно и по порядку изложить основы систем счисления.
Введение
Система счисления — это способ записи (представления) чисел.
Что под этим подразумевается? Например, вы видите перед собой несколько деревьев. Ваша задача — их посчитать. Для этого можно — загибать пальцы, делать зарубки на камне (одно дерево — один палец\зарубка) или сопоставить 10 деревьям какой-нибудь предмет, например, камень, а единичному экземпляру — палочку и выкладывать их на землю по мере подсчета. В первом случае число представляется, как строка из загнутых пальцев или зарубок, во втором — композиция камней и палочек, где слева — камни, а справа — палочки
Системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные, а позиционные, в свою очередь, — на однородные и смешанные.
Непозиционная — самая древняя, в ней каждая цифра числа имеет величину, не зависящую от её позиции (разряда). То есть, если у вас 5 черточек — то число тоже равно 5, поскольку каждой черточке, независимо от её места в строке, соответствует всего 1 один предмет.
Позиционная система — значение каждой цифры зависит от её позиции (разряда) в числе. Например, привычная для нас 10-я система счисления — позиционная. Рассмотрим число 453. Цифра 4 обозначает количество сотен и соответствует числу 400, 5 — кол-во десяток и аналогично значению 50, а 3 — единиц и значению 3. Как видим — чем больше разряд — тем значение выше. Итоговое число можно представить, как сумму 400+50+3=453.
Однородная система — для всех разрядов (позиций) числа набор допустимых символов (цифр) одинаков. В качестве примера возьмем упоминавшуюся ранее 10-ю систему. При записи числа в однородной 10-й системе вы можете использовать в каждом разряде исключительно одну цифру от 0 до 9, таким образом, допускается число 450 (1-й разряд — 0, 2-й — 5, 3-й — 4), а 4F5 — нет, поскольку символ F не входит в набор цифр от 0 до 9.
Смешанная система — в каждом разряде (позиции) числа набор допустимых символов (цифр) может отличаться от наборов других разрядов. Яркий пример — система измерения времени. В разряде секунд и минут возможно 60 различных символов (от «00» до «59»), в разряде часов – 24 разных символа (от «00» до «23»), в разряде суток – 365 и т. д.
Непозиционные системы
Как только люди научились считать — возникла потребность записи чисел. В начале все было просто — зарубка или черточка на какой-нибудь поверхности соответствовала одному предмету, например, одному фрукту. Так появилась первая система счисления — единичная.
Единичная система счисления
Число в этой системе счисления представляет собой строку из черточек (палочек), количество которых равно значению данного числа. Таким образом, урожай из 100 фиников будет равен числу, состоящему из 100 черточек.
Но эта система обладает явными неудобствами — чем больше число — тем длиннее строка из палочек. Помимо этого, можно легко ошибиться при записи числа, добавив случайно лишнюю палочку или, наоборот, не дописав.
Для удобства, люди стали группировать палочки по 3, 5, 10 штук. При этом, каждой группе соответствовал определенный знак или предмет. Изначально для подсчета использовались пальцы рук, поэтому первые знаки появились для групп из 5 и 10 штук (единиц). Все это позволило создать более удобные системы записи чисел.
Древнеегипетская десятичная система
Почему она называется десятичной? Как писалось выше — люди стали группировать символы. В Египте — выбрали группировку по 10, оставив без изменений цифру “1”. В данном случае, число 10 называется основанием десятичной системы счисления, а каждый символ — представление числа 10 в какой-то степени.
Числа в древнеегипетской системе счисления записывались, как комбинация этих
символов, каждый из которых повторялся не более девяти раз. Итоговое значение равнялось сумме элементов числа. Стоит отметить, что такой способ получения значения свойственен каждой непозиционной системе счисления. Примером может служить число 345:
Вавилонская шестидесятеричная система
В отличии от египетской, в вавилонской системе использовалось всего 2 символа: “прямой” клин — для обозначения единиц и “лежачий” — для десятков. Чтобы определить значение числа необходимо изображение числа разбить на разряды справа налево. Новый разряд начинается с появления прямого клина после лежачего. В качестве примера возьмем число 32: 
Число 60 и все его степени так же обозначаются прямым клином, что и “1”. Поэтому вавилонская система счисления получила название шестидесятеричной.
Все числа от 1 до 59 вавилоняне записывали в десятичной непозиционной системе, а большие значения — в позиционной с основанием 60. Число 92: 
Запись числа была неоднозначной, поскольку не существовало цифры обозначающей ноль. Представление числа 92 могло обозначать не только 92=60+32, но и, например, 3632=3600+32. Для определения абсолютного значения числа был введен специальный символ для обозначения пропущенного шестидесятеричного разряда, что соответствует появлению цифры 0 в записи десятичного числа: 
Теперь число 3632 следует записывать, как:
Шестидесятеричная вавилонская система — первая система счисления, частично основанная на позиционном принципе. Данная система счисления используется и сегодня, например, при определении времени — час состоит из 60 минут, а минута из 60 секунд.
