Arquitectura de Computadoras I Representación de la Información.
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Arquitectura de Computadoras I
Representación de la Información
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 2
Representación de la información.
• Introducción. Sistemas de representación.• Datos numéricos. Complementos y
Operaciones aritméticas con datos numéricos.
• Álgebra de Boole y operaciones lógicas.• Representación interna de la información.• Detección de errores. Desbordamiento y
precisión finita de la información.
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Introducción:
1. Distinción entre:• Representación de la información:
Relacionada con el formato lógico de los datos, dependiendo del tipo de dato a representar. Objetivo de este tema.
2. Materialización de la información: Relacionada con el registro físico de
los datos en algún medio de almacenamiento.
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Codificación:
• Representación de la información: Para poder representar la información ha de sufrir una
codificación que permita almacenarla y tratarla.
• Codificación: Transformación que representa los elementos de un
conjunto mediante los de otro, de forma tal que a cada elemento del primer conjunto le corresponda un elemento distinto del segundo.
A
)
2
1000001
0101001
0110010
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Introducción:
• Tipos de información:Numérica.
• Enteros, Reales, Ordinales, Complejos.
Alfanumérica.• Textual.
Gráfica.• Vectoriales• Raster.
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Introducción:
• Información textual: división:Caracteres alfanuméricos {a,b,...z,A,B,...Z}Caracteres numéricos {0,1,....9}Caracteres especiales {(,),*,+,-,?,....}Caracteres de control { fin de línea, carácter
de sincronización, avance de página, ...}Caracteres gráficos { ¦ ,~,¦ ,¦ ,...}
• Codificación: a { a,...z,A,...Z,0,..,9,*,+,...} -> b {0,1}n
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Introducción:
• Sistema Decimal:Es un sistema posicional, ya que el significado
de un símbolo depende fundamentalmente de su posición relativa al símbolo coma (,) que en caso de ausencia se supone colocada implícitamente a la derecha
Nº = n i= -d (dígito)i * (base)i
• base = 10.• i = posición respecto a la coma.• d = nº de dígitos a la derecha de la coma.• n = nº de dígitos a la derecha de la coma -1.• Dígito = cada uno de los componentes del número.
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Introducción:
• Representación posicional de los números:También denominado Teorema fundamental de
la numeración.
N = ....... + X3*B3 + X2*B2 +X1*B1+X0*B0+X-1*B-1 +X-2*B-2 +X-3*B-3+ .......
La base 10 es la que denominamos Decimal:• Base 2 (b=2): Sistema binario. (0,1)• Base 8 (b=8): Sistema octal. (0,1,...7)• Base 16 (b=16): Sistema hexadecimal. (0,..,9,A,..,F)
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Introducción:
• Conversión entre sistemas de numeración.a) Parte entera:
• Simplemente se va dividiendo por la base el número original, sin decimales (parte entera), y se va repitiendo el procedimiento para los cocientes que se van obteniendo. Los restos de estas divisiones y el último cociente son las cifras buscadas (observar que siempre deberían estar entre 0 y b-1). El último cociente es el dígito más significativo, y el primer resto el menos significativo.
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Introducción:
26 25 24 23 22 21 20
64 32 16 8 4 2 1
1 0 0 1 1 0 1
a) Parte entera: Ejemplo 77)10 a ...)2
El número 77 en binario es: 1 0 0 1 1 0 1
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Introducción:
• • Conversión entre sistemas de numeración.b) Parte fraccionaria:
• Se va multiplicando por la base la parte fraccionaria del número original, y sucesivamente se repite el procedimiento con las partes fraccionarias de los números obtenidos. La secuencia de dígitos que sevan obteniendo es la representación en base b buscada de la parte fraccionaria del número.
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Introducción:
• Conversión entre sistemas de numeración.b) Parte fraccionaria: Ejemplo 0.1875)10 a ....)2
0.1875 0.3750 0.75 0.5x 2 x 2 x 2 x 2
0.375 0.75 1.5 1 .0
• El número 0.1875 en binario es : 0 , 0 0 1 1
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Introducción:
• Conversión a base 10.Para convertir de cualquier base a base 10 se
utiliza el teorema fundamental de la numeración. El método práctico consiste en multiplicar cada uno de los términos por potencias crecientes de la base a partir de la coma decimal y hacia la izquierda, y realizar la suma de las operaciones. Si el número posee parte fraccionaria, también se multiplicarán los términos de la derecha de la coma hasta el final, con potencias negativas.
