Le codage des nombres en informatique

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1 Le codage des nombres en informatique
Un ordinateur manipule des données, et a besoin de coder et représenter ces données. Une base est un système de numération et d’écriture dans laquelle il faut arriver à N pour passer a une puissance supérieure et dans laquelle on compte de 0 jusqu’à N-1 avec N caractères différents. Plusieurs bases de codage possibles: Base 2 (système binaire) : 0, un chiffre= un bit Base 4 (système quaternaire) : ▲, ◆, ■, ● Base 8 (système octal) : 0,1,2,3,4,5,6,7 Base 10 (décimale) : 0,1,2,3,4,5,6,7,8, (base de calcul usuelle) Base 16 : (système hexadécimal) : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E Et plus… Bases les plus utilisées: -Pour nous: base décimale -Pour un ordinateur: base binaire et dérivées: base octal (8) ou hexadécimale (16). Le codage des nombres en informatique

2 I) Le codage des nombres entiers relatifs
I) Le codage des nombres entiers positifs I) Le codage des nombres entiers relatifs Pour convertir un nombre de base décimal en une base k, on effectue une répétition de divisions euclidiennes. On divise le nombre connu par k. Le reste constitue le bit le plus à droite, puis on divise le quotient par k et on récupère le reste jusqu’à ce que le quotient soit nul. Exemple : 13  base 2 En base 2, 13 = 13 2 1 6 2 3 2 1 1 2 1

3 Dans d’autres bases Exemple : 47  base 8 Base 16 47 en base 8 : 47 16
15 7 2 5 8 16 47 en base 16 : 2 5 E

4 II) Les entiers négatifs
Il existe deux manières de coder les nombres négatifs : la méthode la plus simple est de réserver le bit de poids fort (celui le plus à gauche) à la détermination du signe 0 pour positif et 1 pour négatif. Le problème est que les mots et codent pour -0 et 0. = 0 = -1 L’autre méthode consiste à consacrer la première moitié des mots au nombres positifs ou nuls et la seconde pour les nombres négatifs dans l’ordre croissant. Ainsi pour un octet, on peut coder de 0 à 127 et de -1 à ; où 0 est codé et -1 : = -128 = 127 Exemple 5 et -5 sur un octet: Base 8 5 -> -5 -> Base 2 5 -> -5 -> Base 2 5 -> -5 -> Base 8 5 -> -5 ->

5 III) Les nombres décimaux
Pour coder des nombres décimaux en base k, il faut séparer le nombre choisi en deux parties : Une première partie avant la virgule, une seconde partie après. 1ère partie: codage normal (avant la virgule) 2ème partie: Au lieu de diviser par k, on multiplie par k (après la virgule) Exemple avec : 0.125*2 = 0.25 0.25<1 on pose 0 0.25*2 = 0.5 0.5<1 on pose 0 0.5*2 = 1 1=1 on pose 1 (0.125)2 = 0.001 Exemple avec 0.75 : 0.75*2 = 1.5 1.5<1 on pose 1 0.5*2 = 1 1=1 on pose 1 (0.75)2 = 0.11

6 Exemple avec en base 16 : Exemple avec 0.9 en base 2 : *16 = 0.5 0.9*2 = 1.8 1.8>1 on pose 1 0.5<1 on pose 0 0.8*2 = 1.6 0.5*16 = 8 1.6>1 on pose 1 8>1 on pose 8 0.6*2 = 1.2 1.2>1 on pose 1 ( )16 = 0.08 0.2*2 = 0.4 0.4<1 on pose 0 Exemple avec en base 4 : 0.4*2 = 0.8 0.125*4 = 0.5 0.8<1 on pose 0 0.5<1 on pose ▲ 0.8*2 = 1.6 0.5*4 = 2 1.6>1 on pose 1 2>1 on pose ■ (0.9)2 ≈ (0.125)4 = ▲, ▲■

7 A une autre échelle, les nombres décimaux et entiers les plus grands et le plus petit sont représentés d’une autre manière. Le bit de point fort correspond au signe. (0 = positif, 1= négatif) Les 11 bits suivants correspondent à l’exposant, qui permet de trouver n par : exposant = n+1023. Les 52 suivants correspondent à la mantisse, m. Un nombre en base k est représenté sous la forme s m*k^n Ce qui représente l’écriture scientifique en base k Quand on change de base on remplace le « k », par la valeur de la base choisie, ainsi en base 2, on a s m*2^n ou pour la hexadécimal s m*16^n. -Pour une précision simple : 32 bits 1 bit de signe, 8 bits exposant, 23 bits mantisse -Pour une double précision: 1 bit de signe, 11 bits exposant, 52 bits mantisse

8 Exemples Cas particulier
+∞= -∞ = NaN*= * Not a number, qui est une valeur indéfinie. Exemples Pour -1,0331*10^9 Le signe est négatif donc 1 1.0331*10^9 = *2^29 Exposant = n+1023 Exposant = = 1052 Le nombre 1052 est égal à Mantisse = Ce nombre est donc représenté par le mot: