Eletrônica Digital Sistemas de Numeração Prof. Wanderley Introdução Os sistemas de numeração são uma invenção humana Dentre os sistemas de numeração inventados, destacam-se: O decimal; O binário; O octal; e O hexadecimal. O mais importante no dia-a-dia é o decimal, composto de dez algarismos (0,1,2,..8,9) Entretanto, na área de sistemas digitais e informática, os outros três sistemas de numeração citados, sobretudo o binário e o hexadecimal, são extremamente importantes Tal importância ficará evidente no decorrer deste curso O Sistema Binário Se no decimal há dez algarismos, no binário vamos encontrar apenas dois algarismos, 0 e 1 Então, como representamos algarismos maiores que 1 utilizando o sistema binário? No sistema decimal não temos o algarismo dez, de modo que representamos a quantidade utilizando o algarismo 1 seguido do 0 Da mesma forma, no binário não temos o algarismo dois, por exemplo, e o representamos utilizando o algarismo 1 seguido do 0 Utilizamos da mesma regra para representar outras quantidades O Sistema Binário DECIMAL BINÁRIO 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 9 1001 Cada dígito binário recebe denominação de bit (binary digit) Nibble é o conjunto de quatro bits Byte é o conjunto de oito bits a Conversão Binário-Decimal Considere o número decimal 594 como exemplo, o qual pode ser decomposto como segue: 5x100 + Centena 5x102 9x10 + dezena + 9x101 + 4x1 = 594 = 594 unidade 4x100 5, 9 e 4 são algarismos decimais 10 é chamado de base, correspondente ao sistema decimal Os expoentes 2, 1 e 0 são os índices relativos à posição de cada algarismo decimal Conversão Binário-Decimal Considere, agora, o número binário 101, correspondente ao número decimal 5 Por equivalência com a decomposição do número decimal, temos que: 1, 0 e 1 são algarismos binários No sistema binário, a base é 2 Os índices correspondentes a cada algarismo binário são 2, 1 e 0 Assim, temos que: 1x22 + 0x21 + 1x20 = 5 DECIMAL BINÁRIO 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 9 1001 Conversão Binário-Decimal Exercício: Converta o byte 10101101 para decimal. Resposta: 1x27 + 0x26 + 1x25 + 0x24 + 1x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = 1x128 + 0x64 + 1x32 + 0x16 + 1x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 = 173 Logo, 101011012 = 17310 Obs: Quando suprimimos a base, então ficará subentendido que tratase de um número na base 10. Quando o número estiver em qualquer outra base, então essa deverá ser explicitada. Conversão Binário-Decimal Tarefa para casa: Converta os números a seguir para decimal: a) 011102 b) 10102 c) 11001100012 Conversão Decimal-Binário A conversão binário-decimal é importante, pois ajudanos a saber a quantidade representada por um conjunto de bits Veremos agora a transformação inversa, de modo que, dada uma quantidade decimal, obteremos sua representação binária Para ilustrar o processo de conversão, considere o número decimal 10 Conversão Decimal-Binário O Método das Divisões Sucessivas O último quociente é o bit MSB (Most Significant Bit) O primeiro resto é o bit LSB (Least Significant Bit) Conversão Decimal-Binário Exercício: Converta o número 4710 para binário. Resposta: 47 / 2 1 23 / 2 1 11 / 2 1 5/2 1 2/2 0 1 Logo, 4710 =1011112 Conversão Decimal-Binário Tarefa para casa: Converta os números a seguir para binário: a) 2110 b) 55210 c) 71510 Conversão Binário Fracionário - Decimal Até agora tratamos somente de números inteiros. E se o número for um binário fracionário, como o convertermos para decimal? Considere o número fracionário decimal 10,5, o qual pode ser decomposto como: 1x101 + 0x100 + 5x10-1 = 10,5 Para binários fracionários procede-se de forma semelhante. Conversão Binário Fracionário - Decimal Exemplo: Considere o número fracionário 101,1012. Converta-o para decimal. 