Interested Article - Двоично-десятичный код

Перевод десятичных цифр в двоично-десятичный код

Двоично-десятичный код ( англ. binary-coded decimal ), BCD , 8421-BCD — форма записи рациональных чисел, когда каждый десятичный разряд числа записывается в виде его четырёхбитного двоичного кода . Таким образом, каждая тетрада двоично-десятичного числа может принимать значения от 0000 ₂ (0 ₁₀ ) до 1001 ₂ (9 ₁₀ ).

Например, десятичное число 311 ₁₀ будет записано в двоичной системе счисления в двоичном коде как 1 0011 0111 ₂ , а в двоично-десятичном коде как 0011 0001 0001 _BCD .

Описание

При помощи 4 бит можно закодировать 16 цифр. Из них используются 10. Остальные 6 комбинаций в двоично-десятичном коде являются запрещёнными. Таблица соответствия двоично-десятичного кода и десятичных цифр:

Разрешённые комбинации
Двоично-десятичный код				Десятичный код
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	2
0	0	1	1	3
0	1	0	0	4
0	1	0	1	5
0	1	1	0	6
0	1	1	1	7
1	0	0	0	8
1	0	0	1	9

Двоично-десятичный код также применяется в телефонной связи. В этом случае кроме десятичных цифр кодируются символы '*', '#' и некоторые другие. Для записи этих символов в двоично-десятичном коде используются запрещенные комбинации:

Запрещённые дополнительные комбинации
Двоично-десятичный код				Десятичный код
1	0	1	0	* (звёздочка)
1	0	1	1	# (решётка)
1	1	0	0	+ (плюс)
1	1	0	1	- (минус)
1	1	1	0	, (десятичная запятая)
1	1	1	1	Символ гашения

Преимущества и недостатки

Преимущества

Часы с двоично-десятичной системой индикации. В этих часах каждая колонка отображает десятичное число в двоично-десятичной системе.

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

Требует больше памяти.
Усложнены арифметические операции. Так как в 8421-BCD используются только 10 возможных комбинаций 4-битового поля вместо 16, существуют запрещённые комбинации битов: 1010(10 ₁₀ ), 1011(11 ₁₀ ), 1100(12 ₁₀ ), 1101(13 ₁₀ ), 1110(14 ₁₀ ) и 1111(15 ₁₀ ).

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 (= 6 ₁₀ = 16 ₁₀ — 10 ₁₀ : разница количеств комбинаций полубайта и используемых значений).
При сложении двоично-десятичных чисел каждый раз, когда встречается недопустимая для полубайта комбинация (число, большее 9), 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.

Пример операции сложения двоично-десятичных чисел:

Требуется: Найти число A = D + C, где D = 3927, C = 4856

Решение: Представим числа D и C в двоично-десятичной форме:
D = 3927 ₁₀ = 0011 1001 0010 0111 _BCD
C = 4856 ₁₀ = 0100 1000 0101 0110 _BCD

Суммируем числа D и С по правилам двоичной арифметики:

       *         ** 
  0011 1001 0010 0111
+ 0100 1000 0101 0110
  ___________________
= 1000 0001 0111 1101 - Двоичная сумма
+      0110      0110 - Коррекция
  ___________________
  1000 0111 1000 0011

'*' — тетрада, из которой был перенос в старшую тетраду

'**' — тетрада с запрещённой комбинацией битов

В тетраду, помеченную символом *, добавляем шестёрку, так как по правилам двоичной арифметики перенос унёс с собой 16, а по правилам десятичной арифметики должен был унести 10. В тетраду, помеченную символом **, добавляем шестёрку и разрешаем распространение переноса, так как комбинация битов 1101 (что соответствует десятичному числу 13) является запрещённой.

Другие системы кодирования

В системе одна десятичная цифра кодируется 5 битами, из которых 2 бита установлены в 1, а 3 бита — в 0, что даёт ровно 10 комбинаций. Такая система обеспечивает лучшее обнаружение ошибок, поскольку изменение одного бита всегда даст недопустимую комбинацию; также всегда обнаруживаются однонаправленные изменения (несколько изменений 0→1 или 1→0). Кодирование «2 из 5» использовалось в компьютерах серий , и ; также применяется в некоторых странах для маркирования почты штрих-кодом .

позволяют разместить 3 десятичные цифры в 10 битах (2 ¹⁰ =1024 комбинации, что достаточно для 3 десятичных цифр), причём кодирование устроено так, что преобразование между 10-битным кодом и тремя отдельными десятичными цифрами можно осуществить с помощью простой и быстрой логической схемы. Такое кодирование используется в десятичных числах с плавающей запятой, описанных в стандарте IEEE 754-2008 .