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PRIMERA UNIDAD
NUMEROS BINARIOS
Asignatura: Electrónica Digital
Docente: Alejandro Reategui Pezo
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONIA PERUANA
FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E
INFORMATICA
NAUTA 2008 -I
INTRODUCCION
• Si tenemos un numero decimal:
6872
Se lo puede representar de la siguiente manera:
6 unidades de mil
8 centenas
7 decenas
2 unidades
Es decir se lo puede representar del siguiente modo:
6x103
+ 8x102
+ 7x101
+ 2x100
Esto es la representación de un numero en base 10,
debido a que usa diez dígitos y donde los coeficientes
son multiplicados por potencias de 10.
En general, un numero expresado en un sistema de
base r tiene coeficientes multiplicados por potencias de
r:
anrn
+ an-1nrn-1
+ ... + a2r2
+ a1r1
+ a0r0
+ a-1r -1
+a-2r -2
+… a-mr -m
an,m = varían entre 0 y r – 1
Ejemplo: los coeficientes de un numero en base 6 serán:
0,1,2,3,4,5
La representación de un numero en base 5 copn su
representación en decimal será de la forma siguiente:
(4021.2)5 = 4 x 53
+ 0 x 52
+ 2x 51
+1 x 50
+ 2 x 5-1
= (511.4)10
La representación de un número en base 8 será como se
muestra a continuación mostrando al vez su valor decimal
equivalente,para ello expandimos el número como una
serie de potencias con base 8:
(127.4)8 = 1 x 82
+ 2 x 81
+ 7 x 80
+ 4 x 8-1
= (87.5)10
La representación de un numero en base16 será así:
(B65F)16 = 11 x 163
+ 6 x 162
+ 5 x 161
+ 15 x 160
= (46.687)10
Los dígitos de los números binarios se llaman bits y son 0
o 1, por tanto, la conversión de binario a decimal puede
efectuarse sumando los números con potencias 2
correspondientes a los bits que son 1. Por ejemplo:
(110101)2 = 32 + 16 + 4 + 1 = (53)10
Las operaciones aritméticas con números base r siguen
las mismas reglas que los números decimales:
SUMA: 101101 RESTA: 101101
+100111 100111
1010100 000110
MULTIPLICACION: 1011
x 101
1011
0000
1011
110111
CONVERSIONES ENTRE NUMEROS
DE BASE DIFERENTE
• De Binario a Decimal:
(1010,01)2 = 23
+21
+2-2
+ 2-3
= (10,375)10
• De Octal a Decimal:
(630,4)8 = 6x82
+ 3x8 + 4x8-1
= (408,5)10
• De Decimal a Binario:
(47)10 = (101111)2
• De Decimal a Octal: 153
(153)10 = (231)8 19 1
2 3
0 2 = (231)8
• De Decimal con fracción a Binario:
(0,6875)10 = (0,1011)2
0,6875 x 2 = 1 + 0,3750 a-1 = 1
0,3750 x 2 = 0 + 0,7500 a-2 = 0
0,7500 x 2 = 1 + 0,5000 a-3 = 1
0,5000 x 2 = 1 + 0,0000 a-4 = 1
• De Decimal con fracción a Octal:
(0,513)10 = (0,406517…..)8
0,513 x 8 = 4,104
0,104 x 8 = 0,832
0,832 x 8 = 6,656
0,656 x 8 = 5,248
0,248 x 8 = 1,984
0,984 x 8 = 7,872
Combinando los dos anteriores ejemplos:
(153,513)10 = (231,406517)8
• De Binario a Octal:
( 10 110 001 101 011 . 111 100 000 110 )2 =
(26153,7406)8
• De Binario a Hexadecimal:
( 10 1100 0110 1011 . 1111 0010 )2 = (2C6B,F2)16
• De Octal a Binario:
(673,124)8 = ( 110 111 011 . 001 101 100 )2
• (306,D9)16 = ( 0011 0000 0110 . 1101 1001 )2
Tabla 1-1 Números con diferentes bases
Decimal Binario Octal Hexadecimal
0 0 0 0
1 1 1 1
2 10 2 2
3 11 3 3
4 100 4 4
5 101 5 5
6 110 6 6
7 111 7 7
8 1000 10 8
9 1001 11 9
10 1010 12 A
11 1011 13 B
12 1100 14 C
13 1101 15 D
14 1110 16 E
15 1111 17 F
16 10000 20 10
17 10001 21 11
18 10010 22 12
19 10011 23 13
20 10100 24 14
COMPLEMENTOS
• Se usan en los computadores digitales
para simplificar la operación de
sustracción y para manipulaciones
lógicas.
• Hay dos clases de complementos para
cada sistema de base r:
1.- El complemento de r
2.- El complemento de (r-1)
El Complemento de r
Se Define:
rn
– N para N ≠ 0 y 0 para N = 0
Donde N es un numero positivo en base r,
con parte entera de n dígitos.
Ejemplos:
• El comp. de 10 de (52520)10 es 105
– 52520 = 47480
• El comp. de 10 de (0,3267)10 es 1 – 0.3267 = 0.6733
• El comp. de 10 de (25,639)10 es 102
- 25.639 = 74.361
• El comp. de 2 de (101100)2 es (26
)10 – (101100)2 =
(10000000 – 101100)2 = 010100
El Complemento de r - 1
Se Define:
rn
– r-m
- N
Donde N es un numero positivo en base r, con
parte entera de n dígitos y una parte fraccionaria
de m dígitos
Ejemplos:
• El comp. de 9 de (52520)10 es 105
– 1 - 52520 = 47479.
• El comp. de 9 de (0,3267)10 es 1 – 10-4
- 0,3267 = 0,6732
• El comp. de 9 de (25,639)10 es 102
- 10-3
- 25639 = 74,360
• El comp. de 1 de (101100)2 es (26
-1)10 – (101100)2 = (111111 –
101100)2 = 010011
• El comp. de 1 de (0,0110)2 es (1 -2-4
)10 – (1,0110)2 = (0,1111 –
0,0110)2 = 0,1001
SUSTRACCION CON
COMPLEMENTO DE r
• La sustracción de dos números positivos (M –N), ambos
en base r puede hacerse de la siguiente manera:
1. Se suma el minuendo M al complemento de r del
sustraendo N.
2. Se inspeccionan los datos obtenidos en el paso 1
para una “lleva” final.
a. Si ocurre una “lleva” final, se debe descartar.
b. Si no ocurre una “lleva” final, se toma el
complemento de r del numero obtenido en el
paso 1 y se coloca un signo negativo al frente.