1x22 + 0x21 + 1x20 + 1x2-1 + 0x2-2 1x4 + 0x2 + 1x2-3 = + 1x1 + 1x0,5 + 0x0,25 + 1x0,125 = 5,625 Conversão Binário Fracionário - Decimal Tarefa para casa: Converta os números a seguir para decimal: a) 111,0012 b) 100,110012 Conversão Decimal Fracionário - Binário Um número decimal fracionário pode ser decomposto em uma parte inteira e um parte fracionária Exemplo: 8,375 = 8 + 0,375 Procedimento: Decompõe-se o número em parte inteira e fracionária Converte-se a parte inteira utilizando divisões sucessivas (já visto) Converte-se a parte fracionária utilizando multiplicações sucessivas 8 / 2 0 4 / 2 0 2 / 2 0 1 Logo, 810 =10002 Multiplicações Sucessivas 0,375 x2 0,750 x2 1,500 0,500 x2 1,000 Logo, 0,37510 =0,0112 Assim, 10002 + 0,0112 =1000,0112 Conversão Decimal Fracionário - Binário Tarefa para casa: Converta os números a seguir para binário: a) 3,38010 b) 57,310 Sistema Octal de numeração Trata-se de um sistema de base 8, contendo oito algarismos, a saber: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 Logo, a representação da quantidade 810 = 108, isto é, análogo ao procedimento observado no sistema binário DECIMAL OCTAL 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 10 9 11 10 12 11 13 Conversão Octal-Decimal Exemplo: Converta 1438 para decimal. 1x82 + 4x81 + 1x64 + 4x8 + 3x80 = 3x1 = 99 Logo, 1438 = 9910 Tarefa para casa: Converta os números a seguir para decimal: a) 778 b) 1008 c) 4768 Conversão Decimal-Octal É análoga à conversão decimal-binária, ou seja, utilizase o método de divisões sucessivas. Entretanto, agora a base é 8, isto é, as divisões são por 8. Exemplo: Converta 9210 para octal. 92 / 8 4 11 / 8 3/1 Logo, 9210 = 1348 Conversão Decimal-Octal Tarefa para casa: Converta os números a seguir para octal: a) 7410 b) 51210 c) 71910 Conversão Octal-Binário e Binário-Octal OCTAL BINÁRIO 0 000 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 111 Esta conversão é direta se consideramos a tabela ao lado Exemplo: Converta 278 para binário 28 = 0102 78 = 1112 Logo, 278 = 0101112 Exemplo: Converta 1100112 para octal 1102 = 68 0112 = 38 Logo, 0101112= 638 Obs: A conversão da base 2N (4, 8, 16, 32...) para binário, e vice-versa, é direta Conversão Octal-Binário e Binário-Octal Tarefa para casa: 1) Converta os números a seguir para binário: a) 348 b) 5368 c) 446758 2) Converta os números a seguir para octal: a) 101112 b) 110101012 c) 10001100112 Sistema de Numeração Hexadecimal Trata-se de um sistema de base 16, contendo dezesseis algarismos, a saber: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F Observe que a sequência de letras representam as quantidades 10, 11, 12, 13, 14 e 15, respectivamente. Logo, a representação da quantidade 1610 = 1016, isto é, análogo ao procedimento observado nos sistemas binário e octal O sistema hexadecimal é de extrema importância em sistemas digitais. É muito utilizado tanto em projeto de softwares quanto de hardwares digitais DECIMAL HEXADECIMAL 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 A 11 B 12 C 13 D 14 E 15 F Conversão Hexadecimal-Decimal Exemplo: Converta 3F16 para decimal. 3x161 + Fx160 = 3x16 + 15x1 = 63 Logo, 3F16 = 6310 Tarefa para casa: Converta os números a seguir para decimal: a) 1C316 b) 23A16 c) 5FB916 Conversão Decimal-Hexadecimal Exemplo: Converta 100010 para hexadecimal. 1000 / 16 8 62 / 16 14 3 E Logo, 100010 = 3E816 Tarefa para casa: Converta os números a seguir para hexadecimal: a) 13410 b) 38410 c) 256710 Conversão Hexadecimal-Binário e BinárioHexadecimal HEXADECIMAL BINÁRIO 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111 Esta conversão é direta se consideramos a tabela ao lado Exemplo: Converta C1316 para binário c16 = 11002 116 = 00012 316 = 00112 Logo, C1316 = 1100 0001 00112 Exemplo: Converta 100110002 para hexadecimal 10012 = 916 10002 = 816 Logo, 100110002= 9816 Conversão Hexadecimal-Binário e BinárioHexadecimal Tarefa para casa: 1) Converta os números a seguir para binário: a) 1ED16 b) 6CF916 c) 3A716 2) Converta os números a seguir para hexadecimal: a) 11000112 b) 110001111000111002