Множество целых чисел, представимых в памяти ЭВМ, ограничено. Диапазон значений зависит от размера ячеек памяти, используемых для их хранения.

Так в n-разрядной ячейке может храниться 2ⁿ различных значений целых чисел. Так в 8-разрядной ячейке может храниться 2⁸=256 различных значений, в 16-разрядной - 2¹⁶=65536 различных значений.

Целые числа могут представляться в компьютере без знака и со знаком.

Целые числа без знака. Обычно занимают в памяти компьютера один или два байта. Максимальное значение целого числа без знака (положительного числа) достигается в случае, когда во всех ячейках хранятся единицы.

Для n-разрядного представления оно будет равно . Для 8-разрядной ячейки максимальное значение целого положительного числа достигается в случае, когда во всех ячейках хранятся единицы и равно . Минимальное число соответствует восьми нулям, хранящимся в восьми битах ячейки памяти, и равно нулю. Следовательно, в 8-разрядной ячейке диапазон изменения целых чисел без знака: от 0 до 255. В 16-разрядной ячейке - от 0 до 65535 (всего 65536 значений).

Так, число 11100001₂ будет храниться в 8-разрядной ячейке памяти следующим образом:

В 16-разрядном представлении число 2006₁₀=11111010110₂ будет храниться следующим образом:

Итак, чтобы получить внутреннее представление целого числа без знака А, хранящегося в n-разрядном машинном слове, необходимо:

1) перевести число А в двоичную систему счисления;

2) полученный результат дополнить слева незначащими нулями до n разрядов.

Целые числа со знаком: прямой, обратный и дополнительный коды. Целые числа со знаком обычно занимают в памяти компьютера один, два или четыре байта. Для хранения целых чисел со знаком старший (левый) разряд в машинном слове отводится под знак числа (если число положительное, то в знаковый разряд записывается ноль, если число отрицательное - единица). Ровно половина из всех 2ⁿ чисел будут отрицательными; учитывая необходимость нулевого значения, положительных будет на единицу меньше.

Максимальное положительное число (с учетом выделения одного разряда на знак) для целых чисел со знаком в n-разрядном представлении равно . Минимальное отрицательное число (с учетом выделения одного разряда на знак) для целых чисел со знаком в n-разрядном представлении равно - .

Диапазоны значений целых чисел со знаком:

в 8-разрядной ячейке: от - 128 до 127;

в 16-разрядной ячейке: от - 32 768 до 32 767;

в 32-разрядной ячейке: от - 2 147 483 648 до 2 147 483 647.

Для представления отрицательного числа используется дополнительный код. Дополнительный код положительного числа совпадает с его прямым кодом.

Прямой код целого положительного числа может быть получен следующим образом: число переводится в двоичную систему счисления, а затем его двоичную запись слева дополняют необходимым количеством нулей в соответствии с разрядностью машинного слова. Например, прямой код числа 37₁₀=100101₂ в 16-разрядной ячейке будет иметь вид 0000000000100101.

Для записи внутреннего представления целого число со знаком (-А) необходимо:

1) модуль числа записать в прямом коде в n двоичных разрядах;

2) получить обратный код числа, для этого значения всех бит инвертировать - все единицы заменить на нули и все нули заменить на единицы);

3) к полученному обратному коду прибавить единицу. Получим дополнительный код целого числа со знаком.

Например, внутреннее представление целого отрицательного числа - 1607 в 16-разрядной ячейке запишется следующим образом: 1111 1001 1011 1001. Так как:

1) а) Ѕ-1607Ѕ=1607₁₀=11001000111₂

б) прямой код в 16-разрядной ячейке:

0000 0110 0100 0111

2) обратный код:

1111 1001 1011 1000

3) дополнительный код (результат прибавления 1):

1111 1001 1011 1001 - это внутренне двоичное представление числа (-1607).

эмулятор массив плавающая точка

2. Практическая разработка

2.1 Блок-схема алгоритма с поясняющим текстом

При запуске программы, на экране Монитора выводятся следующие данные:

3. Описание средств вычислительной техники

Программный продукт "Эмулятор СМ-1800" позволяет полностью эмулировать работу микроЭВМ СМ-1800 на персональном компьютере. Сразу после запуска на экране появляются четыре основных окна: видеотерминал алфавитно-цифровой (ВТА 2000-30), пульт контроля и управления (ПКУ), клавиатура и главное меню. При необходимости можно не отображать ненужные окна.

Центральный процессор и шины СМ-1800 работают на частоте 2 МГц.

ЦП имеет 8 внутренних 8-битных регистров, понимает около 250 различных команд, может адресовать 65536 байт оперативной памяти и 256 портов ввода-вывода, имеет 8-уровневую систему приоритетных прерываний.

К внешней шине подключены устройства: дисковод (8 дюймов, ёмкость дискеты 160 Кб:), печатающее устройство (на бесконечной бумаге), и другие.

Вся информация выводится на видеотерминал ВТА в текстовом виде (чёрно-зелёный шрифт, 127 знаков, размер экрана 80х24 символа).

Терминал "общается" с системой через интерфейс И41 (7-битный).

Основной орган управления - стандартная клавиатура СМ-1800 - имеет несколько режимов работы, поддерживает 2 кодировки (JCUKEN/ЙЦУКЕН).

Еще один орган управления - это выносной пульт ПКУ с элементами коммутации и индикации. Он позволяет выполнять ЛЮБЫЕ операции с памятью, портами ввода-вывода, позволяет управлять работой центрального процессора (останавливать, трассировать шины адреса и данных, выполнять машинные инструкции с остановами между циклами ЦП, и т.д.).

Все остальные модули скрыты внутри системного блока СМ-1800 и доступны программно, а именно:

Модуль программируемого таймера (минимальный фиксируемый интервал - 1 МГц) Модуль системного контроля, Модуль оперативной памяти 64Кб (МОЗ), Модуль теневой оперативной памяти 3Кб + системное ПЗУ 2Кб, Порты ввода 00h, 01h, и другие, Порты вывода 00h, 01h, 03h, и другие, Система обработки приоритетных прерываний, В ПЗУ СМ-1800 зашита операционная система СПО МОНИТОР 1.3 (MONID 1.3).

Именно она получает управление после запуска СМ-1800.

При разработке программы был использован персональный компьютер со следующими техническими характеристиками:

Тип процессора:

Intel® Core™ I3CPU M370 @ 2.4GHZ

Скорость процессора:

2,02 ГГЦ

Объем оперативной памяти:

8 ГБ

Видеокарта:

NVidia GeForce GT 415M

Память видеокарты:

1 ГБ

Стандартное программное обеспечение:

Операционная система:

Windows 2.6.2.9200 (Windows 8.1)

Microsoft Office 2013

Практическая разработка данного курсового проекта выполнялась на эмуляторе микро-ЭВМ СМ-1800 v3.02.

Вывод