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Introducción:
Conversión a base 10: Ejemplo 101011102 a decimal.• – 1 0 1 0 1 1 1 0
0 * 20 = 01 * 21 = 21 * 22 = 41 * 23 = 80 * 24 = 01 * 25 = 320 * 26 = 01 * 27 = 128
Suma: 174(10
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Introducción:
• Conversión a base 10: Ejemplo 1101,0112 a decimal.
• – 1 1 0 1 , 0 1 11 * 2-3 = 0,1251 * 2-2 = 0,2500 * 2-1 = 01 * 20 = 10 * 21 = 01 * 22 = 41 * 23 = 8
Suma = 13,375(10
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Introducción:
• Códigos intermedios:Se entienden por códigos intermedios a
los siguientes sistemas de numeración:• Octal.• Hexadecimal.
• Otros códigos:BCD. Decimal codificado binario.Supone la representación de cada dígito
independientemente como una codificación de 4 bits.
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 17
Introducción:
• Códigos intermedios:Permiten realizar las operaciones de
transformación entre sistemas de numeración de una forma más rápida.• Esta ventaja radica en que la base del sistema de
numeración (octal y hexadecimal ) es mayor y el número de operaciones (productos o cocientes) a realizar es menor.
• El pequeño inconveniente radica en que se han de conocer las tablas de códigos octal y hexadecimal. Este inconveniente no es tal ya que estas tablas son muy sencillas de crear o memorizar.
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 18
Tablas de código intermedio, Octal y
Hexadecimal
Decimal
Binario Octal
0 000 0
1 001 1
2 010 2
3 011 3
4 100 4
5 101 5
6 110 6
7 111 7
Decimal Binario Hexadecimal
0 0000 0
1 0001 1
2 0010 2
3 0011 3
4 0100 4
5 0101 5
6 0110 6
7 0111 7
8 1000 8
9 1001 9
10 1010 A
11 1011 B
12 1100 C
13 1101 D
14 1110 E
15 1111 F
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Introducción:
• Conversión de códigos intermedios (octal y hexadecimal) a binario:Para convertir de Octal o hexadecimal a binario
no hace falta más que tomar cada cifra en octal o hexadecimal, buscar su equivalencia en binario (sobre la tabla) y transcribirla respetando el orden de las mismas.
Ejemplos:2 E 8 F (16 --> 0010_1110_1000_1111(2
3 0 6 5 (8 --> 011_000_110_101(2
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 20
Introducción:
• Ejemplo de uso de los códigos intermedios para transformar de decimal a binario:
Decimal -> Octal -> Binario. 127(10 -> 177(8 -> 1 111 111(2
Decimal -> Hexadecimal -> Binario 127(10 -> 7F(16 -> 111 1111(2
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Introducción:
Códigos de entrada/salida:El objetivo es representar un conjunto de
símbolos alfanuméricos en forma binaria para poder ser representados y materializados en un soporte informático.
Para ello nos basaremos en las permutaciones que se pueden obtener de un conjunto de n símbolos binarios.
• » 2n son las posibles permutaciones de n elementos binarios tomados de n en n.
Para representar un conjunto de m símbolos requerimos un cierto número de bits n. (Tomando el menor n )
• » n >= log 2 (m) Nota: log2 (N) = (log N / log 2
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Introducción:
• • Códigos de entrada/salida. Ejemplo:• – Se desean codificar en binario un conjunto de
10 símbolos. ¿Cuantos bits hacen falta ?– n >= log2(10) --> n = 3.322 --> n =4
– 24 = 16 > 10 Se verifica la desigualdad.
Se desean codificar en binario el conjunto formado por los símbolos alfanuméricos a,b,...z,A,B,...Z y 0,1,..,9. Que suman un total de 72 símbolos. ¿Cuantos bits hacen falta?
– n >= log2(72) --> n = 6.199--> n =7 – 27 = 128 > 72 Se verifica la desigualdad.
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 23
Introducción:
• Códigos de entrada/salida normalizados:BCD de intercambio normalizado.
• Standard Binary Coded Decimal Interchange Code.
EBCDIC• Extended Binary Coded Decimal Interchange Code.
ASCII• American Standard Code for Information Interchange.
Otros códigos:• FIELDATA.
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 24
Introducción:
• ASCII:Es el más ampliamente utilizado. Tiene una
longitud de siete bits (n =7), a la que a veces se añade, en algunos sistemas, otro bit más (bien para comprobar errores mediante paridad, o bien para doblar el número de caracteres representables de 128 a 256, y así añadir un amplio conjunto de caracteres gráficos, por ejemplo, como es el caso del PC).
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 25
Tabla ASCII
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22 de abr de 2023 Cesar Guisado A, 2004 26
Tabla ASCII Extendida