Вопрос 3. Типы и форматы операндов.

Машинные команды оперируют данными, которые в этом случае принято называть операндами. К наиболее общим (базовым) типам операндов можно отнести: числа, символы и логические данные. Помимо них, ВМ обеспечивает обработку и более сложных информационных единиц: графических изображений, аудио-, видео- и анимационной информации. Такая информация является производной от базовых типов данных и хранится в виде файлов на внешних запоминающих устройствах. Для каждого типа данных в ВМ предусмотрены определенные форматы.

В вычислительной технике приняты две формы представления чисел:

1. С фиксированной точкой (представление в естественной форме), при котором любое число сможет быть представлено в одном из двух вариантов: представление правильных дробей и целых чисел.

Используется при выполнении операций (как правило, арифметических) над целыми числами.

Знак положительного числа кодируется двоичной цифрой 0, а знак отрицательного числа — цифрой 1.

Числам с ФЗ соответствует запись вида A = ±a_n–1... a₁a₀a_–1a_–2... a_–r. Отрицательные числа обычно представляются в дополнительном коде. Разряд кода числа, в котором размещается знак, называется знаковым разрядом кода.

Разряды, где располагаются значащие цифры числа, называются цифровыми разрядами кода. Знаковый разряд размещается левее старшего цифрового разряда. Положение запятой одинаково для всех чисел и в процессе решения задач не меняется. Хотя запятая и фиксируется, в коде числа она никак не выделяется, а только подразумевается.

В общем случае разрядная сетка ВМ для размещения чисел в форме с ФЗ имеет вид, представленный на рис. 1.10, где m разрядов используются для записи целой части числа и r разрядов — для дробной части

Рис. 1.10. Формат представления чисел с фиксированной запятой

2. С плавающей точкой (представление в нормальной форме). В этом случае число представляется в полулогарифмическом виде:

где S – основание системы счисления,

P – показатель степени (порядок),

g – мантисса числа (правильная дробь)

Т.к. в ЦВМ всегда S = 2( в современных компьютерах 16), то этот параметр в представлении опускается (иногда для увеличения диапазона представления принимают S = 2^k, где k – целое число, чаще всего k=4, а S=16). В памяти ВМ число хранится в виде:

р показывает, сколько знаков в целой части.

В современных ЦВМ вместо порядка Р используется – характеристика .

Символьная информация кодируется в соответствии со специальными кодировочными таблицами. Наиболее распространенными из них являются:

Американский стандартный код для обмена информацией ASCII, кодирует первые 128 символов (колы 000-127) 8-ми битного кода, вторые 128 символов (коды 128-255) используются для кодировки национальных алфавитов и специальных символов.

Все символы в Unicode логически разделяют на 17 плоскостей по 65536 (216) кодов в каждой.Плоскость 0 (0000–FFFF): BMP, BasicMultilingualPlane — основная многоязычная плоскость. Эта плоскость охватывает коды большинства основных символов используемых в настоящее время языков. Каждый символ представляется 16-разрядным кодом.

- Плоскость 1 (10000–1FFFF): SMP, SupplementaryMultilingualPlane — дополнительная многоязычная плоскость.

- Плоскость 2 (20000–2FFFF): SIP, SupplementaryIdeographicPlane — дополнительная идеографическая плоскость.

- Плоскости с 3 по 13 (30000–DFFF) пока не используются.
Плоскость 14 (E0000–EFFFF): SSP, SupplementarySpecial-purposePlane — специализированная дополнительная плоскость.

- Плоскость 15 (F0000–FFFFF): PUA, PrivateUseArea — область для частного использования

- Плоскость 16 (100000–10FFFF): PUA, PrivateUseArea — область для частного использования.

Элементом логических данных является логическая (булева) переменная, которая может принимать лишь два значения: «истина» или «ложь». Кодирование логического значения принято осуществлять битом информации: единицей кодируют истинное значение, нулем — ложное. Как правило, в ВМ оперируют наборами логических переменных длиной в машинное слово. Обрабатываются такие слова с помощью команд логических операций (И, ИЛИ, НЕ и т. д.), при этом все биты об-
обрабатываются одинаково, но независимо друг от друга, то есть никаких переносов между разрядами не возникает.

Строки — это непрерывная последовательность битов, байтов, слов или двойных слов.

Битовая строка может начинаться в любой позиции байта и содержать до 232 битов.