Римская система
Римская система не сильно отличается от египетской. В ней для обозначения чисел 1, 5, 10, 50, 100, 500 и 1000 используются заглавные латинские буквы I, V, X, L, C, D и M соответственно. Число в римской системе счисления — это набор стоящих подряд цифр.
Позиционные системы счисления
Как упоминалось выше — первые предпосылки к появлению позиционной системы возникли в древнем Вавилоне. В Индии система приняла форму позиционной десятичной нумерации с применением нуля, а у индусов эту систему чисел заимствовали арабы, от которых её переняли европейцы. По каким-то причинам, в Европе за этой системой закрепилось название “арабская”.
Десятичная система счисления
Это одна из самых распространенных систем счисления. Именно её мы используем, когда называем цену товара и произносим номер автобуса. В каждом разряде (позиции) может использоваться только одна цифра из диапазона от 0 до 9. Основанием системы является число 10.
Для примера возьмем число 503. Если бы это число было записано в непозиционной системе, то его значение равнялось 5+0+3 = 8. Но у нас — позиционная система и значит каждую цифру числа необходимо умножить на основание системы, в данном случае число “10”, возведенное в степень, равную номеру разряда. Получается, значение равно 5*10 2 + 0*10 1 + 3*10 0 = 500+0+3 = 503. Чтобы избежать путаницы при одновременной работе с несколькими системами счисления основание указывается в качестве нижнего индекса. Таким образом, 503 = 50310.
Помимо десятичной системы, отдельного внимания заслуживают 2-, 8-, 16-ая системы.
Двоичная система счисления
Эта система, в основном, используется в вычислительной технике. Почему не стали использовать привычную нам 10-ю? Первую вычислительную машину создал Блез Паскаль, использовавший в ней десятичную систему, которая оказалась неудобной в современных электронных машинах, поскольку требовалось производство устройств, способных работать в 10 состояниях, что увеличивало их цену и итоговые размеры машины. Этих недостатков лишены элементы, работающие в 2-ой системе. Тем не менее, рассматриваемая система была создана за долго до изобретения вычислительных машин и уходит “корнями” в цивилизацию Инков, где использовались кипу — сложные верёвочные сплетения и узелки.
Двоичная позиционная система счисления имеет основание 2 и использует для записи числа 2 символа (цифры): 0 и 1. В каждом разряде допустима только одна цифра — либо 0, либо 1.
Примером может служить число 101. Оно аналогично числу 5 в десятичной системе счисления. Для того, чтобы перевести из 2-й в 10-ю необходимо умножить каждую цифру двоичного числа на основание “2”, возведенное в степень, равную разряду. Таким образом, число 1012 = 1*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 = 4+0+1 = 510.
Хорошо, для машин 2-я система счисления удобнее, но мы ведь часто видим, используем на компьютере числа в 10-й системе. Как же тогда машина определяет какую цифру вводит пользователь? Как переводит число из одной системы в другую, ведь в её распоряжении всего 2 символа — 0 и 1?
Чтобы компьютер мог работать с двоичными числами (кодами), необходимо чтобы они где-то хранились. Для хранения каждой отдельной цифры применяется триггер, представляющий собой электронную схему. Он может находится в 2-х состояниях, одно из которых соответствует нулю, другое — единице. Для запоминания отдельного числа используется регистр — группа триггеров, число которых соответствует количеству разрядов в двоичном числе. А совокупность регистров — это оперативная память. Число, содержащееся в регистре — машинное слово. Арифметические и логические операции со словами осуществляет арифметико-логическое устройство (АЛУ). Для упрощения доступа к регистрам их нумеруют. Номер называется адресом регистра. Например, если необходимо сложить 2 числа — достаточно указать номера ячеек (регистров), в которых они находятся, а не сами числа. Адреса записываются в 8- и 16-ричной системах (о них будет рассказано ниже), поскольку переход от них к двоичной системе и обратно осуществляется достаточно просто. Для перевода из 2-й в 8-ю число необходимо разбить на группы по 3 разряда справа налево, а для перехода к 16-ой — по 4. Если в крайней левой группе цифр не достает разрядов, то они заполняются слева нулями, которые называются ведущими. В качестве примера возьмем число 1011002. В восьмеричной — это 101 100 = 548, а в шестнадцатеричной — 0010 1100 = 2С16. Отлично, но почему на экране мы видим десятичные числа и буквы? При нажатии на клавишу в компьютер передаётся определённая последовательность электрических импульсов, причём каждому символу соответствует своя последовательность электрических импульсов (нулей и единиц). Программа драйвер клавиатуры и экрана обращается к кодовой таблице символов (например, Unicode, позволяющая закодировать 65536 символов), определяет какому символу соответствует полученный код и отображает его на экране. Таким образом, тексты и числа хранятся в памяти компьютера в двоичном коде, а программным способом преобразуются в изображения на экране.
