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BASES NUMÉRICAS Prof. Fillipe Lucchin Paukner “Existem 10 tipos de pessoas no mundo: Aqueles que conseguem contar em binário e os que não conseguem.” Notação Posicional O objetivo principal de qualquer base numérica é a de representar números É a posição do algarismo (dígito) que determina seu valor Ex: número com 2 e 7 => 27 ou 72 O total do número é a soma dos valores relativos de cada número A formação dos números depende da quantidade de algarismos disponíveis no referido sistema (chamado Base) Ex: Base decimal => 10 algarismos (0,1,2,...,8,9) Notação Posicional Exemplo: Número 5.303 na base 10 = 530310 Composto de 4 algarismos: 5,3,0,3 Valores: 3 unidades = 3 x 100 = 3 0 dezenas = 0 x 101 = 0 3 centenas = 3 x 102 = 300 5 milhares = 5 x 103 = 5.000 Total = 5.303 Bases 16 » Hexadecimal : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F 10 » Decimal: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 8 » Octal: 0,1,2,3,4,5,6,7 3 » Ternária: 0,1,2 2 » Binária: 0,1 Exemplos: (1011)2 (342)5 (257)8 (1024)10 Conversão de Base B para base 10 Utiliza-se a equação para converter de qualquer base para decimal d indica cada algarismo do número; n – 1, n – 2, 1, 0 (índice) indicam a posição de cada algarismo; b indica a base de numeração n indica o número de dígitos inteiros Conversão de Base B para base 10 Ex1: Converter (1110)2 para decimal (1110)2 = 1.2 3 + 1.22 + 1.21 + 0.20 = = 8 + 4 + 2 + 0 = = (14)10 = 14 Ex2: Converter (1043)5 para decimal (1043)5 = 1.5 3 + 0.52 + 4.51 + 3.50 = = 125 + 0 + 20 + 3 = = (148)10 = 148 Conversão Decimal Base B Divide-se o número decimal pelo valor da base B. O resto é o algarismo procurado. Repetir enquanto quociente 0. Exemplo: Converter (45)10 para binário 45/2 = 22 resto=1 d0 22/2 = 11 resto=0 d1 11/2 = 5 resto=1 d2 5/2 = 2 resto=1 d3 2/2 = 1 resto=0 d4 1/2 = 0 resto=1 d5 (d5 d4 d3 d2 d1 d0) = (101101)2 Conversão Decimal Base B Ex1: Converter (2754)10 para ( )16 2754/16 = 172 resto=2 172/16 = 10 resto=12=C 10/16 = 0 resto=10=A (AC2)16 ou AC2H ou AC2h Ex2: Converter (483)10 para ( )8 483/8 = 60 resto=3 60/8 = 7 resto=4 7/8 = 0 resto=7 (743)8 Conversão Decimal Base B Comparação entre bases Conversão de base 2 para 8 Divide-se o número binário inteiro, da direita para a esquerda em grupos de 3 bits, e preenche-se o resto com zeros. Para cada grupo acha-se o algarismo octal equivalente da tabela. Conversão de base 2 para 16 Divide-se o número binário inteiro, da direita para a esquerda em grupos de 4 bits, e preenche-se o resto com zeros. Para cada grupo acha-se o algarismo octal equivalente da tabela. Aritmética Binária SOMA: Semelhante à soma decimal 0+0 = 0 0+1 = 1+0 = 1 1+1 = 0, com carry 1 1111 » carry Ex: 101101 + 101011 1011000 Aritmética Binária SUBTRAÇÃO: semelhante, porém o ´empréstimo´ agora vale 2 (na base decimal quando temos 0-N pegamos 10 emprestado ao algarismo da esquerda). 0 – 0=0, 1 – 1=0, 1 – 0=1, 0 – 1 » “empréstimo no valor da base” 2 002 Ex: 101101 - 100111 000110 Aritmética Binária Exr1: (10101)2 + (11100)2 Exr2: (100110)2 + (0011100)2 Exr3: (100101)2 - (011010)2 Exr4: (111001001)2 - (10111011)2 Aritmética Binária Exr1: (10101)2 + (11100)2 Exr2: (100110)2 + (0011100)2 Exr3: (100101)2 – (011010)2 Exr4: (111001001)2 – (10111011)2 Resp1 = (110001)2 Resp2 = (1000010)2 Resp3 = (001011)2 Resp4 = (100001110)2 Aritmética Binária Multiplicação binária Regras: 0 x 0 = 0 0 x 1 = 0 1 x 0 = 0 1 x 1 = 1 Mesmo método que o decimal: deslocamentos e adições. Número maior deve ser colocado acima do menor. Aritmética Binária Multiplicação binária Aritmética Binária Divisão binária Mesmo método que o decimal: deslocamentos e subtrações. Aritmética Hexadecimal SOMA 1 11 3A943B + 23B7D5 5E4C10 SUBTRAÇÃO 4C7BE8 - 1E927A 2DE96E 24 D 23 B 27 3 A-10 B-11 C-12 D-13 E-14 F-15 Sistema sinal-magnitude Sistema sinal-magnitude Algoritmo de soma (números com sinal): Sinais diferentes : Encontra número com maior magnitude Subtrai menor do maior Atribui ao resultado o sinal do número de maior magnitude Sinais iguais Soma e atribui sinal dos operandos Atenção deve