Вся информация, хранящаяся в ЗУ УВК, подразделяется на программы, содержащие сведения о требуемых операциях, и операнды, т. е. данные, с которыми производятся эти операции. Основной объем операндов составляет числовая информация.
Для записи чисел в ЭВМ используется двоичная система счисления, при которой используются две цифры — 0 и 1. Говорят, что элементарная ячейка памяти ЭВМ, в которой можно разместить один разряд (цифру) двоичного числа, содержит один бит информации. Бит представляет собой очень малую единицу, например для записи числа 16 требуется 4 бита, а 1024 — 10 бит), поэтому часто рассматривают другую единицу — байт, который равен восьми битам (т. е это информация, которая содержится в восьмиразрядном двоичном числе).
Рис 12 3 Представление чисел в УВК
а — целые, б — вещественные; в — специальный формат
Основной единицей информации, которой оперирует ЭВМ, является слово. В мини-ЭВМ, используемых в УВК, в одном слове содержится 16 двоичных разрядов (2 байта). Объем памяти ОЗУ обычно измеряется в килословах (ксловах). В одном килослове содержится 1024=210 слов, т. е если ОЗУ имеет, например, емкость в 4 кслов, это означает, что в нем можно разместить 4096 шестнадцатиразрядных двоичных чисел Соответственно один килобайт (кбайт) равен 1024 байтам Емкость ВЗУ обычно измеряется в мегабайтах (Мбайт); один мегабайт равен 106 байтам.
Числовая информация может быть представлена в УВК в форматах целых, вещественных чисел и в специальных форматах
При записи в формате целых чисел под число отводится одно шестнадцатиразрядное слово (2 байта). Один разряд отводится под знак числа, а остальные 15 — под его значение (рис. 12.3,а) В пятнадцати разрядах можно записать максимальное положительное двоичное число, равное
Таким образом, положительные числа (они содержат 0 в знаковом разряде) могут быть представлены в диапазоне 0<N< <32 767.
Запись положительных чисел производится в прямом коде. Отрицательные числа (они содержат единицу в знаковом разряде) представляются в ЭВМ в дополнительном коде. Для получения дополнительного кода следует все единицы в записи двоичного числа заменить нулями, нули — единицами и к полученному результату прибавить 1.
При использовании дополнительного кода в формате целых чисел могут быть записаны значения, лежащие в диапазоне — 32 768<7V<32 767.
В больших вычислительных машинах серии ЕС ЭВМ принято, что одно слово содержит 4 байта В настоящем пособии рассмотрены только управляющие ЭВМ серии М-7000 и СМ ЭВМ.
Это диапазон недостаточен для проведения многих расчетов, кроме того, многие величины выражаются не только целыми, но и дробными значениями Поэтому в ЭВМ также широко используют формат вещественных чисел. В этом формате число записывается в виде
А=±М-2±р,
где М — мантисса числа; Р — порядок.
При записи в памяти ЭВМ под вещественное число отводится 2 слова (4 байта) (рис. 12 3,6). Из них 3 байта отводятся для записи мантиссы М (один разряд под знак и 23 — под значение мантиссы), а один байт — для записи порядка Р (один разряд — знак порядка, 7 — значение). Предполагается, что мантисса записана в виде двоичной дроби с запятой, стоящей перед левым разрядом (т. е М<1) В памяти ЭВМ вещественные числа хранятся в нормализованном виде, при котором абсолютное значение мантиссы удовлетворяет условию 0,5< |М | < 1,0
Нормализацию всегда можно произвести, изменяя значение порядка Р Порядок Р записывается как целое семиразрядное число и может изменяться в. диапазоне—128<Р<127
Таким образом, при записи как положительных, так и отрицательных чисел число Л, записанное в вещественном формате, может меняться в диапазоне 0,5-2+128< | А | <1-2+27 или 1,5-10+39< < \А | <1,7* 10+38.
Такой диапазон обычно достаточен для проведения любых расчетов Следует, однако, указать, что точность записи мантиссы (23 двоичных разряда, что приблизительно соответствует семи десятичным) не всегда достаточна. Поэтому в необходимых случаях прибегают к формату вещественных чисел двойной точности, в котором одному числу отводится три слова. Дополнительные 16 разрядов отводятся под мантиссу, которая имеет, таким образом, 39 разрядов (что приблизительно соответствует 12 десятичным).
В программах, по которым совершаются операции над числами, указывается, в каком формате они записаны. Поэтому в зависимости от указанного формата программа выбирает из памяти одно, два или три слова, описывающие данное число, и проводит с ними операции по правилам действий с целыми, вещественными или вещественными с двойной точностью числами. Кроме чисел в ЭВМ необходимо хранить символьную информацию, например тексты, выдаваемые на экран ЭЛИ или на печатающие устройства. Для хранения одного символа отводится один байт (т е. в одном слове содержится два символа). С помощью 8 разрядов можно закодировать 2+8 = 256 различных символов, этого достаточно, чтобы кодировать русские и латинские буквы, десятичные цифры и спецсимволы (плюс, минус, скобки, знаки препинания и т. п.)