Восьмеричная система счисления
8-я система счисления, как и двоичная, часто применяется в цифровой технике. Имеет основание 8 и использует для записи числа цифры от 0 до 7.
Шестнадцатеричная система счисления
Шестнадцатеричная система широко используется в современных компьютерах, например при помощи неё указывается цвет: #FFFFFF — белый цвет. Рассматриваемая система имеет основание 16 и использует для записи числа: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B. C, D, E, F, где буквы равны 10, 11, 12, 13, 14, 15 соответственно.
Помимо рассмотренных позиционных систем счисления, существуют и другие, например:
1) Троичная
2) Четверичная
3) Двенадцатеричная
Позиционные системы подразделяются на однородные и смешанные.
Однородные позиционные системы счисления
Определение, данное в начале статьи, достаточно полно описывает однородные системы, поэтому уточнение — излишне.
Смешанные системы счисления
К уже приведенному определению можно добавить теорему: “если P=Q n (P,Q,n – целые положительные числа, при этом P и Q — основания), то запись любого числа в смешанной (P-Q)-ой системе счисления тождественно совпадает с записью этого же числа в системе счисления с основанием Q.”
Смешанными системами счисления также являются, например:
1) Факториальная
2) Фибоначчиева
Перевод из одной системы счисления в другую
Иногда требуется преобразовать число из одной системы счисления в другую, поэтому рассмотрим способы перевода между различными системами.
Преобразование в десятичную систему счисления
Пример: 1012 = 1*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 = 4+0+1 = 510
Преобразование из десятичной системы счисления в другие
Записав все остатки снизу вверх, получаем итоговое число 17. Следовательно, 1510 = 178.
Преобразование из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную системы
В качестве примера возьмем число 10012: 10012 = 001 001 = (0*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 ) (0*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 ) = (0+0+1) (0+0+1) = 118
Для перевода в шестнадцатеричную — разбиваем двоичное число на группы по 4 цифры справа налево, затем — аналогично преобразованию из 2-й в 8-ю.
Преобразование из восьмеричной и шестнадцатеричной систем в двоичную
Перевод из восьмеричной в двоичную — преобразуем каждый разряд восьмеричного числа в двоичное 3-х разрядное число делением на 2 (более подробно о делении см. выше пункт “Преобразование из десятичной системы счисления в другие”), недостающие крайние разряды заполним ведущими нулями.
Для примера рассмотрим число 458: 45 = (100) (101) = 1001012
Перевод из 16-ой в 2-ю — преобразуем каждый разряд шестнадцатеричного числа в двоичное 4-х разрядное число делением на 2, недостающие крайние разряды заполняем ведущими нулями.
Преобразование дробной части любой системы счисления в десятичную
Преобразование осуществляется также, как и для целых частей, за исключением того, что цифры числа умножаются на основание в степени “-n”, где n начинается от 1.
Преобразование дробной части двоичной системы в 8- и 16-ую
Перевод дробной части осуществляется также, как и для целых частей числа, за тем лишь исключением, что разбивка на группы по 3 и 4 цифры идёт вправо от десятичной запятой, недостающие разряды дополняются нулями справа.
Пример: 1001,012 = 001 001, 010 = (0*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 ) (0*2 2 + 0*2 1 + 1*2 0 ), (0*2 2 + 1*2 1 + 0*2 0 ) = (0+0+1) (0+0+1), (0+2+0) = 11,28
Преобразование дробной части десятичной системы в любую другую
Для перевода дробной части числа в другие системы счисления нужно обратить целую часть в ноль и начать умножение получившегося числа на основание системы, в которую нужно перевести. Если в результате умножения будут снова появляться целые части, их нужно повторно обращать в ноль, предварительно запомнив (записав) значение получившейся целой части. Операция заканчивается, когда дробная часть полностью обратится в нуль.
Для примера переведем 10,62510 в двоичную систему:
0,625*2 = 1,25
0,250*2 = 0,5
0,5*2 = 1,0
Записав все остатки сверху вниз, получаем 10,62510 = (1010), (101) = 1010,1012