ser dada ao estouro de magnitude Algoritmo de soma (números com sinal) Complemento a base Em computadores a subtração em binário é feita por um artifício: o "Método do Complemento a Base“. Consiste em encontrar o complemento do número em relação a base e depois somar os números. Os computadores funcionam sempre na base 2, portanto o complemento a base será complemento a dois. Complemento a base Representação de números em complemento Complemento é a diferença entre o maior algarismo possível na base e cada algarismo do número. Através da representação em complemento a subtração entre dois números pode ser substituída pela sua soma em complemento. Complemento a base Representação de números negativos em complemento a (base -1) A representação dos números inteiros negativos é obtida efetuando-se: (base - 1) menos cada algarismo do número. Para se obter o complemento a 1 de um número binário, devemos subtrair cada algarismo de 1. Uma particularidade dos números binários é que, para efetuar esta operação, basta inverter todos os bits. Complemento a base Representação de números negativos em complemento a (base - 1) Complemento a base Representação em C1 dos números binários de 4 dígitos Repare como o espaço de representação da base 2 com 4 dígitos está sendo usado na representação em C1 (note que há 2 representações para o zero). Complemento a base Aritmética em complemento a (base -1) Repare que a subtração (ou soma de um número positivo com um número negativo) se transforma, nesta representação, em uma soma em complemento, isto é, a soma dos complementos do número positivo com o número negativo. Portanto, uma subtração pode ser realizada simplesmente através da soma dos números “complementados”. Se o número é positivo, mantenha-o; se o número é negativo, complemente-o; e aí, é só somar. Complemento a base Aritmética em complemento a (base -1) Dessa forma, podemos constatar que o algoritmo da soma em complemento é muito mais simples que o da soma em sinal e magnitude, uma vez que não requer nenhum teste. No entanto, continuamos com duas representações para o zero. Vamos a seguir discutir a solução para esse problema. Números sinalizados complemento de 2 A notação Complemento de 2 é utilizada para indicar um númerobinário com sinal. MSB Most Significant Bit (bit mais significativo) é o bit mais à esquerda do número binário. O bit mais significativo (MSB) indica o sinal do número. MSB = 0 indica que o número é positivo. MSB = 1 indica que o número é negativo. Complemento de 2 Complemento de 2 Como converter um número decimal com sinal para a notação complemento 2 Como converter um número decimal com sinal para a notação complemento 2 Adição e subtração em complemento de 2 Adição e subtração em complemento de 2 Representação em C2 dos números binários de 4 dígitos Vemos assim que em C2, não há duas representações para o valor 0 e consequentemente abriu-se lugar para mais uma representação. No caso, mais um número negativo pode ser representado. Complemento de 2 Complemento de 2 Complemento de dois: estouro de magnitude Em qualquer sistema de complemento de dois, existe sempre um limite para o tamanho dos números a serem representados. Exemplo: quando usamos complemento de dois com padrões de quatro bits (um para o sinal), ao valor 9 não está associado padrão algum; por isso não conseguimos obter uma resposta certa para a soma 5 + 6, o resultado apareceria como -5. Complemento de 2 Somar usando representação em C2: Ex: 5 - 3 = 2 (utilização de 4 bits) Conclusão O que concluímos? Que qualquer operação aritmética pode ser realizada em computadores apenas através de somas (diretas ou em complemento)! Legal, mas para que serve isso? Por enquanto, enquanto, ficamos por aqui. Em circuitos lógicos veremos como essas propriedades serão úteis para os engenheiros que projetam os computadores. Exercício Desenvolva um algoritmo que receba três entradas: um número qualquer; a base deste número a base para a qual se deseja converter o número. A saída do programa é o número convertido na base escolhida.
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