• Ejemplos:
1. Usando el complemento de 10, sustraer 72532 – 3250
M = 72532
N = 03250 complemento de 10 de N = 96750
72532 +
96750
Lleva final 1 69282
Respuesta: 69282
2. Sustraer: (3250 – 72532)10
M = 03250
N = 72532 complemento de 10 de N = 27468
03250 +
27468
ninguna lleva 30718
Comp. de 10 de 30718 Respuesta = -69282
3. Usar el complemento de 2 para sustraer M – N con los
números binarios dados:
a.- M = 1010100
N = 1000100 complemento de 2 de N = 0111100
1010100
0111100
lleva final 1 0010000
Respuesta = 10000
b.- M = 1000100
N = 1010100 complemento de 2 de N = 0101100
1000100 +
0101100
ninguna lleva 1110000
comp. de 2 de 1110000 Respuesta = - 10000
SUSTRACCION CON
COMPLEMENTO DE r - 1
• La sustracción de dos números positivos (M –N), ambos
en base r puede hacerse de la siguiente manera:
1. Se agrega el minuendo M al complemento de (r – 1)
del sustraendo N.
2. Se inspeccionan los datos obtenidos en el paso 1
para una “lleva” final.
a. Si ocurre una “lleva” final, se agrega 1 al digito
menos significativo (lleva final de reinicio).
b. Si no ocurre una “lleva” final, se obtiene el
complemento de (r – 1) del numero obtenido en el
paso 1 y se coloca un signo negativo al frente.
• Ejemplos:
4. Usando el complemento de 9, sustraer 72532 – 3250
M = 72532
N = 03250 complemento de 9 de N = 96749
72532 +
96749
Lleva final 1 69281 + 1 (lleva final de reinicio)
Respuesta: 69282
5. Sustraer: (3250 – 72532)10
M = 03250
N = 72532 complemento de 9 de N = 27467
03250 +
27467
ninguna lleva 30717
Comp. de 9 de 30717 Respuesta = -69282
6. Usar el complemento de 1 para sustraer M – N con los
números binarios dados:
a.- M = 1010100
N = 1000100 complemento de 1 de N = 01111011
1010100
0111011
lleva final 1 0001111 + 1 (lleva final de reinicio)
Respuesta = 10000
b.- M = 1000100
N = 1010100 complemento de 1 de N = 0101011
1000100 +
0101011
ninguna lleva 1101111
comp. de 1 de 1101111 Respuesta = - 10000
NÚMEROS BINARIOS CON SIGNO
• Los enteros positivos (incluído el cero) se
representan como números sin signo, sin
embargo, para representar enteros negativos se
necesita una notación que distinga a los valores
negativos..
• En la aritmética ordinaria, indicamos un número
negativo con un signo de menos, y uno positivo,
con un signo de más.
• Por limitaciones del hardware, las computadoras
deben representar todo con dígitos binarios.
• Se acostumbra representar el signo con un bit
colocado en la posición extrema izquierda del
número, la convención es que el bit sea cero si
el número es positivo, y uno si es negativo.
• Existen dos formas de representar los números
con signo:
- Magnitud con signo
- Complemento con signo
• Magnitud con signo.- En esta notación, el
número consiste en una magnitud y un símbolo
( + o - ) o un bit ( 0 o 1 ) que indica el signo, esta
es la representación de números con signo que
se emplea en la aritmética ordinaria. Ejemplo:
Representación del numero 9 con signo:
01001 se considera como 9 (binario sin signo) o
+9 (binario con signo).
11001 representa el equivalente binario de 25
cuando se le considera un número sin signo, o
-9 cuando se le considera un número con signo.
• Complemento con signo.- En este sistema, los
números negativos se indican con su
complemento, mientras que el sistema de
magnitud con signo hace negativo a un número
cambiando su signo, el sistema de
complemento con signo hace negativo a un
número convirtiéndolo en su complemento.
• Puesto que los números positivos siempre
inician con cero (más) en la posición de extrema
izquierda, el complemento siempre iniciará con
uno, lo que indica un número negativo.
• El sistema de complemento con signo puede
utilizar el complemento a uno o a dos, aunque
este último es el más común.
• Sólo hay una forma de representar +9, pero
existen tres formas de representar -9 con ocho
bits:
Representación de +9 : 00001001
Magnitud con signo : 10001001
Comp. a uno con signo : 11110110
Comp. A dos con signo : 11110111
• La representación de números con signo se
emplea en la aritmética ordinaria, al
implementar operaciones aritméticas en una
computadora, es mas conveniente usar un
sistema distinto para representar números
negativos la cual es el complemento con signo.
COMPARACION ENTRE LOS
COMPLEMENTOS DE 2 Y DE 1
• El complemento de 1 es muy útil en los manipuladores
lógicos, ya que el cambio de unos a ceros y viceversa es
equivalente a la operación de inversión lógica.
• El complemento de 2 se usa solamente en asocio de las
aplicaciones aritméticas.
• En la sustracción, usando complementos, es ventajoso
emplear el complemento de 2 en el cual solamente se
requiere una operación aritmética de suma.
• El complemento de 1 requiere dos sumas aritméticas
cuando sucede una “lleva” final de reinicio.
• El complemento de 1 tiene la desventaja adicional de
poseer dos ceros aritméticos: uno con todos los ceros y
otro con todos los unos.
• Para ilustrar este hecho, consideremos la sustracción de
dos números binarios iguales 1100 – 1100 = 0
• Usando el complemento de 1:
1100 +
0011
1111
Complementar de nuevo para obtener – 0000
• Usando el complemento de 2:
1100 +
0100
0000
Tabla 1-2 Números binarios con signo
Decimal complemento a dos con signo Complemento a uno con signo Magnitud con signo
+ 7 0111 0111 0111
+ 6 0110 0110 0110
+ 5 0101 0101 0101
+ 4 0100 0100 0100
+ 3 0011 0011 0011
+ 2 0010 0010 0010
+ 1 0001 0001 0001
+ 0 0000 0000 0000
- 0 -- 1111 1000
- 1 1111 1110 1001
- 2 1110 1101 1010
- 3 1101 1100 1011
- 4 1100 1011 1100
- 5 1011 1010 1101
- 6 1010 1001 1110
- 7 1001 1000 1111
- 8 1000 -- --
CODIGOS BINARIOS
• Los sistemas digitales representan y manipulan no
solamente los números binarios sino también muchos
otros elementos discretos de información.
• Cualquier elemento discreto de información específico
entre un grupo de cantidades puede ser representado
por un código binario.
• Por ejemplo el rojo es un color específico del espectro,
la letra A es una letra específica del alfabeto.
• Un bit por definición es un dígito binario, para
representar un grupo de 2n
elementos diferentes en
código binario se requiere un mínimo de N bits. Ello es
posible a que es posible arreglar r bits en 2n
maneras
diferentes
Códigos Decimales: Los códigos binarios para dígitos
decimales requieren un mínimo de cuatro bits. Se obtiene
numerosos códigos diferentes al ordenar cuatro o mas
bits en diez distintas combinaciones.
