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Sistemas de numeración Organización de computadoras - UNQ Sistemas de numeración Nos permiten representar números mediante cadenas formadas por símbolos de un cierto conjunto, siguiendo ciertas reglas. Sistemas de numeración Posicionales No posicionales Sistemas de numeración Posicionales Un determinado símbolo de mi sistema, tendrá siempre el mismo peso al estar ubicado en la misma posición en una cadena. Sistemas de numeración Posicionales Ejemplo: Decimal. Si tengo la cadena 32, y la 1782, vemos que el símbolo ‘2’, que está en la misma posición en ambas, y su ‘peso’ es 2. Sistemas de numeración Posicionales Ejemplo: Decimal. Si tengo la cadena 36, y la 1183, vemos que el símbolo ‘3’, está en diferentes posiciones en ambas cadenas. En la primera su peso es 30, y en la segunda 3. Sistemas de numeración Posicionales Son el tipo de sistemas que a nosotros nos interesará estudiar. Sistemas de numeración No posicionales Contrariamente a los anteriores, un símbolo ocupando la misma posición puede no tener el mismo peso en la cadena. Sistemas de numeración No posicionales Ejemplo: Números Romanos. La cadena XII y XIX ambas tienen el símbolo ‘I’ en la segunda posición, pero en la primer cadena tiene un peso de 1 y en la segunda -1. Sistema Decimal Es el sistema que usamos normalmente para representar los números. Se llama así puesto que tiene 10 símbolos. Los mismos son 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Usando estos podremos formar cadenas para representar cualquier número. Sistema Decimal Es un sistema posicional. ¿Cómo aprovechar esto? Se puede expresar cualquier número de la siguiente forma: 352 = 300 + 50 + 2 352 = 3 · 102 + 5 · 101 + 2 · 100 Sistema Decimal Otro ejemplo: 2536 = 2000 + 500 + 30 + 6 2536 = 2 · 103 + 5 · 102 + 3 · 101 + 6 · 100 ¿Por qué se expresa en potencias de 10? Porque es la base del sistema. Sistema Decimal En general, para cualquier número n que tenga m dígitos (𝑑𝑚−1 a 𝑑0) y en base b: 𝑛 = 𝑑𝑚−1 · 𝑏 𝑚−1 + 𝑑𝑚−2 · 𝑏 𝑚−2 + ⋯ + 𝑑1 · 𝑏 1 + 𝑑0 · 𝑏 0 Teorema fundamental de la numeración Sistema Binario Sólo posee dos símbolos: 0,1. Cada dígito binario se conoce como bit. Su base es entonces 2. Es un sistema posicional, por lo tanto podemos hacer todo lo que vale para decimal. El problema es que ¡no sabemos hacer cuentas en binario! Sistema Binario El problema es que ¡no sabemos hacer cuentas en binario! Dada una cadena, queremos entender de qué número se trata. Y el sistema que todos entendemos es el decimal. Nota: En principio usaremos números enteros no negativos, con lo cual nuestro sistema lo conoceremos como Binario Sin Signo (BSS) Sistema Binario Ejemplo: 352 = No es una cadena válida en BSS. Recordar que los símbolos son el 0 y el 1 únicamente, sólo combinaciones de éstos son válidas. 1010 = 1 · 23 + 0 · 22 + 1 · 21 + 0 · 20 Notar que a la derecha de la igualdad voy a usar decimal para poder hacer las cuentas. Sistema Binario 1010 = 1 · 23 + 0 · 22 + 1 · 21 + 0 · 20 Este es un mecanismo de interpretación. Es decir, dada una cadena en BSS, la interpreto para entender de qué número se trata. También necesito el camino inverso, es decir dada una cadena en decimal, quisiera saber cómo se representa la misma en binario. Volveremos sobre esto más adelante. Interpretación y representación Es importante entender la diferencia entre un valor numérico y la cadena que usamos para representarlo. Una cadena es un conjunto de símbolos Un número es un valor abstracto. No se puede ver ni escribir. Pero en nuestra mente ¡está fuertemente asociado al sistema decimal ! Interpretación y representación En un sistema dado... Interpretación: Dada una