32507

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ: «АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА»

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Система счисления это определенный способ представления чисел и соответствующие ему правила действия над числами. Римский способ записи чисел является примером непозиционной системы счисления а арабский это позиционная система счисления. Позиционных систем счисления существует множество и отличаются они друг от друга алфавитом множеством используемых цифр. Размер алфавита число цифр называется основанием системы счисления.

Русский

2013-09-04

63.5 KB

15 чел.

екция №17. Теория и методика обучения информатики,

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ: «АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРА».

Это одна из традиционных тем курса информатики или программирования. Являясь смежной с математикой, данная тема вносит вклад также и в фундаментальное математическое образование школьников.

С методической точки зрения бывает очень эффективным прием, когда учитель подводит учеников к самостоятельному, пусть маленькому, открытию записав числа:

XXX                         333

В римском способе записи чисел значение, которое несет каждая цифра в числе, не зависит от позиции этой цифры. В арабском же способе значение, которое несет каждая цифра в записи числа, зависит не только от того, какая это но и от позиции, которую она занимает в числе.

Система счисления — это определенный способ представления чисел и соответствующие ему правила действия над числами.

Римский способ записи чисел является примером непозиционной системы счисления, а арабский — это позиционная система счисления.

Позиционных систем счисления существует множество, и отличаются они друг от друга алфавитом — множеством используемых цифр. Размер алфавита (число цифр) называется основанием системы счисления.

Основание арабской системы счисления равно десяти, поэтому она называется десятичной.

Следует показать алфавиты различных позиционных систем счисления. Системы с основанием не больше 10 используют только арабские цифры. Если же основание больше 10, то в роли цифр выступают латинские буквы в алфавитном порядке.

Далее нужно научить учеников записывать натуральный чисел в различных позиционных системах. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, ..., 19, 20, ..., 99, 100, 101, …

По такому же принципу строится натуральный ряд и в других темах счисления. 14   24   34, 104, 114, 124, 134, 204, 214.

Наибольший интерес представляет натуральный ряд двоичных чисел:

1,. 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111, 10000, ...

Следует обратить внимание учеников на быстрый рост числа цифр.

Ни в коем случае нельзя называть недесятичные числа так же, как десятичные. Сущность позиционного представления чисел отражается в развернутой форме записи чисел:

5319,12 = 5000 + 300 + 10 + 9 + 0,1 + 0,02 = = 5·103 + 3·102 + 1·101  + 9 ·100 + 1·10-1 + 2·10-2 .   

17538 = 1·103  + 7·102  +5·101 - 3.

Следующий вопрос, изучаемый в этом разделе, — способы перевода чисел из одной системы в другую. Поскольку нам хорошо знакома лишь десятичная арифметика, то любой перевод следует свести к выполнению вычислений над десятичными числами.

Объяснение способов перевода следует начать с перевода десятичных чисел в другие системы счисления:

17538 = (1·103  + 7·102  + 5·101  + 3)8 = (1·83 + 7·82 + 5·81 - 3)10.

17538 = (192 + 448 + 40 + 3)10 = 68310.

Чаще всего развернутую форму числа сразу записывают в десятичной системе: 101101,12 = (1·25  + 0·24  + 1·23  + 1·22 + 0·21  + 1 + + 1·2-1)10 = 32 + 8 + 4 + 1 + 0,5 = 45,510.

Перевод десятичных чисел в другие системы счисления — задача более сложная. Нужно десятичное число разложить в сумму по степеням нового основания n  10. Например, число 8510 по степеням двойки раскладывается так:

8510   = 1·26  + 0·25  + 1·24  + 0·23  + 1·22   + 0·21  + 1 = 10101012.

Многие дробные рациональные десятичные числа в других системах счисления оказываются иррациональными.

Для выполнения вычислений с многозначными числами необходимо знать правила сложения и правила умножения однозначных чисел. Вот эти правила:

0  +  0  =  0

0  x  0  =  0

1  +  0  =  1

1  x  0  =  0

1  +  1  = 10

1  x  1  =  1

Принцип перестановочности сложения и умножения работает во всех системах счисления. Приемы выполнения вычислений с многозначными числами в двоичной системе аналогичны десятичной.

Представление информации, хранящейся в компьютерной памяти в ее истинном двоичном виде весьма громоздко из-за большого количества цифр. Принято использовать восьмеричную или шестнадцатеричную системы счисления.

