Basis
(Zusätzlich)
Die Basis oder Grundzahl b des Stellenwertsystems legt den Faktor fest, um den der Stellenwert von Stelle zu Stelle größer wird, angefangen mit dem Stellenwert eins auf der niederwertigsten Stelle einer natürlichen Zahl.
Umrechnung Basis 10 (dezimal) zu Basis 2 (binär bzw. dual) (nach dem Komma)
(Übungsblatt 1 & 2)
1) Zahl multiplizieren mit 2, Ziffer vor dem Komma notieren,
2) Zahl hinter dem Komma multiplizieren mit 2, Ziffer vor dem Komma notieren
3) solange wiederholen, bis Zahl nach dem Komma 0 ist, oder die Rechnungen sich wiederholen.
Beispiel:
0,375 Basis 10
Schritt 1) 0,375x2 = 0,75
Schritt 2) 0,75 = 1,5
Schritt 3) 0,5 = 1,0
-> 0,011 Basis 2
Umrechnung Basis 10 (dezimal) zu Basis 2 (binär bzw. dual) (vor dem Komma)
1) Die Zahl durch 2 teilen, Rest notieren
2) Ergebnis durch 2 teilen, Rest notieren
3) zweiten Schritt solange wiederholen, wie die Zahl größer 0 ist
4) Rest in umgegekehrter Reinfolge ist die Binärzahl
Multiplizieren - b-adisches Zahlensystem
TBD
1) schreibe beide Zahlen mit * hintereinander
2) arbeite die hintere Zahl stellenweise von rechts nach links wie folgt ab (schreibe die dabei entstehenden Ergebnisse in eine Zeile von rechts nach links und rücke jede Zeile um eine Stelle nach links ein):
a) Multipliziere die aktuell betrachtete Ziffer der hinteren Zahl stellenweise von Rechts nach links mit den Ziffern der vorderen Zahl: dieses Ergebnis sei Produkt
b) Addiere zu produkt einen evtl. Übertrag der vorherigen Stelle
c) schreibe den Rest der ganzzahligen Division von üprodukt mit der Basis B als Ergebnis an die aktuelle Stelle
d) der Übertrag für die nächste Stelle ergibt sich aus dem Ergebnis der ganzzahligen Division von üprodukt mit der Basis B
3) Addiere die im zweiten Schritt erzeugten Zahlen gemäß dem Algoritmus-Schema der Addition
4) Die Stelle des Kommas der Ergebniszahl ergibt sich aus der Summe der Nachkommastellen der beiden multiplizierten Zahlen
Umrechnung Basis 2 (binärzahl) zu Basis 10 (dezimalzahl) (nach dem Komma)
1) Stellen von links nach rechts absteigend durchnummerieren, beginnen mit -1
2) Ziffer der Stelle multiplizieren mit mit Basis hoch Nummer der Stelle
3) für alle Stellen wiederholen
Umrechnung Basis 2 (binärzahl) zu Basis 10 (dezimalzahl) (vor dem Komma)
decimal = d_i x b^i-1
digit d, basis b, Stelle i
0) Stellen von rechts nach links durchnummerieren
1) von Rechts: Ziffer der Stelle multiplizieren mit Basis hoch Anzahl der Stelle (achtung, erste Stelle von rechts ist 0)
2) addition
3) Schritt eins mit nächster Stelle wiederholen, Schritt zwei wiederholen, solange wiederholen, bis alle Stellen berechnet sind
4) Addition durchführen
Beispiel :
1011 Basis 2
Schritt 1) 1x2^0
Schritt 2)+
Schritt 3) 1x2^1 + 0x2^2 + 1x2^3
Schritt 4) =11
Addition zweier Zahlen - b-adisches Zahlensystem
1) schreibe alle Zahlen mit gleicher Stelligkeit untereinander
2) Addiere die einzelnen Stellen von rechts nach links wie folgt:
a) die Summe der aktuell betrachteten Stellen plus der evtl. Übertrag sei stellensumme
b) schreibe den Rest der ganzzahligen Division von stellensumme mit der Basis B als Ergebnis an die aktuell betrachtete Stelle
c) der Übertrag für die nächste Stelle ergibt sich aus dem Ergebnis der ganzzahligen Division von Stellensumme mit der Basis B
Stellenwert der Erfindung des Dezimalsystem
(Übungsblatt 1)
NOCH NACHTRAGEN
Darstellung Zweierkomplement
(Skript)
Wichtig: Im Zweifelsfall ist die Anzahl der Stellen angegeben
Umwandlung Dezimalzahl (Basis 10) oder Binärzahl (Basis 2) zu Zweierkomplement
(Übungsblatt 3)
1) Umwandeln in Binärzahl
2) Wenn negativ: Zahl invertieren
3) 1 addieren
Umwandlung Zweierkomplement zu Binärzahl (Basis 2) und Dezimalzahl (Basis 10)
1) Wenn negativ: 1 addieren
2) invertieren
3) in Dezimalzahl umwandeln
ASCII-Code
• Entwickelt zur Übermittlung und Drucken von Texten
• Enthält 7 Bit (also 128 Zeichen kodierbar)
• v.a. für englischsprachige Texte geeignet
• enthält Klein- und Großbuchstaben, Ziffern und Steuerzeichen, als Tabelle gespeichert
• ersten 3 Bits für Zeile, nachfolgende Bits für Spalte
• mittlerweile 8 Bits genutzt, erstes Bit als Paritätsbit; 0 entspricht gerade Anzahl an einsen
UTF 8 Code
• erweitert ASCII
• umfasst mehr Textzeichen
• enthält mathematische kaufmännische und technische Sonderzeichen
UTF-8 Codierung Darstellung
bei 1 Byte: erstes Bit von links ist eine 0
bei mehr Bytes (maximal 4): erstes Bit von links ist eine 1
folgende Bit so viele 1 anhängen, wie Bytes verwendet werden, mit Abschluss 0.
Nachfolgende Bytes beginnen mit 10 (ersten 2 Bit des Bystes)
Vergleich Festkommadarstellung und Gleitkommadarstellung
• Festkomma bedeutet Komma an fester Steller, d.h. je nach Verteilung der Bits sind keine großen Zahlen darstellbar oder Nachkommaanteile ungenau
• Gleitkommadarstellung
v Vorzeichen(-,+), m Mantisse, B Basis, e Exponent
IEEE Standard (Aufbau)
(Übungsblatt 4)
Umrechnung von IEEE 32 Bit Floating in Dezimal
0) Formel: Vorzeichen S x (1 + Mantisse) x 2^Exponent
1) erstes Bit bestimmt Vorzeichen (0 -> positiv; 1 -> negativ
2) nachfolgenden 8 Bit bestimmt Exponent
2a) in Dezimalzahl umrechnen
2b) normalisieren mit Dezimalzahl -127
3) Stellen der nachfolgende Bits von links absteigend durchnummerieren und wie Nachkommastelle von Binär zu Dezimal berechnen
Umrechnung von Dezimalzahl zu IEEE 32 Bit Floating
1) Zahl in Binärzahl umwandeln
2a) Komma verschieben, sodass nur noch eine Stelle links vor dem Komma ist, Anzahl der verschobenen Stellen ist Exponent
2b) Exponent normalisieren (127+Exponent) und in Binär umwandeln
Wie wird im IEEE-Standard Format die 0 repräsentiert? Welche weiteren Ausnahmen gibt es?
Gleitkommaoperationen
Multiplikation:
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