cadena, obtener el valor que representa (en un sistema que entiendo= decimal) Representación: Conociendo el valor numérico, obtener la cadena con la cual se representa el número. Interpretación y representación En un sistema dado... Interpretación: Dada una cadena, obtener el valor que representa (en un sistema que entiendo= decimal) Representación: Conociendo el valor numérico, obtener la cadena con la cual se representa el número. Entonces, retomando… Sistema Binario - interpretación Dada la cadena 1010, interpretarla para saber qué número está simbolizando. Anoto I() como una función de interpretación. 𝐼 1010 = 1 · 23 + 0 · 22 + 1 · 21 + 0 · 20 𝐼 1010 = 1 · 8 + 0 · 4 + 1 · 2 + 0 · 1 𝐼 1010 = 8 + 0 + 2 + 0 = 10 1010 en binario simboliza al número que en decimal conocemos como 10. Sistema Binario - representación Dado el número 12, quiero saber cuál es la cadena que lo representa en binario. Veremos cómo hacerlo mediante el mecanismo de la división sucesiva. 1. Dividir por «2» al número (división entera) 2. El resto obtenido, es un bit del resultado. 3. Si el cociente es mayor que cero, volver al paso 1. Sistema Binario - representación Dado el número 12, 12 2 0 6 Se obtuvo cociente 6 y resto 0. Vuelvo a dividir. Sistema Binario - representación Dado el número 12, 12 2 0 6 2 0 3 Se obtuvo cociente 3 y resto 0. Vuelvo a dividir. Sistema Binario - representación Dado el número 12, 12 2 0 6 2 0 3 2 1 1 Se obtuvo cociente 1 y resto 1. Vuelvo a dividir. Sistema Binario - representación Dado el número 12, 12 2 0 6 2 0 3 2 1 1 2 1 0 Cuando el cociente da 0 dejo de dividir y tomo los restos, desde el último obtenido hasta el primero, para formar la cadena. Sistema Binario - representación Dado el número 12, 12 2 0 6 2 0 3 2 1 1 2 1 0 Anoto R() como una función de representación. R(12) = 1100 Rango de un sistema ¿Por qué binario? Es el sistema que naturalmente utilizan las computadoras. Las computadoras basan su funcionamiento en la lógica digital. Es decir, circuitos electrónicos cuyas señales pueden encontrarse en dos estados (dos niveles de tensión diferentes). Rango de un sistema Dos estados. Dos niveles de tensión diferentes. Uno de ellos se corresponderá con 0 y el otro, con 1. Es un sistema binario. Rango de un sistema Las computadoras tienen una limitación obvia que es la cantidad de información que pueden manejar. Debo limitar mi sistema binario a una cantidad de bits. No puede tener infinitos. Rango de un sistema Por ejemplo, en Binario Sin Signo (BSS) hablaremos de un sistema BSS5 para indicar que todas las cadenas de nuestro sistema tienen un largo de 5 bits. Ej: 00000, 00001, 00010… Rango de un sistema El rango me indica los números representables en un sistema que está limitado en su cantidad de bits. Para establecerlo debemos encontrar el mínimo y máximo valor representable. Rango de un sistema Ejemplo: rango del sistema BSS(5) El valor mínimo: 00000 ◦ Al interpretarlo: 𝐼𝐵𝑆𝑆 5 00000 = 0 El valor máximo: 11111 ◦ Al interpretarlo: 𝐼𝐵𝑆𝑆 5 11111 = 1 · 2 4 + 1 · 23 + 1 · 22 + 1 · 21 + 1 · 20 𝐼𝐵𝑆𝑆 5 11111 = 16 + 8 + 4 + 2 + 1 𝐼𝐵𝑆𝑆 5 11111 = 31 Rango de un sistema Ejemplo: rango del sistema BSS(5) Con lo cual, el rango de este sistema es 0; 31 Rango de un sistema En síntesis lo que hacemos es buscar la cadena mínima y la máxima, e interpretarlas para saber qué valor representan. Rango BSS(n)= [0; 2𝑛−1] En general, con un sistema binario de n bits, podré formar 2𝑛 cadenasdiferentes. En BSS la cadena mínima siempre es la que tiene todos los bits en 0 y representa al 0, mientras que la máxima será entonces de 2𝑛 − 1 y corresponde a la cadena cuyos bits son todos 1.
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