Существует простая связь между двоичным и шестнадцатеричным  представлением числа.

16

2

16

2

0

0000

8

1000

1

0001

9

1001

2

0010

А

1010

3

0011

В

1011

4

0100

С

1100

5

0101

D

1101

6

0110

Е

1110

7

0111

F

1111

16 = 24, число различных 4-разрядных комбинаций из цифр 0 и 1 равно 16: от 0000 до 1111. Поэтому перевод чисел из «16» в «2» и обратно производится путем формальной перекодировки. Преимущество шестнадцатеричного представления состоит в том, что оно в 4 раза короче двоичного.

Примеры решения задач

Пример 1. Перевести в десятичную систему числа: 2213; Е41А,1216.

Пример 2. Перевести шестнадцатеричные числа в восьмеричную систему.

Пример 3. Найти основание р системы счисления и цифру n если верно равенство: 33m5п + 2n443 = 55424. Пример выполнен в системе счисления с основанием р, m — максимальная цифра в этой системе.

Решение.

Запишем столбиком данное сложение:

33m5n

2n443

55424

Очевидно, основание системы р > 6 , так как присутствует цифра 5. Сложение в младшем разряде дает: n + 3 = 4. Отсюда n = 1. во втором разряде слева дает:

5 + 4 = 12p = (1·p + 2)10 = 910.

Отсюда следует, что р = 9 — 2 = 7. Наибольшая цифра в семеричной системе — 6. Значит m = 6. Если теперь подставить в данные выражение вместо букв соответствующие им цифры: n = 1, m = 6 и выполнить сложение в семеричной системе счисления, то получится сумма, данная в условии задачи.

Пример 4. В какой системе счисления выполнено следующее сложение?

 756

 307

2456

…24

3767

Решение. Решение этой задачи рекомендуется искать методом гипотез. Очевидно, что основание системы р > 8. Можно предположить, что оно меньше 10, поскольку нет буквенных цифр, а правилам десятичной арифметики данный пример не удовлетворяет. Примем гипотезу о том, что р равно 8 или 9. Выполним сложение младших разрядов в десятичной системе:

6 + 7 + 6 + 4 =2310 =Х7Р.

В системе с основанием р это двузначное число с младшей цифрой 7 и неизвестной первой цифрой слева. Переведем число 2310 в восьмеричную и девятеричную системы. Получим:

2310 = 278 = 259.

Очевидно, подходит вариант р = 8. Проверяя выполнение сложения других разрядов в восьмеричной системе, убеждаемся, что предположение сделано правильное.

Ответ: р = 8.

Требования к знаниям и умениям при изучении темы «Арифметические основы компьютера»

Учащиеся должны знать:

  •  функции языка как способа представления информации; что такое естественные и формальные языки;
  •  что такое «система счисления»;
  •  в чем различие между позиционными и непозиционными системами счисления;

Учащиеся должны уметь:

  •  переводить целые числа из десятичной системы счисления в другие системы и обратно;
  •  выполнять простейшие арифметические операции с двоичными числами;
  •  •*осуществлять перевод целых и дробных десятичных чисел в другие позиционные системы счисления и обратный перевод;
  •  •*переходить от записи двоичной информации к восьмеричной и шестнадцатеричной форме и осуществлять обратный переход.

