miércoles, 3 de abril de 2013

TI2 - Teoría de Sistemas de Numeración


Cátedra: Taller de Informática II – Profesor Pedro Sánchez

Representación de la información en la Computadora


Dos aspectos importantes en el tratamiento de los datos en una computadora son: cómo representarla y cómo almacenarla.


La primera se resuelve con un “código” adecuado a las posibilidades de la computadora.

La segunda tiene que ver con los llamados soportes físicos –o el hardware- para el almacenamiento de la información. 


Todo dato puede ser representado por un conjunto de bits, circunstancia que le permite a la ALU (Aritmetic-Logic Unit) realizar operaciones lógicas y matemáticas utilizando un sistema de numeración. Si bien este es un proceso restringido al usuario, es decir se puede despreocupar de efectuar operaciones lógicas y/o matemáticas, es importante tener una idea acerca de la forma como la computadora codifica y opera internamente para comprender determinados comportamientos de la máquina.


Sistemas de numeración en informática

  • Sistema binario
  • Sistema octal
  • Sistema hexadecimal

Sistema binario

Consta de un conjunto de solo 2 símbolos o elementos: { 0; 1 }


Con estos 2 símbolos se pueden representar cualquier número. Cada elemento se denomina cifra binaria o bit.


Se pueden efectuar transformaciones entre bases decimal (sistema numérico de 10 elementos) y binaria y viceversa.


Las opciones pueden ser 4, ellas son:

a-      Transformación de números enteros en base decimal a binaria

b-      Transformación de números enteros en base binaria a decimal

c-       Transformación de números decimales en base decimal a binaria

d-      Transformación de números decimales en base binaria a decimal


a)      Transformación de número entero en base decimal a binaria

Ejemplo: 2610 

                          
Luego 2610 = 110102
 

b)      Transformación de número entero en base binaria a decimal 

Ejemplo: 1101002

Se utiliza la suma de términos con exponentes de base 2:

1101002 = 1 * 25  +  1 * 24 + 0 * 23 + 1 * 22  + 0 * 21  + 0 * 20 = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 0 = 5210
 

c)       Transformación de número decimal en base decimal a binaria

Se separa la parte entera de la fraccionaria.

La parte entera se transforma con divisiones de base 2.

La parte fraccionaria se transforma con multiplicaciones de base 2 y de los sucesivos resultados se toman los restos enteros y la parte decimal vuelve a multiplicarse por 2. 

Ejemplo: 26,187510





Luego 26,187510 = 11010,00112  

d)      Transformación de número decimal en base binaria a decimal

Después de la coma decimal las potencias de 2 son de exponente creciente, negativo y desde 1.

Ejemplo: 1001,0012

1001,0012 = 1 * 23 + 0 * 22 + 0 * 21 + 1 * 20 + 0 * 2 -1 + 0 * 2 -2 + 1 * 2 -3 = 8 + 0 + 0 + 1 + 0 + 0 + 1/8 = 9,12510   

Sistema hexadecimal

Consta de un conjunto de 16 símbolos o elementos: { 0; 1, 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; A; B; C; D; E; F } donde:

 A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

a)      Transformar de número (entero o decimal) en base hexadecimal a decimal

Ejemplo 3E0,A 


3E0,A = 3 * 162 + E * 161 + 0 * 160 + A * 16-1 = 3 * 256 + 14 * 16 + 0 + 10 * 1/16 = 768 + 224 + 0 + 0,625 = 992,62510


b)      Transformar de número (entero o decimal) en base decimal a hexadecimal

Se separa la parte entera de la fraccionaria.

La parte entera se transforma con divisiones de base 16.

La parte fraccionaria se transforma con multiplicaciones de base 16 (se toman los restos enteros y la parte decimal vuelve a multiplicarse por 16).

Ejemplo 1723,2510
 


                                                Nota 11 = B
 


Luego: 1723,2510 = 6BB,4
 
c)       Transformar de número (entero o decimal) en base hexadecimal  a binario

Cada símbolo hexadecimal se corresponde con 4 símbolos binarios (es decir 4 bits) por eso la conversión a binario se realiza expandiendo en grupos de 4 bits

Ejemplo 1A7,C4

1 = 0001      A = 1010      7 = 0111   ,    C = 1100      4 = 0100

Luego 1A7,C4 = 000110100111,110001002

d)      Transformar de número (entero o decimal) en base binaria a hexadecimal  

Cada símbolo hexadecimal se corresponde con 4 símbolos binarios (es decir 4 bits) por eso la conversión a binario se realiza agrupando en grupos de 4 bits.

Ejemplo 10111011111,10110112

0101 = 5      1101 = 13 = D       1111 = 15 = F     ,      1011 = 11 = B       0110 = 6

Luego 10111011111,10110112  = 5DF,B6

La utilización del sistema hexadecimal en las computadoras se debe a que un dígito hexadecimal representa a cuatro dígitos binarios (4 bits = 1 nibble), por tanto dos dígitos hexadecimales representaran a ocho dígitos binarios (8 bits = 1 byte = 2 nibbles) que como es sabido es la unidad básica de almacenamiento de información. 

RESUMEN PASAJE ENTRE SISTEMAS DE NUMERACIÓN



Sistema Octal


El sistema numérico en base 8 se llama octal, es decir que utiliza 8 símbolos o elementos {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}.

En informática a veces se utiliza la numeración octal en vez de la hexadecimal. Sin embargo, para trabajar con bytes o conjuntos de ellos, asumiendo que un byte tiene 8 bits, suele ser más cómodo el sistema hexa.

Pasaje de un Sistema Binario a Sistema Octal:
Nota: sólo se verá esta única conversión del sistema octal en este curso
 
- Se divide el número binario en grupos de 3 bits empezando por la derecha. Si al final queda un grupo de 2 o 1 dígitos, se completa el grupo con ceros hacia el lado izquierdo.
- Se convierte cada grupo en su equivalente en el sistema octal y se reemplaza.
 
Ejemplo: Pasar 101101112 a octal.

Resultado: 101101112 = 2678

Resolver: 
a) 1111111111111010000011111111111110000
b) 0111111111100000000000000001010101010
c) 0101010110000111110101010101010101011


 

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