Signaalinkäsittelytekniikan laboratorio
Digitaali- ja tietokonetekniikan perusteet

Luennot
Sivukartta
Sanasto

Binääriluvuista

Digitaalilogiikassa yleisimmin käytetään binääri- eli kaksikantajärjestelmää. Järjestelmän pienin erillinen yksikkö on bitti. Bitillä voi olla kaksi arvoa, 1 tai 0. Binäärilukujen vahvuuksia ovat laskutoimitusten yksinkertaisuudet ja lukujen fysikaalisen esittämisen helppous. (On vain kaksi numeroa.) Heikkouksia ovat lukujen pituudet, epähavainnollisuus ja laskutoimituksien suuri määrä. Digitaalilaitteissa binäärilukuja säilytetään rekistereissä. Luvun esittämiseen on käytössä tietty vakiomäärä tai sen monikerta bittejä. Esimerkiksi 8, 16 tai 32.

Esimerkki 2-kantajärjestelmän luvusta: 0110102 = 1 × 2 2 + 1 × 2 3 + 1 × 2 1 = 19 10.

Ylläolevan esimerkin lukua sanotaan kiinteän pilkun luvuksi. Kiinteän pilkun luvut ovat aina kokonaislukuja. Ne voivat olla joko positiivisia lukuja, jolloin luku tulkitaan sellaisenaan tai etumerkillisiä. Tällöin luvun eniten merkitsevä bitti on merkkibitti. Yleensä 1 tarkoittaa miinusta ja 0 plussaa.

Etumerkillisillä lvuilla on erilaisia esitystapoja:

  • Etumerkki-itseisarvoesitys: esitys toimii kuten desimaaliluvuissa ollaan totuttu. Tämä esitys hankaloittaa yhteen- ja vähennyslaskua, kertolasku on yksinkertainen. Luku tulkitaan normaalisti. Esimerkiksi 4-bittinen luku 10102 = - (0 × 2 2 + 1 × 2 1 + 0 × 2 0) = -410
  • 1-komplementtimuoto (tämä on melko harvinainen, yhteen- ja vähennyslaskuoperaatiot ovat suhteellisen yksinkertaisia)
  • 2- komplementtimuoto (yleisin tapa esittää lukuja digitaalilaitteissa, yhteen- ja vähennyslaskualgoritmit ovat erittäin yksinkertaisia)

Komplementeista lisää seuraavalla sivulla.

Kiinteän pilkun luvut ovat aina kokonaislukuja. Desimaalilukujen sekä hyvin suurten tai pienten lukujen esittämiseen käytetään liukuvan pilkun lukuja. Liukuvan pilkun luku jakaantuu kolmeen osaan: merkkibittiin, eksponenttiin ja mantissaan.

Esim seuraavasti (kyseessä on 32-bittinen liukuvan pilkun luku):

seeeeeeeff ffffffff fffffffff ffff

s = merkkibitti (aina 1 kpl)
e = eksponentin bitit (tässä tapauksessa 8 kpl)
f = mantissan bitit (tässä tapauksessa 23 kpl)
Luku = (-1)s × 2e × 1.f
(Liukuluvuista lisää myöhemmin.)

Lisätietoja:


Tämän sivun sisällöstä vastaa aura@wooster.hut.fi
URL: http://wooster.hut.fi/digis/luento2/binaari.html
Sivua on viimeksi päivitetty 20.7.2000.