Tabla 1-3
Cuatro
códigos
binarios
distintos
para los
digitos ds
decimales
• Código BCD (Decimal Codificado en Binario):
Es una forma directa asignada a un equivalente
binario. Es posible asignar cargas a los bits
binarios de acuerdo a sus posiciones. Las
cargas en el código BDC son 8,4,2,1.
• Convertir un número decimal a binario: 13 =
1101
• Codificación binaria de un número decimal: En
BDC el número 13 = 0001 0011.
• (185)10 = (0001 1000 0101)BCD = (10111001)2
• Suma BCD.- Considere la suma de dos dígitos
decimales en BCD, junto con un posible acarreo
de un par de dígitos anteriores, menos
significativos. Puesto que ningún dígito es
mayor que 9, la suma no puede ser maror que 9
+ 9 + 1 = 19, donde el 1 que se suma es el
acarreo que se “llevaba”.
• La suma de 6 = (01001)2 a la suma binaria
la convierte en el dígito correcto y también
produce el acarreo necesario. Ello se
debe a que la diferencia entre un acarreo
en la posición de bit más significativa de la
suma binaria y un acarreo decimal es de
16 – 10 = 6.Consideremos estas tres
sumas BCD:
4 0100 4 0100 8 1000
+5 + 0101 + 8 + 1000 + 9 + 1001
9 1001 12 1100 17 10001
+ 0110 + 0110
10010 10111
• La suma de dos números BCD de n dígitos sin signo se
efectúa siguiendo el mismo procedimiento. Consideremos
la suma de 184 + 576 = 760 en BCD
• Código Reflejado (Código Gray): Los sistemas
digitales pueden diseñarse para procesar datos
solo en una forma discreta. Muchos sistemas
físicos suministran salida de información
continua. Esta información puede convertirse en
forma digital o discreta antes de que se aplique
a un sistema digital. La información continua o
analógica se convierte en forma digital mediante
un convertidor de analógico a digital.
• Hay ocasiones en que conviene usar el código
Gray que se muestra en la tabla siguiente para
representar los datos digitales obtenidos por
conversión de datos analógicos.
• La ventaja del codigo Gray sobre la sucesión
contínua de números binarios es que la
diferencia entre dos números consecutivos
cualesquiera en codigo Gray es de un solo bit.
• Tabla 1 - 4 Código Reflejado de cuatro Bits (Código Gray)
Código Reflejado Equivalente Decimal
0000 0
0001 1
0011 2
0010 3
0110 4
0111 5
0101 6
0100 7
1100 8
1101 9
1111 10
1110 11
1010 12
1011 13
1001 14
1000 15
• Códigos Alfanuméricos: Muchas de las aplicaciones
de las computadoras digitales requieren la manipulación
de datos que constan no solo de números, sino también
de letras. Por ejemplo, una compañía de seguros con
millones de tenedores de póliza debe usar una
computadora digital para procesar sus archivos. Para
representar el nombre del tenedor de póliza en forma
binaria, es necesario tener un código binario para el
alfabeto. Además, el mismo código binario debe
representar números decimales y algunos otros
caracteres especiales. Un código alfanumérico (algunas
veces abreviado alfamerico) es un código binario de un
grupo de elementos que consta de diez dígitos
decimales, las 26 letras del alfabeto y cierto numero de
símbolos especiales como $. El numero total de
elementos en un grupo alfanumérico es mayor de 36.
Por lo tanto, debe codificarse con un mínimo de 6 bits
(26
=64, pero 25
=32 no es suficiente).
• Tabla 1 – 5 Códigos Alfanuméricos:
• Código ASCII (American Standard Code for
Information Interchange o Código Estándar
Americano para el Intercambio de Información):
Esquema de codificación que asigna valores
numéricos a las letras, números, signos de
puntuación y algunos otros caracteres. Al normalizar
los valores utilizados para dichos caracteres, ASCII
permite que los ordenadores o computadoras y
programas informáticos intercambien información.
• ASCII incluye 256 códigos divididos en dos
conjuntos, estándar y extendido, de 128 cada uno.
Estos conjuntos representan todas las
combinaciones posibles de 7 u 8 bits, siendo esta
última el número de bits en un byte. El conjunto
ASCII básico, o estándar, utiliza 7 bits para cada
código, lo que da como resultado 128 códigos de
caracteres desde 0 hasta 127 (00H hasta 7FH
hexadecimal). El conjunto ASCII extendido utiliza 8
bits para cada código, dando como resultado 128
códigos adicionales, numerados desde el 128 hasta
el 255 (80H hasta FFH extendido).
• En el conjunto de caracteres ASCII básico, los primeros 32
valores están asignados a los códigos de control de
comunicaciones y de impresora —caracteres no imprimibles,
como retroceso, retorno de carro y tabulación— empleados
para controlar la forma en que la información es transferida
desde una computadora a otra o desde una computadora a
una impresora. Los 96 códigos restantes se asignan a los
signos de puntuación corrientes, a los dígitos del 0 al 9 y a las
letras mayúsculas y minúsculas del alfabeto latino.
• Los códigos de ASCII extendido, del 128 al 255, se asignan a
conjuntos de caracteres que varían según los fabricantes de
computadoras y programadores de software. Estos códigos
no son intercambiables entre los diferentes programas y
computadoras como los caracteres ASCII estándar. Por
ejemplo, IBM utiliza un grupo de caracteres ASCII extendido
que suele denominarse conjunto de caracteres IBM extendido
para sus computadoras personales. Apple Computer utiliza
un grupo similar, aunque diferente, de caracteres ASCII
extendido para su línea de computadoras Macintosh. Por ello,
mientras que el conjunto de caracteres ASCII estándar es
universal en el hardware y el software de los
microordenadores, los caracteres ASCII extendido pueden
interpretarse correctamente sólo si un programa,
computadora o impresora han sido diseñados para ello.
Tabla 1 – 6 Código
estándar americano
para intercambio de
información (ASCCII)
• Códigos de Detección de Error: La
información binaria, se trata de señales de pulso
modulado o bien, entrada o salida digital a
computadora, puede transmitirse a través de
alguna forma de medio de comunicación, como
alambres u ondas de radio. Cualquier ruido
externo que se introduce en un medio de
comunicación física cambia los valores de bits
de 0 a 1 y viceversa.
• Cuando se desea detectar errores en la
comunicación y en el procesamiento de datos a
veces se añade un octavo bit al carácter ASCII
para indicar su paridad.
• El bit de paridad es un bit adicional que se
incluye en un mensaje de modo que el número
total de unos sea par o impar.
• Tabla 1 – 7 Bit de
Paridad: Es un bit extra
incluido en el mensaje
para convertir el número
total de unos en par o
impar.
