Размещено на http://allbest.ru

Разработка программ преобразования форматов двоичных данных и сортировок

Индивидуальное задание

1. Подготовить для аналитической части реферативный материал на тему:

Двоично-десятичное кодирование. Арифметические действия над ДД-кодами. Стандарты кодирования текстов. Примеры арифметики с ДД-кодами привести на основе чисел из таблицы п.2 после их перевода в ДД.

2. Задача для разработки алгоритма и программной реализации на Эмуляторе микро-ЭВМ СМ-1800

Пользуясь программой-монитором, занести в память ЭВМ, начиная с адреса 5000₁₆, следующий массив из 10 восьмиразрядных констант:

Будем рассматривать эти коды как массив однобайтных целых положительных чисел без знака.

Составить программу, которая сортирует исходный массив (с адреса 5000₁₆) по возрастанию и преобразует его в массив кодов символов шестнадцатеричных цифр КОИ-7 с адреса 7000₁₆ (7000₁₆ - символ старшей шестнадцатеричной цифры 1-го числа, 7001₁₆ - символ младшей шестнадцатеричной цифры 1-го числа и т.д.).

Программу располагать в памяти с ячейки 4000₁₆.

• Двоично- десятичное кодирование
• Неупакованный десятичный код является подмножеством международной таблицы кодирования символов ASCII (Таблица). Видно, что для хранения неупакованных десятичных чисел требуется в два раза больше памяти, так как каждая цифра представляется 8-битным кодом.

Введение

программа юникод кодирование

Основной задачей работы является разработать программу, преобразующую массив чисел в соответствующий формат. Перед тем, как приступить непосредственно к выполнению практической задачи, требовалось выполнить и аналитическую часть работы, а именно, подготовить реферативный материал по теме двоично-десятичное кодирование, арифметические действия над ДД - кодами, стандарты кодирования текста, также привести примеры арифметики с ДД - кодами на основе данных чисел. В практической части требовалось начертить блок-схему алгоритма с поясняющим текстом, написать распределение памяти и листинг программы с комментарием, создать программу перевода чисел.

Задача для разработки алгоритма и программной реализации на эмуляторе микроэвм СМ - 1800.

Пользуясь программой-монитором, занести в память ЭВМ, начиная с адреса 5000₁₆, следующий массив из 10 восьмиразрядных констант:

Будем рассматривать эти коды как массив однобайтных целых положительных чисел без знака.

Составить программу, которая сортирует исходный массив (с адреса 5000₁₆) по возрастанию и преобразует его в массив кодов символов шестнадцатеричных цифр КОИ-7 с адреса 7000₁₆ (7000₁₆ - символ старшей шестнадцатеричной цифры 1-го числа, 7001₁₆ - символ младшей шестнадцатеричной цифры 1-го числа и т.д.).

Программу располагать в памяти с ячейки 4000₁₆.

1.Аналитическая часть

Язык - множество символов и совокупность правил, определяющих способы составления из этих символов осмысленных сообщений. Семантика - система правил и соглашений, определяющая толкование и придание смысла конструкциям языка.

Кодирование информации - это процесс формирования определенного представления информации. При кодировании информация представляется в виде дискретных данных. Декодирование является обратным к кодированию процессом. В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

2.Двоично-десятичное кодирование

Компромиссная система, для удобства восприятия данных человеком и корректной работы компьютера, двоично-десятичная запись чисел.

Принцип построения этой системы достаточно прост: каждая десятичная цифра преобразуется прямо в свой десятичный эквивалент из 4 бит, например:

3691₁₀=0011 0110 1001 0001_DEC:

Десятичное число3691

Двоично-десятичное число0011011010010001

Преобразуем двоично-десятичное число 1000 0000 0111 0010 в его десятичный эквивалент. Каждая группа из 4 бит преобразуется в её десятичный эквивалент. Получим 1000 0000 0111 0010_DЕС = 8072₁₀:

Двоично-десятичное число1000000001110010

Десятичное число8072

Микропроцессоры используют чистые двоичные числа, однако понимают и команды преобразования в двоично-десятичную запись. Полученные двоично-десятичные числа легко представимы в десятичной записи, более понятной людям.

Форматы представления десятичных чисел

В настоящее время распространены два формата представления десятичных чисел в микропроцессорах - упакованный двоично-десятичный код (BCD-Binary-Coded Decimal) и неупакованный десятичный код.

