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TEMA : SISTEMA DE NUMERACION Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas ¿En que sistema de numeración trabajan las computadoras? SISTEMA DE NUMERACION Definición de sistema de Numeración Conjunto ordenado de símbolos llamados dígitos, con reglas para realizar operaciones aritméticas. La Base b del sistema numérico indica la cantidad total de dígitos (símbolos) permitidos en dicho sistema. Los sistemas numéricos que más se utilizan en el diseño de sistemas digitales y la programación de computadoras son los siguientes. Decimal (b=10) Binario (b=2) Octal (b=8) Hexagesimal (b=16) NOTACION POSICIONAL Los dígitos de un número N tienen asignado un peso o valor según su lugar que ocupa, todo número N representa en el sistema por una sucesión de dígitos en base b. Es decir 𝑁 = (𝑎𝑛−1𝑎𝑛−2𝑎𝑛−3… . . 𝑎2𝑎1𝑎0.𝑎−1𝑎−2……𝑎−𝑚)𝑏 Pesos:102 101 100 10−1 10−2 son potencias de 10 Sea el numero N en base 10 : 𝑁 = (123.45)10 NOTACION POLINOMIAL Cualquier número N con base b se puede escribir como un polinomio de la forma 𝑁 = 𝑎𝑛−1𝑏 𝑛−1 +⋯…+ 𝑎2𝑏 2 + 𝑎1𝑏 1 + 𝑎0𝑏 0 + 𝑎−1𝑏 −1𝑎−2𝑏 −2……𝑎−𝑚𝑏 −𝑚 = 𝑖=−𝑚 𝑛−1 𝑎𝑖𝑏 𝑖 Dónde: n: Numero de dígitos enteros m: Numero de dígitos fraccionarios b: Base del sistema numérico 𝑎−𝑚 : Dígito menor significado 𝑎𝑛−1 : Dígito más significado (mayor peso) Ejemplo Sistema decimal: Sea N= (123.45)10 = 1 * 10 2 + 2 * 101 + 3 * l00 + 4 * 10-1 + 5 * 10-2 SISTEMA BINARIO Es un sistema de numeración posicional su base es 2 y sus elementos son 0 y 1, se denomina bits (binary digit). Es el sistema de numeración más usado para realizar operaciones aritméticas en un computador Ejemplo El bit Es el acrónimo de Binary Digit (dígito binario). Un bit es la unidad mínima de información empleada en informática. Representa un uno o un cero. A través de secuencias de bits, se puede codificar cualquier valor discreto como, por ejemplo, números, palabras e imágenes. El byte Se describe como la unidad básica de almacenamiento de información, siendo equivalente a ocho bits. Sea 𝑁 = (1101.101)2 Pesos: 2 3 22 21 20 2−1 2−2 2−3 son potencias de 2 http://es.wikipedia.org/wiki/D%EDgito http://es.wikipedia.org/wiki/Inform%E1tica http://es.wikipedia.org/wiki/Discreto Prefijo Símbolo del prefijo Nombre resultante del prefijo + Byte Símbolo del múltiplo del Byte Factor y valor en el SI Valor de referencia byte B 100 = 1 kilo k kilobyte kB 103 = 1 000 mega M megabyte MB 106 = 1 000 000 giga G gigabyte GB 109 = 1 000 000 000 tera T terabyte TB 1012 = 1 000 000 000 000 peta P petabyte PB 1015 = 1 000 000 000 000 000 exa E exabyte EB 1018 = 1 000 000 000 000 000 000 zetta Z zettabyte ZB 1021 = 1 000 000 000 000 000 000 000 yotta Y yottabyte YB 1024 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 REPRESENTACIONES DEL SISTEMA BINARIO http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades http://es.wikipedia.org/wiki/Kilo_(prefijo) http://es.wikipedia.org/wiki/Kilobyte http://es.wikipedia.org/wiki/Mega http://es.wikipedia.org/wiki/Megabyte http://es.wikipedia.org/wiki/Giga http://es.wikipedia.org/wiki/Gigabyte http://es.wikipedia.org/wiki/Tera_(prefijo) http://es.wikipedia.org/wiki/Terabyte http://es.wikipedia.org/wiki/Peta_(prefijo) http://es.wikipedia.org/wiki/Petabyte http://es.wikipedia.org/wiki/Exa http://es.wikipedia.org/wiki/Exabyte http://es.wikipedia.org/wiki/Zetta http://es.wikipedia.org/wiki/Zettabyte http://es.wikipedia.org/wiki/Yotta http://es.wikipedia.org/wiki/Yottabyte CONVERSIÓN ENTRE SISTEMAS DE NUMERACIÓN Sistema de base “m” a base “n” M m M’’ n M’ 10 convierte convierte Conversión de decimal a Binario Ejemplo 10 2 0 5 2 1 2 2 0 1 2 1 0 10 =1010 (10) (2) Divisiones Sucesiva Conversión de decimal a Binario Multiplicaciones sucesivas 0.828125 x 2 = 1.656250 0.656250 x 2 = 1.31250 0.31250 x 2 = 0.6250 0.6250 x 2 = 1.250 0.250 x 2 = 0.50 0.50 x 2 = 1.0 0.828125 = 0.110101 Conversión entre el sistema binario y octal Considerando el sistema binario, son fácilmente transformables, basta reagrupar 3 cifras binarias de derecha a izquierda y convertirlas a su equivalente octal, como se puede apreciar a continuación: 011011001112 = 15478 Donde, de derecha a izquierda: 1112 = 78, 1002 = 48, 