Mensaje P(impar) Mensaje P(par)
0000 1 0000 0
0001 0 0001 1
0010 0 0010 1
0011 1 0011 0
0100 0 0100 1
0101 1 0101 0
0110 1 0110 0
0111 0 0111 1
1000 0 1000 1
1001 1 1001 0
1010 1 1010 0
1011 0 1011 1
1100 1 1100 0
1101 0 1101 1
1110 0 1110 1
1111 1 1111 0
ALMACENAMIENTO BINARIO Y
REGISTROS
• La información binaria de una computadora
digital debe existir físicamente eb algún medio
de almacenamiento capaz de guardar bits
individuales.
• Una celda binaria es un dispositivo que tiene
dos estados estables y puede almacenar un bit
de información
• La información que recibe, almacena y trasmite
puede ser un 1 o un 0
REGISTROS
• Un registro es un grupo de celdas binarias.
• Un registro con n celdas es capaz de almacenar
cualquier cantidad discreta de información que
contenga n bits.
• El contenido de un registro es función de la
interpretación que se da a la información ahí
almacenada.
• Considere, por ejemplo, un registro de 16 bits
con el contenido siguiente:
1100001111001001
• Un registro con 16 celdas puede estar en
uno de 216
posibles estados.
• Si suponemos que el contenido del
registro representa un entero binario, el
registro podrá almacenar cualquier
número binario entre 0 y 216
– 1.
• Si fuera codigo ASCII con un bit de
paridad par en la octava posición de bit
mas significativa, el registro contiene los
dos carcteres C (ocho bits de la izquierda)
e I (ocho bits de la derecha).
• Si interpretamos el contenido del registro como
cuatro digitos decimales representados en
uncódigo de cuatro bits, el contenido del.
Registro será un número decimal de cuatro
dígitos.
• En el código exceso-3, el registro contiene el
número decimal 9096.
• El contenido del registro no tiene sentido en
BCD porque la combinación de bits 1100 no
tiene asignado ningún dígito decimal .
• Este ejemplo hace evidente que un registro
puede almacenar elementos discretos de
información y que la misma configuración de
bits puede interpretarse de diferentes maneras,
dependiendo del tipo de los datos.
Transferencia de Registro
• Un sistema digital se caracteriza por sus regitros y los
componentes que efectúan el procesamiento de datos.
• La operación de transferencia de registro consiste en
una transferencia de información binaria de un conjunto
de registros a otro.
• La transferencia podría ser directa de un registro a otro,
o podría pasar por circuitos procesadores dedatos para
efectuar una operación.
• La figura 1-1 ilustra la transferencia de información entre
registros y muestra gráficamente la trransferencia de
informacón de un teclado a un registroen la unidad de
memoria.
• Se supone que la unidad de entrada tiene un teclado, un
circuito de control y un registro de entrada.
Figura 1 -1
Transferencia de
Información con
registros
• Para procesar cantidades discretas de
información en forma binaria, la computadora
necesita dispositivos para retener los datos que
se procesarán, así como elementos de circuito
que manipulen bits individuales de información.
• El dispositivo que se utiliza conmayor frecuencia
para retener datos es el registro.
• La manipulación de variables binarias se
efectúa mediante circuitos lógicos digitales.
• La figura 1-2 ilustra e proceso de sumar dos
números binarios de 10 bits.
• La unidad de memoria, que normalmente consta
de millones de registros, aparece solo con tres
registros en el diagrama.
• La parte de la unidad procesadora que se
muestra consiste en tres registrso R1, R2 y R3
además de circuitos lógicos digitales que
manipulan los bits de R1 y R2 y transfieren a R3
un número binario igual a su suma aritmética.
• Los registros de memoria almacenan
información y no pueden procesar los dos
operando, pero es posible transferir la
información que contienen a registros del
procesador.
• Los resultados obtenidos en los registros del
procesador se pueden transferir de vuelta a un
registro de la memoria para almacenarse hasta
que se necesiten otra vez.
Figura 1 – 2 Ejemplo
de procesamiento de
información binaria
• En el diagrama, el contenido de dos operandos
se transfieren de dos registros de memoria a R1
y R2.
• Los circuitos de lógica digital producen la suma,
que se transfieren al registro R3.
• El contenido de R3 se puede transferir entonces
a uno de los registros de memoria.
• Los últimos dos ejemplos ilustran de forma muy
sencilla las capacidades de flujo de
informaciónm de un sistema digital.
• Los registros del sistema son los elementos
básicos para almacenar y retener la información
binaria.
• Los circuitos de lógica digital procesan la
información binaria almacenada en los registros.
• Los circuitos de lógica digital y los
registros se estudiaran enlos capítulos 2 a
6.
• La unidad de memoria se explica en el
capítulo 7.
• El nivel de transferencia de registros para
describir y diseñar sistemas digitales se
trata en el capítulo 8.
LOGICA BINARIA
• La lógica binaria consiste
en variables binarias y
operaciones lógicas.
• Las variables se
designan con letras del
alfabeto, como A, B, C, x,
y , z, etc. Y cada variable
tiene dos y solo dos
posibles valores: 1 y 0.
• Hay tres operaciones
lógicas básicas: AND, OR
y NOT.
Tabla 1 – 8 Tablas de verdad de
operaciones lógicas
COMPUERTAS LÓGICAS
• Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos que
operan con una o más señales de entrada para producir
una señal de salida.
• En los sistemas digitales, las señales eléctricas, que
podrían ser voltajes o corrientes, existen con uno de dos
valores reconocibles.
• Los circuitos operados por voltaje responden a dos
niveles de voltaje distintos que representan una variable
binaria cuyo valor es 1 lógico o 0 lógico.
• Por ejemplo, un sistema digital dado podría definir el 0
lógico como una señal de 0 voltios, y el 1 lógico, como
una señal de 4 voltios.
Figura 1 – 3 Ejemplo de señales binarias
Figura 1 – 4 Símbolo para los circuitos
lógico digitales
Figura 1 – 5 Señales de entrada - salida de compuertas
Figura 1 – 6 Compuertas con múltiples entradas
CONOSCAMOS ALGUNOS
TERMINOS
• Bit (Binary Digit o dígito binario): Adquiere el valor 1 ó 0
en el sistema numérico binario. En el procesamiento y
almacenamiento informático un bit es la unidad de
información más pequeña manipulada por el ordenador
y está representada físicamente por un elemento como
un único pulso enviado a través de un circuito, o bien
como un pequeño punto en un disco magnético capaz
de almacenar un 0 o un 1. La representación de
información se logra mediante la agrupación de bits para
lograr un conjunto de valores mayor que permite
manejar mayor información.
• Byte: unidad de información que consta de 8 bits; en
procesamiento informático y almacenamiento, el
equivalente a un único carácter, como puede ser una
letra, un número o un signo de puntuación
• En informática, cada letra, número o signo de
puntuación ocupa un byte (8 bits). Por ejemplo,
cuando se dice que un archivo de texto ocupa
5.000 bytes estamos afirmando que éste
equivale a 5.000 letras o caracteres. Ya que el
byte es una unidad de información muy
pequeña, se suelen utilizar sus múltiplos:
kilobyte (KB), Megabyte (MB), Gigabyte (GB).