Упакованный BCD-код - это такое представление десятичного числа, когда каждая десятичная цифра представляется 4-х битным двоичным позиционным кодом 8-4-2-1. При этом байт содержит две десятичные цифры. Младшая десятичная цифра занимает правую тетраду (биты 3 : 0), старшая - левую тетраду (биты 7 :4).

Многоразрядные BCD-числа занимают несколько смежных байт. Если число является знаковым, то для представления знака в BCD-формате отводится старшая тетрада старшего байта. Для кодирования знака можно использовать шесть двоичных кодовых комбинаций, которые не используются для представления десятичных цифр. Это коды 1010-1111 (A-F в шестнадцатеричном представлении). Обычно для кодирования знака плюс применяют код 1100 (C), а для знака минус - 1101 (D). На рисунке показано BCD-представление десятичного числа "-12345":

Неупакованный десятичный код является подмножеством международной таблицы кодирования символов ASCII (Таблица). Видно, что для хранения неупакованных десятичных чисел требуется в два раза больше памяти, так как каждая цифра представляется 8-битным кодом.

Преимущества

Упрощён вывод чисел на индикацию -- вместо последовательного деления на 10 требуется просто вывести на индикацию каждый полубайт. Аналогично, проще ввод данных с цифровой клавиатуры.

Для дробных чисел (как с фиксированной, так и с плавающей запятой) при переводе в человекочитаемый десятичный формат и наоборот не теряется точность.

Упрощены умножение и деление на 10, а также округление.

По этим причинам двоично-десятичный формат применяется в калькуляторах -- калькулятор в простейших арифметических операциях должен выводить в точности такой же результат, какой подсчитает человек на бумаге.

Недостатки

· Усложнены арифметические операции.

· Требует больше памяти.

· В двоично-десятичном коде 8421-BCD существуют запрещённые комбинации битов:

Запрещённые в 8421-BCD битовые комбинации

Запрещённые комбинации возникают обычно в результате операций сложения, так как в 8421-BCD используются только 10 возможных комбинаций 4-х битового поля вместо 16. Поэтому, при сложении и вычитании чисел формата 8421-BCD действуют следующие правила:

При сложении двоично-десятичных чисел каждый раз, когда происходит перенос бита в старший полубайт, необходимо к полубайту, от которого произошёл перенос, добавить корректирующее значение 0110.

При сложении двоично-десятичных чисел каждый раз, когда встречается недопустимая для полубайта комбинация, необходимо к каждой недопустимой комбинации добавить корректирующее значение 0110 с разрешением переноса в старшие полубайты.

При вычитании двоично-десятичных чисел, для каждого полубайта, получившего заём из старшего полубайта, необходимо провести коррекцию, отняв значение 0110.

Операции над двоично-десятичными числами:

Упакованные BCD-числа можно только складывать и вычитать. Для выполнения других действий над ними их нужно дополнительно преобразовывать либо в неупакованный формат, либо в двоичное представление. Из-за того, что упакованные BCD-числа представляют не слишком большой интерес, мы их рассмотрим кратко.

67 = 0110 0111

+

75 = 0111 0101

=

142 = 1101 1100 = 220

Как видим, в двоичном виде результат равен 1101 1100 (или 220 в десятичном представлении), что неверно. Это происходит по той причине, что микропроцессор не подозревает о существовании BCD-чисел и складывает их по правилам сложения двоичных чисел. На самом деле, результат в двоично-десятичном виде должен быть равен 0001 0100 0010 (или 142 в десятичном представлении).

Видно, что как и для неупакованных BCD-чисел, для упакованных BCD-чисел существует потребность как-то корректировать результаты арифметических операций.

Микропроцессор предоставляет для этого команду daa:

daa (Decimal Adjust for Addition) -- коррекция результата сложения для представления в десятичном виде.

Команда daa преобразует содержимое регистра al в две упакованные десятичные цифры по алгоритму, приведенному в описании команды daa.

Получившаяся в результате сложения единица (если результат сложения больше 99) запоминается в флаге cf, тем самым учитывается перенос в старший разряд.

Аналогично сложению, микропроцессор рассматривает упакованные BCD-числа как двоичные и, соответственно, выполняет вычитание BCD-чисел как двоичных.

Вычитание упакованных BCD-чисел

Выполним вычитание 67-75. Так как микропроцессор

выполняет вычитание способом сложения, то и мы последуем

этому:

67 = 0110 0111

+

-75 = 1011 0101

=

-8 = 0001 1100 = 28 ???

Как видим, результат равен 28 в десятичной системе счисления, что является абсурдом. В двоично-десятичном коде результат должен быть равен 0000 1000 (или 8 в десятичной системе счисления).

При программировании вычитания упакованных BCD-чисел программист, как и при вычитании неупакованных BCD-чисел, должен сам осуществлять контроль за знаком. Это делается с помощью флага cf, который фиксирует заем из старших разрядов.

Само вычитание BCD-чисел осуществляется простой командой вычитания sub или sbb. Коррекция результата осуществляется командой das:

das (Decimal Adjust for Substraction) -- коррекция результата вычитания для представления в десятичном виде.

Команда das преобразует содержимое регистра al в две упакованные десятичные цифры по алгоритму, приведенному в описании команды das.

Стандарты кодирования текстов

Разные стандарты кодировки для разных алфавитов Стандарт кодировки, сохраняемый вместе с текстовым файлом, предоставляет информацию, необходимую для того, чтобы отображать текст на экране. Например, в кодировке «кириллица (Windows)» знаку Й соответствует числовое значение 201. При открытии файла, содержащего эту букву, на компьютере, использующем кодировку «кириллица (Windows)», будет прочтено числовое значение 201 и на экране отобразится знак Й.

Чтобы избежать проблем, связанных с кодированием и раскодированием файлов, можно сохранять файлы в кодировке Юникод. Юникод включает наборы знаков для большинства языков, которые в наши дни используются на компьютерах. Файлы в кодировке Юникод можно открывать и читать на компьютере с англоязычной системой независимо от того, на каком языке написан текст. Подобным же образом, если использовать англоязычную систему для сохранения файла в кодировке Юникод, файл может включать знаки которые отсутствуют в западноевропейских алфавитах, в частности греческие, кириллические, арабские или японские знаки.

Стандарт представления символов ASCII - это 7-битовое описание кода символа. Поскольку в персональных компьютерах используются байты, состоящие из 8 бит, производители компьютеров часто определяют наборы символов, использующие 256 кодов вместо 128 кодов ASCII. В результате получается «расширенный набор символов» (extended character set), который включает в себя набор символов ASCII и до 128 других символов.

ASCII -коды десятичных цифр

Расширенный набор символов, который Windows и программы для Windows в большинстве случаев используют, называется набор символов ANSI (ANSI character set), фактически он является международным стандартом ISO.

Стандарт кодировки символов UNICODE. Стандарт Unicode был предложен некоммерческой организацией Unicode Consortium, образованной в 1991 г. Для представления каждого символа в этом стандарте используются два байта: один байт для кодирования символа, другой для кодирования признака. Тем самым обеспечивается информационная совместимость данного способа кодирования со стандартом ASCII.

3.Примеры арифметики с ДД- кодами на основе чисел из таблицы п.2 после их перевода в ДД

Пример сложения:

80 (1000 0000) + 35 (0011 0101) = 115 (0001 0001 0101)

Пример вычитания:

80 (1000 0000) - 35 (0011 0101) = 45 (0100 0101)

4.Практическая часть

Блок-схема алгоритма

Листинг программы с комментариями.

Выполнение задания осуществлялось на эмуляторе микро ЭВМ СМ - 1800 (Эмулятор Смирнова), установленном на ПК на базе процессора AMD Atlon(tm) X2 240 2.79 ГГц 3.25 ГБ ОЗУ. ОС Windows XP Pro SP3.

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы: разработанная программа, по моему мнению, является хоть и не очень простой, но эффективной. Она обладает интерфейсом, хотя и примитивным, который позволяет заносить числа в память, а не использовать стандартную команду S, и выводит результат на консоль, что значительно упрощает работу с программой. Поставленная задача довольно простая и вариантов её исполнения мало, наверное, можно только упростить программу, удалив подпрограммы ввода и вывода.

Литература

1. В.Н. Гиляров - ПРОГРАММИРОВАНИЕ В КОДАХ ДЛЯ МИКРОЭВМ СМ - 1800 Методические указания, 2006

2. В.Н. Гиляров - СТАНДАРТНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. МОНИТОР. Методические указания, 2006.

Размещено на Allbest.ru