1012 = 58 y 0012 = 18. Para realizar el proceso inverso, transformar de octal a binario, basta sustituir cada cifra en octal por las tres equivalentes en binario, como se muestra a continuación: 34208 = 0111000100002 Donde, de derecha a izquierda: 08 = 0002, 28 = 0102, 48 = 1002 y 38 = 0112 La base de operaciones de una microcomputadora está organizada en 8, 16 ó 32 cifras binarias, las cuales constituyen 3, 6 y 11 cifras octales respectivamente DECIMAL BINARIO OCTAL 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 10 9 1001 11 10 1010 12 11 1011 13 12 1100 14 13 1101 15 14 1110 16 15 1111 17 El sistema hexadecimal La base numérica del sistema hexadecimal es 16 y para representar cantidades en él se utilizan los diez dígitos del sistema decimal (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) así como las seis primeras letras del alfabeto (A, B, C, D, E, F). Con esto pueden formarse números según el principio de valor posicional como en los demás sistemas aritméticos. Los caracteres válidos en hexadecimal son del 1 al 15, con la particularidad de que a las letras se les asigna el siguiente valor: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14 y F = 15. Como la base del sistema hexadecimal es 16, se realizan sucesivas divisiones entre esta base. Ejemplo Convertir a hexadecimal el número 155. 155 / 16 = 9 resto 11 r0 (Cifra menos significativa) 9 / 16 = 0 resto 9 r1 (Cifra más significativa) r1 r0 = 9B16 por lo tanto 15510 = 9B16 𝐸8𝐴7.3𝐷(16) = 14 𝑥 16 3 + 8 𝑥 162 + 10 𝑥 161 + 7 𝑥 16° + 3 𝑥16−1 + 13 𝑥 16−2 = 59559.2383(10) Conversión entre los sistemas binario y hexadecimal En este caso se requieren de cuatro cifras binarias por cada cifra hexadecimal (cuatro cifras binarias generan 24=16 posibles combinaciones, que corresponden con 16 cifras en el sistema hexadecimal). El método de conversión de binario a hexadecimal es semejante al de binario a octal, sólo que ahora se agrupan de 4 en 4 bits de derecha a izquierda, así: 01011011010.10112 = 2DA.B16 10112 = B16, 10102 = A16, 11012 = D16 y 0102 = 216 En la conversión de hexadecimal a binario se sustituye cada cifra del sistema hexadecimal por las correspondientes cuatro cifras que la identifican en el sistema binario como puede apreciarse en el siguiente ejemplo: 23E.F16 = 001000111110.11112 216 = 00102, 316 = 00112, E16 = 11102 y F16 = 11112 Operaciones en el sistema binario Suma binaria Las tablas 1.1a y b muestran las tablas de suma y multiplicación, respectivamente, para el sistema numérico binario. + 0 1 0 0 1 1 1 10 * 0 1 0 0 0 1 0 1 Tabla 1.1 a Tabla 1.1 b Observe que la suma 1 + 1 produce un bit se suma de 0 y un bit de acarreo de 1. El acarreo debe sumarse a la siguiente columna de bits para realizar la suma en el patrón normal, de derecha a izquierda. Ejemplo 1010101+ 10111 1 101100 101010111+ 100111011 1010010010 Resta Binaria La resta se puede visualizar como el inverso de la suma. Las reglas para la resta binaria se derivan directamente de la tabla de suma binaria y son: 1 - 0 = 1 1 - 1 = 0 0 - 0 = 0 0 - 1 = 1 tomando prestado 1, o 10 - 1 = 1 Restar los dos números binarios Ejemplo (1001101)2 y (10111)2 10 10 - 1 = 1 0 1 10 0 0 10 100 - 1 = 11 1 0 0 1 1 0 1 1000 - 1 = 111 1 0 1 1 1 - 0 1 1 0 1 1 0 Multiplicación Binaria La multiplicación binaria se realiza en forma similar a la multiplicación decimal, excepto que las operaciones de multiplicación binaria son mucho más sencilla.No obstante, se debe tener mucho cuidado al sumar los productos parciales, como se ilustra en el siguiente ejemplo. Multiplicar (10111)2 por (1010)2 1 0 1 1 1 x 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 División Binaria La división binaria se realiza utilizando el mismo procedimiento de prueba y error de la división decimal. Sin embargo, la división binaria es más sencilla pues sólo hay que intentar con dos valores. Se restan del dividendo copias de los términos del divisor, de lo cual se obtienen residuos intermedios positivos. El siguiente ejemplo ilustra la división binaria. Ejemplo Dividir (101010)2 entre (110)2 1 0 1 0 1 0 1 1 0 -1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 -1 1 0 0 1 1 0 -1 1 0 0 0 0
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