• Kilo (K) 210
= 1,024
• Mega (M) 220
= 1,048,576
• Giga (G) 230
= 1,073,741,824
• Tera (T) 240
= 1,099,511,627,776
• Peta (P) 250
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Representación y operaciones con números binarios

  • 1. PRIMERA UNIDAD NUMEROS BINARIOS Asignatura: Electrónica Digital Docente: Alejandro Reategui Pezo UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONIA PERUANA FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA NAUTA 2008 -I
  • 2. INTRODUCCION • Si tenemos un numero decimal: 6872 Se lo puede representar de la siguiente manera: 6 unidades de mil 8 centenas 7 decenas 2 unidades Es decir se lo puede representar del siguiente modo: 6x103 + 8x102 + 7x101 + 2x100
  • 3. Esto es la representación de un numero en base 10, debido a que usa diez dígitos y donde los coeficientes son multiplicados por potencias de 10. En general, un numero expresado en un sistema de base r tiene coeficientes multiplicados por potencias de r: anrn + an-1nrn-1 + ... + a2r2 + a1r1 + a0r0 + a-1r -1 +a-2r -2 +… a-mr -m an,m = varían entre 0 y r – 1 Ejemplo: los coeficientes de un numero en base 6 serán: 0,1,2,3,4,5
  • 4. La representación de un numero en base 5 copn su representación en decimal será de la forma siguiente: (4021.2)5 = 4 x 53 + 0 x 52 + 2x 51 +1 x 50 + 2 x 5-1 = (511.4)10 La representación de un número en base 8 será como se muestra a continuación mostrando al vez su valor decimal equivalente,para ello expandimos el número como una serie de potencias con base 8: (127.4)8 = 1 x 82 + 2 x 81 + 7 x 80 + 4 x 8-1 = (87.5)10 La representación de un numero en base16 será así: (B65F)16 = 11 x 163 + 6 x 162 + 5 x 161 + 15 x 160 = (46.687)10 Los dígitos de los números binarios se llaman bits y son 0 o 1, por tanto, la conversión de binario a decimal puede efectuarse sumando los números con potencias 2 correspondientes a los bits que son 1. Por ejemplo: (110101)2 = 32 + 16 + 4 + 1 = (53)10
  • 5. Las operaciones aritméticas con números base r siguen las mismas reglas que los números decimales: SUMA: 101101 RESTA: 101101 +100111 100111 1010100 000110 MULTIPLICACION: 1011 x 101 1011 0000 1011 110111
  • 6. CONVERSIONES ENTRE NUMEROS DE BASE DIFERENTE • De Binario a Decimal: (1010,01)2 = 23 +21 +2-2 + 2-3 = (10,375)10 • De Octal a Decimal: (630,4)8 = 6x82 + 3x8 + 4x8-1 = (408,5)10 • De Decimal a Binario: (47)10 = (101111)2
  • 7. • De Decimal a Octal: 153 (153)10 = (231)8 19 1 2 3 0 2 = (231)8 • De Decimal con fracción a Binario: (0,6875)10 = (0,1011)2 0,6875 x 2 = 1 + 0,3750 a-1 = 1 0,3750 x 2 = 0 + 0,7500 a-2 = 0 0,7500 x 2 = 1 + 0,5000 a-3 = 1 0,5000 x 2 = 1 + 0,0000 a-4 = 1
  • 8. • De Decimal con fracción a Octal: (0,513)10 = (0,406517…..)8 0,513 x 8 = 4,104 0,104 x 8 = 0,832 0,832 x 8 = 6,656 0,656 x 8 = 5,248 0,248 x 8 = 1,984 0,984 x 8 = 7,872 Combinando los dos anteriores ejemplos: (153,513)10 = (231,406517)8
  • 9. • De Binario a Octal: ( 10 110 001 101 011 . 111 100 000 110 )2 = (26153,7406)8 • De Binario a Hexadecimal: ( 10 1100 0110 1011 . 1111 0010 )2 = (2C6B,F2)16 • De Octal a Binario: (673,124)8 = ( 110 111 011 . 001 101 100 )2 • (306,D9)16 = ( 0011 0000 0110 . 1101 1001 )2
  • 10. Tabla 1-1 Números con diferentes bases Decimal Binario Octal Hexadecimal 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F 16 10000 20 10 17 10001 21 11 18 10010 22 12 19 10011 23 13 20 10100 24 14
  • 11. COMPLEMENTOS • Se usan en los computadores digitales para simplificar la operación de sustracción y para manipulaciones lógicas. • Hay dos clases de complementos para cada sistema de base r: 1.- El complemento de r 2.- El complemento de (r-1)
  • 12. El Complemento de r Se Define: rn – N para N ≠ 0 y 0 para N = 0 Donde N es un numero positivo en base r, con parte entera de n dígitos. Ejemplos: • El comp. de 10 de (52520)10 es 105 – 52520 = 47480 • El comp. de 10 de (0,3267)10 es 1 – 0.3267 = 0.6733 • El comp. de 10 de (25,639)10 es 102 - 25.639 = 74.361 • El comp. de 2 de (101100)2 es (26 )10 – (101100)2 = (10000000 – 101100)2 = 010100
  • 13. El Complemento de r - 1 Se Define: rn – r-m - N Donde N es un numero positivo en base r, con parte entera de n dígitos y una parte fraccionaria de m dígitos Ejemplos: • El comp. de 9 de (52520)10 es 105 – 1 - 52520 = 47479. • El comp. de 9 de (0,3267)10 es 1 – 10-4 - 0,3267 = 0,6732 • El comp. de 9 de (25,639)10 es 102 - 10-3 - 25639 = 74,360 • El comp. de 1 de (101100)2 es (26 -1)10 – (101100)2 = (111111 – 101100)2 = 010011 • El comp. de 1 de (0,0110)2 es (1 -2-4 )10 – (1,0110)2 = (0,1111 – 0,0110)2 = 0,1001
  • 14. SUSTRACCION CON COMPLEMENTO DE r • La sustracción de dos números positivos (M –N), ambos en base r puede hacerse de la siguiente manera: 1. Se suma el minuendo M al complemento de r del sustraendo N. 2. Se inspeccionan los datos obtenidos en el paso 1 para una “lleva” final. a. Si ocurre una “lleva” final, se debe descartar. b. Si no ocurre una “lleva” final, se toma el complemento de r del numero obtenido en el paso 1 y se coloca un signo negativo al frente.
