4.1.3. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления

Показал полезность применения двоичной системы немецкий математик Г. Лейбниц в 1703 г. Однако лишь благодаря работам Дж. Фон Неймана, опубликованным в 1940-х гг., двоичная система получила практическое использование при создании компьютерных средств.

Применение двоичной системы в вычислительной технике было обусловлено такими обстоятельствами, как двухпозиционный характер работы электронных элементов, высокая экономичность двоичной системы счисления и простота выполнения операций с двоичными числами. Как отмечалось в отчете Дж. Фон Неймана (1946 г.): "основное же преимущество двоичной системы по сравнению с десятичной состоит в том, что основная часть машины по своему характеру является не арифметической, а логической. Новая логика, будучи системой типа "да - нет", в основном двоична. Поэтому двоичное построение арифметических устройств существенно содействует построению более однородной машины, которая может быть лучше скомпонована и более эффективна".

В современной вычислительной технике, в устройствах автоматики и связи используется в основном двоичная система счисления, что обусловлено рядом преимуществ перед другими системами. Так, для ее реализации нужны технические устройства лишь с двумя устойчивыми состояниями, например материал намагничен или размагничен. Это обеспечивает более надежное и помехоустойчивое представление информации, дает возможность применения аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации. Кроме того, арифметические операции в двоичной системе счисления выполняются наиболее просто.

Недостаток двоичной системы – быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи больших чисел. Этот недостаток имеет существенное значение. Если возникает необходимость кодировать информацию “вручную”, например при составлении программы на машинном языке, используют восьмеричную или шестнадцатеричную системы счисления.

Примеры изображения чисел в данных системах счисления представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Представление чисел в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления

10-ичная	2-ичная	8-ичная	16-ичная
0	00000	0	0
1	00001	1	1
2	00010	2	2
3	00011	3	3
4	00100	4	4
5	00101	5	5
6	00110	6	6
7	00111	7	7
8	01000	10	8
9	01001	11	9
10	01010	12	A
11	01011	13	B
12	01100	14	C
13	01101	15	D
14	01110	16	E
15	01111	17	F
16	10000	20	10
17	10001	21	11
18	10010	22	12
19	10011	23	13
20	10100	24	14

Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных чисел в двоичную систему счисления осуществляется путем замены каждой цифры эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр) или тетрадой (четверкой цифр).

Пример 4 . Переведем число 537,1₈в двоичную систему счисления.

537,1₈= 101 011 111, 001₂

5 3 7 1

Пример 5 . Переведем число 1A3,F₁₆в двоичную систему счисления.

1A3,F₁₆= 1 1010 0011, 1111₂

1 A 3 F

Чтобы перевести число из двоичной системы счисления в восьмеричную или шестнадцатеричную, его нужно разбить влево или вправо от запятой на триады ( для восьмеричной) или тетрады (для шестнадцатеричной) и каждую такую группу заменить соответствующей восьмеричной или шестнадцатеричной цифрой.

Пример 6 . Переведем число 10101001,10111₂в восьмеричную систему счисления.

10101001,10111₂= 10 101 001,101 110₂= 251,56₈