Số học được sử dụng bởi các máy tính khác trong một số cách từ các phép tính số học được sử dụng bởi người dân. Sự khác biệt quan trọng nhất là máy tính thực hiện opera-tions vào số mà chính xác là hữu hạn và cố định. Một khác biệt nữa là hầu hết các máy tính sử dụng hệ nhị phân hơn là hệ thập phân đại diện cho số. Các chủ đề này là chủ đề của phụ lục này.
A.1 SỐ hữu hạn PRECISION
Trong khi làm số học, người ta thường cho ít suy nghĩ về những câu hỏi có bao nhiêu chữ số thập phân cần thiết để đại diện cho một số. Các nhà vật lý có thể tính toán rằng có 10¬78 điện tử trong vũ trụ mà không bị làm phiền bởi thực tế là nó đòi hỏi 79 chữ số thập phân để viết số đó ra ngoài đầy đủ. Một người nào đó tính giá trị của một hàm với bút chì và giấy ai cần câu trả lời đến sáu chữ số có nghĩa đơn giản là giữ các kết quả trung gian đến bảy hoặc tám, hoặc tuy nhiên nhiều người đang cần. Các vấn đề của bài báo không có bề rộng đủ cho số bảy chữ số không bao giờ xuất hiện.
Với các máy tính, các vấn đề hoàn toàn khác nhau. Trên hầu hết các máy tính, dung lượng bộ nhớ có sẵn để lưu trữ một số lượng cố định tại thời điểm đó các máy tính được thiết kế. Với một số tiền nhất định nỗ lực, các lập trình viên có thể đại diện cho số có hai, hoặc ba, hoặc lớn hơn số tiền cố định này thậm chí nhiều lần, nhưng làm như vậy không thay đổi bản chất của những khó khăn này. Các chất hữu hạn của máy tính bắt buộc chúng ta phải đối phó với các chỉ số có thể được đại diện trong một số cố định của các chữ số. Chúng tôi kêu gọi các số như số hữu hạn chính xác.
Để nghiên cứu tính chất của số hữu hạn độ chính xác, chúng ta hãy xem xét tập các số nguyên dương biểu diễn bằng ba chữ số thập phân, không có dấu thập phân và không có dấu hiệu. Bộ này có chính xác 1000 thành viên: 000, 001, 002, 003, ..., 999. Với sự hạn chế này, nó là không thể bày tỏ một số loại số, chẳng hạn như
1. Số lớn hơn 999.
2. Số âm.
3. Phân số.
4. Số vô tỉ.
5. Số phức.
Một đặc tính quan trọng của số học trên các thiết lập của tất cả các số nguyên là đóng cửa đối với các hoạt động của cộng, trừ, và nhân với. Nói cách khác, đối với tất cả các cặp số nguyên i và j, I + j, i - j, và i × j cũng là số nguyên. Tập hợp các số nguyên không được đóng đối với bộ phận với, bởi vì có tồn tại các giá trị của i và j mà i / j là không thể diễn tả như là một số nguyên (ví dụ, 7/2 và 1/0).
số hữu hạn có độ chính xác không đóng lại : Đối với một trong bốn hoạt động cơ bản, như hình dưới đây, sử dụng số thập phân ba chữ số là một ví dụ với
600 600 = 1200 (quá lớn)
005 = -2 (âm) - 003
050 × 050 = 2500 (quá lớn )
007/002 = 3,5 (không phải là một số nguyên)
Các hành vi vi phạm có thể được chia thành hai loại trừ lẫn nhau: hoạt động có kết quả là lớn hơn so với con số lớn nhất trong tập hợp (lỗi tràn bộ nhớ) hoặc nhỏ hơn số nhỏ nhất trong tập (underflow lỗi ), và các hoạt động có kết quả là không quá lớn cũng không quá nhỏ, nhưng chỉ đơn giản là không phải là một thành viên của bộ này. Trong bốn hành vi vi phạm nêu trên, ba đầu tiên là những ví dụ của các cựu, và thứ tư là một ví dụ về sau.
Vì các máy tính có những kỷ niệm hữu hạn và do đó phải thực hiện các phép tính số học cần thiết về số hữu hạn chính xác, kết quả tính toán nhất định sẽ có , từ quan điểm của toán học cổ điển, chỉ là đồng bằng sai. Một thiết bị tính toán cung cấp cho câu trả lời sai mặc dù nó đang ở trong tình trạng hoạt động hoàn hảo có thể xuất hiện kỳ lạ lúc đầu, nhưng lỗi là một hệ quả logic của chất hữu hạn của nó. Một số máy tính có phần cứng đặc biệt có thể phát hiện lỗi tràn bộ nhớ. Các đại số của số hữu hạn chính xác là khác nhau từ các đại số bình thường. Như một ví dụ, hãy xem xét các luật kết hợp:
a + (b - c) = (a + b) - c
Hãy để chúng tôi đánh giá cả hai bên cho a = 700, b = 400, c = 300. Để tính toán phía bên tay trái, tính toán đầu tiên (b - c), mà là 100, và sau đó thêm số tiền này cho một, năng suất 800. Để tính toán phía bên tay phải, tính toán đầu tiên (a + b), trong đó cung cấp cho một tràn trong số học hữu hạn của ba số nguyên chữ số. Kết quả có thể phụ thuộc vào các máy đang được sử dụng, nhưng nó sẽ không được 1100. Trừ đi 300 từ một số số khác hơn 1100 sẽ không mang lại 800. Các luật kết hợp không giữ. Thứ tự của các hoạt động này là quan trọng.
Một ví dụ khác, hãy xem xét các luật phân phối:
một × (b - c) = a × b - a × c
Hãy để chúng tôi đánh giá cả hai bên cho a = 5, b = 210, c = 195. bên trái là 5 × 15, trong đó sản lượng 75. Phía bên tay phải là 75 vì một × b tràn.
Đánh giá từ các ví dụ này, người ta có thể kết luận rằng mặc dù các máy tính là các thiết bị có mục đích chung, chất hữu hạn của họ làm cho họ đặc biệt không thích hợp để làm số học. Kết luận này là, tất nhiên, không đúng sự thật, nhưng nó phục vụ để minh họa cho tầm quan trọng của sự hiểu biết làm thế nào máy tính làm việc và những gì họ có những hạn chế.
đang được dịch, vui lòng đợi..