  • 15. • Ejemplos: 1. Usando el complemento de 10, sustraer 72532 – 3250 M = 72532 N = 03250 complemento de 10 de N = 96750 72532 + 96750 Lleva final 1 69282 Respuesta: 69282 2. Sustraer: (3250 – 72532)10 M = 03250 N = 72532 complemento de 10 de N = 27468 03250 + 27468 ninguna lleva 30718 Comp. de 10 de 30718 Respuesta = -69282
  • 16. 3. Usar el complemento de 2 para sustraer M – N con los números binarios dados: a.- M = 1010100 N = 1000100 complemento de 2 de N = 0111100 1010100 0111100 lleva final 1 0010000 Respuesta = 10000 b.- M = 1000100 N = 1010100 complemento de 2 de N = 0101100 1000100 + 0101100 ninguna lleva 1110000 comp. de 2 de 1110000 Respuesta = - 10000
  • 17. SUSTRACCION CON COMPLEMENTO DE r - 1 • La sustracción de dos números positivos (M –N), ambos en base r puede hacerse de la siguiente manera: 1. Se agrega el minuendo M al complemento de (r – 1) del sustraendo N. 2. Se inspeccionan los datos obtenidos en el paso 1 para una “lleva” final. a. Si ocurre una “lleva” final, se agrega 1 al digito menos significativo (lleva final de reinicio). b. Si no ocurre una “lleva” final, se obtiene el complemento de (r – 1) del numero obtenido en el paso 1 y se coloca un signo negativo al frente.
  • 18. • Ejemplos: 4. Usando el complemento de 9, sustraer 72532 – 3250 M = 72532 N = 03250 complemento de 9 de N = 96749 72532 + 96749 Lleva final 1 69281 + 1 (lleva final de reinicio) Respuesta: 69282 5. Sustraer: (3250 – 72532)10 M = 03250 N = 72532 complemento de 9 de N = 27467 03250 + 27467 ninguna lleva 30717 Comp. de 9 de 30717 Respuesta = -69282
  • 19. 6. Usar el complemento de 1 para sustraer M – N con los números binarios dados: a.- M = 1010100 N = 1000100 complemento de 1 de N = 01111011 1010100 0111011 lleva final 1 0001111 + 1 (lleva final de reinicio) Respuesta = 10000 b.- M = 1000100 N = 1010100 complemento de 1 de N = 0101011 1000100 + 0101011 ninguna lleva 1101111 comp. de 1 de 1101111 Respuesta = - 10000
  • 20. NÚMEROS BINARIOS CON SIGNO • Los enteros positivos (incluído el cero) se representan como números sin signo, sin embargo, para representar enteros negativos se necesita una notación que distinga a los valores negativos.. • En la aritmética ordinaria, indicamos un número negativo con un signo de menos, y uno positivo, con un signo de más. • Por limitaciones del hardware, las computadoras deben representar todo con dígitos binarios. • Se acostumbra representar el signo con un bit colocado en la posición extrema izquierda del número, la convención es que el bit sea cero si el número es positivo, y uno si es negativo.
  • 21. • Existen dos formas de representar los números con signo: - Magnitud con signo - Complemento con signo • Magnitud con signo.- En esta notación, el número consiste en una magnitud y un símbolo ( + o - ) o un bit ( 0 o 1 ) que indica el signo, esta es la representación de números con signo que se emplea en la aritmética ordinaria. Ejemplo: Representación del numero 9 con signo: 01001 se considera como 9 (binario sin signo) o +9 (binario con signo). 11001 representa el equivalente binario de 25 cuando se le considera un número sin signo, o -9 cuando se le considera un número con signo.
  • 22. • Complemento con signo.- En este sistema, los números negativos se indican con su complemento, mientras que el sistema de magnitud con signo hace negativo a un número cambiando su signo, el sistema de complemento con signo hace negativo a un número convirtiéndolo en su complemento. • Puesto que los números positivos siempre inician con cero (más) en la posición de extrema izquierda, el complemento siempre iniciará con uno, lo que indica un número negativo. • El sistema de complemento con signo puede utilizar el complemento a uno o a dos, aunque este último es el más común.
  • 23. • Sólo hay una forma de representar +9, pero existen tres formas de representar -9 con ocho bits: Representación de +9 : 00001001 Magnitud con signo : 10001001 Comp. a uno con signo : 11110110 Comp. A dos con signo : 11110111 • La representación de números con signo se emplea en la aritmética ordinaria, al implementar operaciones aritméticas en una computadora, es mas conveniente usar un sistema distinto para representar números negativos la cual es el complemento con signo.
  • 24. COMPARACION ENTRE LOS COMPLEMENTOS DE 2 Y DE 1 • El complemento de 1 es muy útil en los manipuladores lógicos, ya que el cambio de unos a ceros y viceversa es equivalente a la operación de inversión lógica. • El complemento de 2 se usa solamente en asocio de las aplicaciones aritméticas. • En la sustracción, usando complementos, es ventajoso emplear el complemento de 2 en el cual solamente se requiere una operación aritmética de suma. • El complemento de 1 requiere dos sumas aritméticas cuando sucede una “lleva” final de reinicio. • El complemento de 1 tiene la desventaja adicional de poseer dos ceros aritméticos: uno con todos los ceros y otro con todos los unos.
  • 25. • Para ilustrar este hecho, consideremos la sustracción de dos números binarios iguales 1100 – 1100 = 0 • Usando el complemento de 1: 1100 + 0011 1111 Complementar de nuevo para obtener – 0000 • Usando el complemento de 2: 1100 + 0100 0000
  • 26. Tabla 1-2 Números binarios con signo Decimal complemento a dos con signo Complemento a uno con signo Magnitud con signo + 7 0111 0111 0111 + 6 0110 0110 0110 + 5 0101 0101 0101 + 4 0100 0100 0100 + 3 0011 0011 0011 + 2 0010 0010 0010 + 1 0001 0001 0001 + 0 0000 0000 0000 - 0 -- 1111 1000 - 1 1111 1110 1001 - 2 1110 1101 1010 - 3 1101 1100 1011 - 4 1100 1011 1100 - 5 1011 1010 1101 - 6 1010 1001 1110 - 7 1001 1000 1111 - 8 1000 -- --
  • 27. CODIGOS BINARIOS • Los sistemas digitales representan y manipulan no solamente los números binarios sino también muchos otros elementos discretos de información. • Cualquier elemento discreto de información específico entre un grupo de cantidades puede ser representado por un código binario. • Por ejemplo el rojo es un color específico del espectro, la letra A es una letra específica del alfabeto. • Un bit por definición es un dígito binario, para representar un grupo de 2n elementos diferentes en código binario se requiere un mínimo de N bits. Ello es posible a que es posible arreglar r bits en 2n maneras diferentes
  • 28. Códigos Decimales: Los códigos binarios para dígitos decimales requieren un mínimo de cuatro bits. Se obtiene numerosos códigos diferentes al ordenar cuatro o mas bits en diez distintas combinaciones. Tabla 1-3 Cuatro códigos binarios distintos para los digitos ds decimales
  • 29. • Código BCD (Decimal Codificado en Binario): Es una forma directa asignada a un equivalente binario. Es posible asignar cargas a los bits binarios de acuerdo a sus posiciones. Las cargas en el código BDC son 8,4,2,1. • Convertir un número decimal a binario: 13 = 1101 • Codificación binaria de un número decimal: En BDC el número 13 = 0001 0011. • (185)10 = (0001 1000 0101)BCD = (10111001)2 • Suma BCD.- Considere la suma de dos dígitos decimales en BCD, junto con un posible acarreo de un par de dígitos anteriores, menos significativos. Puesto que ningún dígito es mayor que 9, la suma no puede ser maror que 9 + 9 + 1 = 19, donde el 1 que se suma es el acarreo que se “llevaba”.
