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Circuitos Lógicos Sistemas de numeração Prof.: Thiago Coelho 1 Departamento de Circuitos Elétricos 2 Sistemas Analógicos vs Digitais • Uma informação pode ser convertida em formato de sinais elétricos por diferentes meios de transdução. EX: Sensores de parâmetros físicos, telefone, imagem, etc. • Nos Sistemas analógicos a intensidade do sinal elétrico varia proporcionalmente e de forma continua com a grandeza representada. • Nos sistemas digitais a intensidade do sinal é representado por valores discretos. 3 Sistemas Analógicos vs Digitais • Vantagens dos sistemas digitais: o Facilidade de projeto; Hardware mais simples; Integração de serviços; o Armazenamento de informação; o Mantem a precisão; o Operações programadas; o Menos afetados por ruído o Maior integração (CI) • Limitações o Mundo real quase totalmente analógico; o Necessita de processamento (Conversão AD/DA); o Dispêndio de tempo no processamento; Sistemas de numeração • Decimal (10, 12, 75) – composto de 10 algarismos, 0 até 9 • Binário (1110011001) – composto de apenas dois algarismos, 0 e 1 • Octal (3245) – composto dos números 0 até 7 (oito algarismos) • Hexadecimal (1AF8) – composto dos algarismos 0 até 9 e de A até F 4 Sistema binário • Composto de dois algarismos, 0 e 1 • Como representar o algarismo 2, do sistema decimal? No sistema decimal também não há o algarismo 10, e este é representado como uma dezena seguido de 0 unidades. Logo, o 2 em decimal seria 10 em binário. A numeração em binário fica: 5 Decimal Binário 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 ... ... • Método prático: divisão sucessiva por 2 Ex: Represente em binário o número decimal 94 Decimal => Binária 6 MSB (most significant bit) LSB (Least significant bit) Transformações de bases • Binária para decimal Seja um número decimal 594. Este número significa: 7 100 10 1 5 9 4 5x100+9x10+4x1=594 10 2 10 1 10 0 5 9 4 5x10 2 +9x10 1 +4x10 0 =594 Potências de dez Binária => Decimal • Verificou-se que a base do sistema é 10. No caso binário, teremos a base 2. Seja representar o número 5: • O número 101 na base 2 é igual ao número 5 na base 10, ou na notação usual: 510=1012 8 Potências de dois Tabela de potência de dois 9 2 0 1 2 1 2 2 2 4 2 3 8 2 4 16 2 5 32 2 6 64 2 7 128 2 8 256 2 9 512 2 10 1024 Decimal => Binária* • Método prático: subtração sucessiva pela maior potência Ex: Represente o número decimal 47 em binário 10 Sistema octal • Possui 7 algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 • Segue fórmulas semelhantes de conversão 11 Decimal Octal 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 10 9 11 10 12 ... ... Decimal => Octal* • Dois métodos: 1) Análogo à conversão dec=>bin, mas divide-se por 8 2) Converte-se o número decimal em binário, e depois transforma-o em octal 12 92 8 4 11 8 13 Sentido de leitura 9210=1348 2 1 92 2 46 2 2230 111 1 21 Sentido de leitura 9210=001 011 1002=1348 2 2 0 5 0 Octal => Decimal 13 Binária => Octal • Separa-se o número binário em grupos de 3 algarismos a partir da direita • Converte-se este número para o sistema decimal (o maior número a ser formado será o 7=>111) 14 => 2 Sistema Hexadecimal • Possui dezesseis algarimos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 15 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 16 10 17 11 ... ... O endereço mac é formado por 6 pares de hexadecimais: Ex: 0A-88-14-4D-4C-FB Capacidade de aroximadamente 280 trilhões de diferentes endereçamentos Decimal => Hexadecimal • Como no sistema octal, dois métodos: Conversão direta ou a partir do binário equivalente (grupos de 4 bits) 16 Hexadecimal => Decimal • Análogo aos outros sistemas: 17 16 1 16 0 3x16 1 +Fx16 0 =6310 3x16 1 +15x16 0 =6310 3F16=6310 3 F 16 2 16 1 16 0 1x16 2 +Cx16 1 +3x16 0 =45110 1x16 2 +12x16 1 +3x16 0 =45110 1C316=45110 1 C 3 Binário => Hexadecimal • Grupos de 4 algarismos binários: 18 11000112=0110 00112=6316 Hexadecimal => Binário • Grupos de 4 algarismos binários: 19 1 E D 0001 1110 1101 1ED16=0001 1110 11012 Outras codificações Codificação BCD (Binary Coded Decimal) • Cada dígito decimal (de 0 a 9) é um número binário de 4 bits ( 0000 a 1001) • Qualquer outro número acima de 10012 indica erro no código (palavra proibida) 20 Codificação BCD Codificação BCD • Não é outro sistema de numeração • Número BCD não equivale ao binário • Maior facilidade de conversão para decimal, importante do ponto de vista de hardware 21 O Byte • Forma usual de manipulação e armazenamento de dados de computadores • Composto de 8 bits 22 Exercícios propostos • Converter: B=>D 11112, 100102 D=>B 55210 O=>D 1008 D=>O 7410 O=>B 11278 H=>D 4AB16 D=>H 38410 H=>B 7F16 B=>H 1001100100112 23 24 B2 B1 B0 G2 G1 G0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 Código Gray Código ASCII • Código binário para caracteres; • A memória do computador conserva todos os dados sob a forma numérica. Não existe um método para armazenar diretamente os caracteres. Cada caractere possui um código ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Tabela ASCII Caractere Código decimal código hexadecimal NUL (Null) 0 00 SOH (Start of heading) 1 01 STX (Start of text) 2 02 ! 33 21 " 34 22 # 35 23 $ 36 24 : 58 3A A 65 41 B 66 42 C 67 43 A 97 61 B 98 62 C 99 63 Código ASCII • Desenvolvido em 1960 para representação de caracteres em computadores e máquinas digitais; • É formado por uma sequência de 7 bits que identificam cada caracter; • Associado ao código ASCII utiliza-se mais um bit chamado bit de paridade; Bit de paridade • Bit extra anexado ao conjunto de bits do código a ser transmitido; • Utilizado para verificação de erro; • Dois tipos: – Paridade Par Neste tipo será forçado que o número de bits 1 seja par: Ex: Caracter C: 1 0 0 0 0 1 1 Caracter A: 1 0 0 0 0 0 1 – Paridade Ímpar Neste tipo será forçado que o número de bits 1 seja ímpar: Ex: Caracter C: 1 0 0 0 0 1 1 Caracter A: 1 0 0 0 0 0 1 28 Exercícios propostos 1) Converter para ASCII com paridade ímpar o caracter “!”: 2) Em um pequeno computador o controle de processos usa código hexadecimal para representar endereços de memória de 16 bits. a) Quantos dígitos hexadecimais são necessários? b) Qual é a faixa de endereços em hexadecimal? c) Qual o número total de endereços? 29 click Exercícios propostos 3) A memória de um microcomputador é endereçada por 20 bits. a) Calcule quantas posições diferentes de memória o microcomputador possui? b) Quantos dígitos hexa são necessários para representar um endereço de uma posição de memória? c) Qual o endereço em hexa da 256ª posição de memória? (o primeiro endereço é zero e segue crescente) 30 click
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