PAGE  5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26348. Внутренняя и внешняя политика Франции в годы правления Людовика XIV 19.96 KB
  Внутренняя и внешняя политика Франции в годы правления Людовика XIV. Внутренняя политика Людовика XIV Внешний блеск царствования Людовика XIV страшно истощил силы населения которое временами очень бедствовало особенно во вторую половину царствования когда Людовика XIV окружали в основном бездарности или посредственности. Сосредоточивая управление всеми делами в своих руках или в руках министров Людовик XIV окончательно утвердил во Франции систему бюрократической централизации. Стесняя права церкви по отношению к королевской власти и...
26349. Французская абсолютная монархия в XVIII в. – внутренняя и внешняя политика Людовика XV 13.64 KB
  внутренняя и внешняя политика Людовика XV. Система Людовика XIV привела страну к совершённому разорению под бременем тяжёлых налогов громадного государственного долга и постоянных дефицитов. И Людовик XV и Людовик XVI были люди беспечные не знавшие иной жизни кроме придворной; они ничего не сделали для улучшения общего положения дел. В начале царствования Людовика XV который приходился Людовику XIV правнуком за малолетством короля управлял герцог Орлеанский Филипп.
26350. Франция при Людовике XVI. Революционная ситуация 1787-1789 г 26.35 KB
  Франция при Людовике XVI. Людо́вик XVI 23 августа 1754 21 января 1793 король Франции из династии Бурбонов сын дофина Людовика Фердинанда наследовал своему деду Людовику XV в 1774. Людовик сначала принял конституцию 1791 года отказался от абсолютизма и стал конституционным монархом однако вскоре начал нерешительно противодействовать радикальным мерам революционеров и даже попытался бежать из страны. После свержения республиканские власти лишили Людовика XVI титула короля и дали ему фамилию Капет фр.
26351. Начало Французской буржуазной революции. Взятие Бастилии 14.43 KB
  12 июля в Париж проникли известия об отставке министра Неккера которому король приказал покинуть пределы Франции. Уже вечером 12 июля произошли первые столкновения народа с правительственными войсками. Утром 13 июля над Парижем загудел набат призывая парижан к восстанию. 13 июля парижские выборщики организовали Постоянный комитет преобразованный позднее в коммуну Парижский муниципалитет.
26352. Буржуазные преобразования во Франции в 1789 – 1791 г 21.47 KB
  Уже в июле Собрание создало комиссию по подготовке декларации и конституции Франции. Однако изза роста крестьянских восстаний Собрание безотлагательно начинает с решения аграрного вопроса. Призывая остальную часть дворянства пожертвовать своими правами в интересах справедливости и принести жертвы на алтарь отечества Учредительное собрание 11 августа приняло декреты по аграрному вопросу. Таким образом не решив сути аграрного вопроса Учредительное собрание в декретах 4 11 августа объявило что полностью уничтожает феодальный режим.
26353. Общественно – политическая жизнь Франции в 1791 – 1792 гг. Вареннский кризис и Конституция 1791г 21.07 KB
  и переезд короля и Собрания в Париж резиденцией монархии стал дворец в Тюильри. Дантон Шометт Кондорсе выступали ее горячими поборниками на собраниях секций. Депутаты Учредительного собрания на момент разбирательства временно отрешили короля от власти. Не теряя надежды после стольких преобразований договориться с Людовиком XVI и установить в королевстве конституционную монархию а также стремясь дать самый решительный отпор сторонникам республики депутаты Собрания прикладывали все усилия для спасения сильно пошатнувшейся репутации...
26354. Второй этап революции. 1792-1793 г. Начало революционных войн 30.8 KB
  Свержение монархии во Франции Подготовка интервенции против революционной Франции Революция во Франции способствовала подъему антифеодальной борьбы в других странах. Не только в Лондоне и Петербурге Берлине и Вене в Варшаве и Будапеште но и за океаном прогрессивные общественные круги с жадностью ловили вести из революционной Франции. Чем очевиднее становилось сочувствие к Французской революции и ее прогрессивным идеям со стороны передовой общественности всех стран тем большую ненависть к революционной Франции обнаруживали европейские...
26355. Третий этап революции. 1793-1794 г. Якобинская диктатура 14.23 KB
  Был ее высшим этапом якобинской диктатурой. Складывавшаяся в ходе напряженной классовой борьбы система якобинской диктатуры сочетала сильную и твердую централизованную власть с идущей снизу широкой народной инициативой. Революционная инициатива масс в период якобинской диктатуры проявилась особенно ярко. Но в самой якобинской диктатуре и в якобинском блоке объединявшем классово разнородные элементы были заложены глубокие внутренние противоречия.
26356. Кризис Якобинской диктатуры и переворот 9 термидора 1794 г 19.66 KB
  Переворот был предпринят группой якобинцевчленов Конвента недовольных политикой Робеспьера и прежде всего по разным причинам опасавшихся за свою личную безопасность. Конвент постановил напечатать речь Робеспьера но Бурдон из Уазы а за ним БийоВаренн потребовали предварительного рассмотрения её комитетами. У Робеспьера потребовали чтобы он назвал имена обвиняемых но он отказался. 27 июля 9 термидора заседание Конвента началось с доклада СенЖюста но председательствующий Колло дЭрбуа прервал его и предоставил слово БийоВаренну...