  • 30. • La suma de 6 = (01001)2 a la suma binaria la convierte en el dígito correcto y también produce el acarreo necesario. Ello se debe a que la diferencia entre un acarreo en la posición de bit más significativa de la suma binaria y un acarreo decimal es de 16 – 10 = 6.Consideremos estas tres sumas BCD: 4 0100 4 0100 8 1000 +5 + 0101 + 8 + 1000 + 9 + 1001 9 1001 12 1100 17 10001 + 0110 + 0110 10010 10111
  • 31. • La suma de dos números BCD de n dígitos sin signo se efectúa siguiendo el mismo procedimiento. Consideremos la suma de 184 + 576 = 760 en BCD
  • 32. • Código Reflejado (Código Gray): Los sistemas digitales pueden diseñarse para procesar datos solo en una forma discreta. Muchos sistemas físicos suministran salida de información continua. Esta información puede convertirse en forma digital o discreta antes de que se aplique a un sistema digital. La información continua o analógica se convierte en forma digital mediante un convertidor de analógico a digital. • Hay ocasiones en que conviene usar el código Gray que se muestra en la tabla siguiente para representar los datos digitales obtenidos por conversión de datos analógicos. • La ventaja del codigo Gray sobre la sucesión contínua de números binarios es que la diferencia entre dos números consecutivos cualesquiera en codigo Gray es de un solo bit.
  • 33. • Tabla 1 - 4 Código Reflejado de cuatro Bits (Código Gray) Código Reflejado Equivalente Decimal 0000 0 0001 1 0011 2 0010 3 0110 4 0111 5 0101 6 0100 7 1100 8 1101 9 1111 10 1110 11 1010 12 1011 13 1001 14 1000 15
  • 34. • Códigos Alfanuméricos: Muchas de las aplicaciones de las computadoras digitales requieren la manipulación de datos que constan no solo de números, sino también de letras. Por ejemplo, una compañía de seguros con millones de tenedores de póliza debe usar una computadora digital para procesar sus archivos. Para representar el nombre del tenedor de póliza en forma binaria, es necesario tener un código binario para el alfabeto. Además, el mismo código binario debe representar números decimales y algunos otros caracteres especiales. Un código alfanumérico (algunas veces abreviado alfamerico) es un código binario de un grupo de elementos que consta de diez dígitos decimales, las 26 letras del alfabeto y cierto numero de símbolos especiales como $. El numero total de elementos en un grupo alfanumérico es mayor de 36. Por lo tanto, debe codificarse con un mínimo de 6 bits (26 =64, pero 25 =32 no es suficiente).
  • 35. • Tabla 1 – 5 Códigos Alfanuméricos:
  • 36.
  • 37.
  • 38.
  • 39. • Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange o Código Estándar Americano para el Intercambio de Información): Esquema de codificación que asigna valores numéricos a las letras, números, signos de puntuación y algunos otros caracteres. Al normalizar los valores utilizados para dichos caracteres, ASCII permite que los ordenadores o computadoras y programas informáticos intercambien información. • ASCII incluye 256 códigos divididos en dos conjuntos, estándar y extendido, de 128 cada uno. Estos conjuntos representan todas las combinaciones posibles de 7 u 8 bits, siendo esta última el número de bits en un byte. El conjunto ASCII básico, o estándar, utiliza 7 bits para cada código, lo que da como resultado 128 códigos de caracteres desde 0 hasta 127 (00H hasta 7FH hexadecimal). El conjunto ASCII extendido utiliza 8 bits para cada código, dando como resultado 128 códigos adicionales, numerados desde el 128 hasta el 255 (80H hasta FFH extendido).
  • 40. • En el conjunto de caracteres ASCII básico, los primeros 32 valores están asignados a los códigos de control de comunicaciones y de impresora —caracteres no imprimibles, como retroceso, retorno de carro y tabulación— empleados para controlar la forma en que la información es transferida desde una computadora a otra o desde una computadora a una impresora. Los 96 códigos restantes se asignan a los signos de puntuación corrientes, a los dígitos del 0 al 9 y a las letras mayúsculas y minúsculas del alfabeto latino. • Los códigos de ASCII extendido, del 128 al 255, se asignan a conjuntos de caracteres que varían según los fabricantes de computadoras y programadores de software. Estos códigos no son intercambiables entre los diferentes programas y computadoras como los caracteres ASCII estándar. Por ejemplo, IBM utiliza un grupo de caracteres ASCII extendido que suele denominarse conjunto de caracteres IBM extendido para sus computadoras personales. Apple Computer utiliza un grupo similar, aunque diferente, de caracteres ASCII extendido para su línea de computadoras Macintosh. Por ello, mientras que el conjunto de caracteres ASCII estándar es universal en el hardware y el software de los microordenadores, los caracteres ASCII extendido pueden interpretarse correctamente sólo si un programa, computadora o impresora han sido diseñados para ello.
  • 41. Tabla 1 – 6 Código estándar americano para intercambio de información (ASCCII)
  • 42. • Códigos de Detección de Error: La información binaria, se trata de señales de pulso modulado o bien, entrada o salida digital a computadora, puede transmitirse a través de alguna forma de medio de comunicación, como alambres u ondas de radio. Cualquier ruido externo que se introduce en un medio de comunicación física cambia los valores de bits de 0 a 1 y viceversa. • Cuando se desea detectar errores en la comunicación y en el procesamiento de datos a veces se añade un octavo bit al carácter ASCII para indicar su paridad. • El bit de paridad es un bit adicional que se incluye en un mensaje de modo que el número total de unos sea par o impar.
  • 43. • Tabla 1 – 7 Bit de Paridad: Es un bit extra incluido en el mensaje para convertir el número total de unos en par o impar. Mensaje P(impar) Mensaje P(par) 0000 1 0000 0 0001 0 0001 1 0010 0 0010 1 0011 1 0011 0 0100 0 0100 1 0101 1 0101 0 0110 1 0110 0 0111 0 0111 1 1000 0 1000 1 1001 1 1001 0 1010 1 1010 0 1011 0 1011 1 1100 1 1100 0 1101 0 1101 1 1110 0 1110 1 1111 1 1111 0
  • 44. ALMACENAMIENTO BINARIO Y REGISTROS • La información binaria de una computadora digital debe existir físicamente eb algún medio de almacenamiento capaz de guardar bits individuales. • Una celda binaria es un dispositivo que tiene dos estados estables y puede almacenar un bit de información • La información que recibe, almacena y trasmite puede ser un 1 o un 0
  • 45. REGISTROS • Un registro es un grupo de celdas binarias. • Un registro con n celdas es capaz de almacenar cualquier cantidad discreta de información que contenga n bits. • El contenido de un registro es función de la interpretación que se da a la información ahí almacenada. • Considere, por ejemplo, un registro de 16 bits con el contenido siguiente: 1100001111001001
  • 46. • Un registro con 16 celdas puede estar en uno de 216 posibles estados. • Si suponemos que el contenido del registro representa un entero binario, el registro podrá almacenar cualquier número binario entre 0 y 216 – 1. • Si fuera codigo ASCII con un bit de paridad par en la octava posición de bit mas significativa, el registro contiene los dos carcteres C (ocho bits de la izquierda) e I (ocho bits de la derecha).
  • 47. • Si interpretamos el contenido del registro como cuatro digitos decimales representados en uncódigo de cuatro bits, el contenido del. Registro será un número decimal de cuatro dígitos. • En el código exceso-3, el registro contiene el número decimal 9096. • El contenido del registro no tiene sentido en BCD porque la combinación de bits 1100 no tiene asignado ningún dígito decimal . • Este ejemplo hace evidente que un registro puede almacenar elementos discretos de información y que la misma configuración de bits puede interpretarse de diferentes maneras, dependiendo del tipo de los datos.
  • 48. Transferencia de Registro • Un sistema digital se caracteriza por sus regitros y los componentes que efectúan el procesamiento de datos. • La operación de transferencia de registro consiste en una transferencia de información binaria de un conjunto de registros a otro. • La transferencia podría ser directa de un registro a otro, o podría pasar por circuitos procesadores dedatos para efectuar una operación. • La figura 1-1 ilustra la transferencia de información entre registros y muestra gráficamente la trransferencia de informacón de un teclado a un registroen la unidad de memoria. • Se supone que la unidad de entrada tiene un teclado, un circuito de control y un registro de entrada.
  • 49. Figura 1 -1 Transferencia de Información con registros
  • 50. • Para procesar cantidades discretas de información en forma binaria, la computadora necesita dispositivos para retener los datos que se procesarán, así como elementos de circuito que manipulen bits individuales de información. • El dispositivo que se utiliza conmayor frecuencia para retener datos es el registro. • La manipulación de variables binarias se efectúa mediante circuitos lógicos digitales. • La figura 1-2 ilustra e proceso de sumar dos números binarios de 10 bits. • La unidad de memoria, que normalmente consta de millones de registros, aparece solo con tres registros en el diagrama.
  • 51. • La parte de la unidad procesadora que se muestra consiste en tres registrso R1, R2 y R3 además de circuitos lógicos digitales que manipulan los bits de R1 y R2 y transfieren a R3 un número binario igual a su suma aritmética. • Los registros de memoria almacenan información y no pueden procesar los dos operando, pero es posible transferir la información que contienen a registros del procesador. • Los resultados obtenidos en los registros del procesador se pueden transferir de vuelta a un registro de la memoria para almacenarse hasta que se necesiten otra vez.
  • 52. Figura 1 – 2 Ejemplo de procesamiento de información binaria
  • 53. • En el diagrama, el contenido de dos operandos se transfieren de dos registros de memoria a R1 y R2. • Los circuitos de lógica digital producen la suma, que se transfieren al registro R3. • El contenido de R3 se puede transferir entonces a uno de los registros de memoria. • Los últimos dos ejemplos ilustran de forma muy sencilla las capacidades de flujo de informaciónm de un sistema digital. • Los registros del sistema son los elementos básicos para almacenar y retener la información binaria. • Los circuitos de lógica digital procesan la información binaria almacenada en los registros.
  • 54. • Los circuitos de lógica digital y los registros se estudiaran enlos capítulos 2 a 6. • La unidad de memoria se explica en el capítulo 7. • El nivel de transferencia de registros para describir y diseñar sistemas digitales se trata en el capítulo 8.
  • 55. LOGICA BINARIA • La lógica binaria consiste en variables binarias y operaciones lógicas. • Las variables se designan con letras del alfabeto, como A, B, C, x, y , z, etc. Y cada variable tiene dos y solo dos posibles valores: 1 y 0. • Hay tres operaciones lógicas básicas: AND, OR y NOT. Tabla 1 – 8 Tablas de verdad de operaciones lógicas
  • 56. COMPUERTAS LÓGICAS • Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos que operan con una o más señales de entrada para producir una señal de salida. • En los sistemas digitales, las señales eléctricas, que podrían ser voltajes o corrientes, existen con uno de dos valores reconocibles. • Los circuitos operados por voltaje responden a dos niveles de voltaje distintos que representan una variable binaria cuyo valor es 1 lógico o 0 lógico. • Por ejemplo, un sistema digital dado podría definir el 0 lógico como una señal de 0 voltios, y el 1 lógico, como una señal de 4 voltios.
  • 57. Figura 1 – 3 Ejemplo de señales binarias Figura 1 – 4 Símbolo para los circuitos lógico digitales
  • 58. Figura 1 – 5 Señales de entrada - salida de compuertas
  • 59. Figura 1 – 6 Compuertas con múltiples entradas
  • 60. CONOSCAMOS ALGUNOS TERMINOS • Bit (Binary Digit o dígito binario): Adquiere el valor 1 ó 0 en el sistema numérico binario. En el procesamiento y almacenamiento informático un bit es la unidad de información más pequeña manipulada por el ordenador y está representada físicamente por un elemento como un único pulso enviado a través de un circuito, o bien como un pequeño punto en un disco magnético capaz de almacenar un 0 o un 1. La representación de información se logra mediante la agrupación de bits para lograr un conjunto de valores mayor que permite manejar mayor información. • Byte: unidad de información que consta de 8 bits; en procesamiento informático y almacenamiento, el equivalente a un único carácter, como puede ser una letra, un número o un signo de puntuación
  • 61. • En informática, cada letra, número o signo de puntuación ocupa un byte (8 bits). Por ejemplo, cuando se dice que un archivo de texto ocupa 5.000 bytes estamos afirmando que éste equivale a 5.000 letras o caracteres. Ya que el byte es una unidad de información muy pequeña, se suelen utilizar sus múltiplos: kilobyte (KB), Megabyte (MB), Gigabyte (GB). • Kilo (K) 210 = 1,024 • Mega (M) 220 = 1,048,576 • Giga (G) 230 = 1,073,741,824 • Tera (T) 240 = 1,099,511,627,776 • Peta (P) 250 = 1,125,899,906,842,624