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Page 1: Sistemas N

Sistemas Digitales Algebra Booleana y Aplicaciones

1 Álgebra booleana y aplicaciones

1.1 Sistemas Numéricos

1.1.1 IntroducciónConcepto Los sistemas de numeración son conjuntos de dígitos usados para

representar cantidades.

Tipos de

Sistemas

numéricos

1. Decimal

2. Binario

3. Octal

4. Hexadecimal

5. Romano

6. Etc.

Los cuatro primeros se caracterizan por tener una base (número de

dígitos diferentes: diez, dos, ocho, dieciséis respectivamente)

mientras que el sistema romano no posee base y resulta más

complicado su manejo tanto con números, así como en las

operaciones básicas.

Notación Para distinguir entre los diferentes sistemas numéricos

encerraremos entre paréntesis el número y le añadiremos un

subíndice, indicando la base que se está usando.

Sin embargo, si no se usa subíndice se deberá entender que el

número está en base diez, a menos que se diga lo contrario.

Ejemplos 35 � �35��� � 35��10���������������110100�2 � 110100��2�������������

�110100�2 � 110100��2��������������762�� � 762��8������������

�34�16 � 34� � 34��16��������� ������� Clasificación En general cualquier número entero consta de

!��������. !���#��������

Page 2: Sistemas N

Sistemas Digitales Algebra Booleana y Aplicaciones

Cualquier número se puede escribir de dos maneras, mediante la

notación yuxtaposicional o simplemente posicional Ecuación 1

Notación Posicional o la notación polinomial Ecuación 2 Notación

polinomial.

Notación

posicional

Son los sistemas de numeración que poseen una base y tienen la

característica de que la posición de cada número le da un valor o

peso.

$ � �%&�%&'⋯��. &�&' ⋯ &)�*Ecuación 1 Notación Posicional

En esta notación el dígito de más a la izquierda �+1 es decir, el que

“pesa” más se denomina dígito más significativo (MSD), en

forma similar al de más a la derecha +�, es decir, el que “pesa”

menos se le llama dígito menos significativo (LSD).

Ejemplo

�218.25��� � � 10, � � 3,� � 2

Notación

polinomial

Cualquier número N puede ser escrito como un polinomio en

potencias de la base. Así, la notación polinomial para el número

expresado por Ecuación 1 Notación Posicional será

$ � - .�.%&�

./&)

$ � %&��%&� 0 %&'�%&' 0⋯0 ��� 0 ��� 0 &��&� 0⋯0 &)�&)

Ecuación 2 Notación polinomial

Ejemplo

�218.25��� � 2 ∗ 10' 0 1 ∗ 10� 0 8 ∗ 10� 0 2 ∗ 10&� 0 5∗ 10&'

Page 3: Sistemas N

Sistemas Digitales Algebra Booleana y Aplicaciones

1.1.2 Sistema Binario Definiciones Sistema Binario.

Es el sistema de numeración más simple que usa la notación

posicional, este sistema, como su nombre lo indica, usa solamente

dos dígitos �0,1�. Por su simplicidad y por poseer únicamente dos dígitos diferentes,

el sistema de numeración binario se usa en computación para el

manejo de datos e información.

Digito 0. Se le asocia con cero voltios, apagado, desenergizado,

inhibido (de la computadora).

Dígito 1. Se le asocia con +5, +12 volts, encendido, energizado (de

la computadora).

Bit. Es la representación de un dígito binario

Byte. Es el conjunto de 8 bits

Notación Debido a que existen diferentes sistemas numéricos es necesario

utilizar una notación para diferenciarse entre ellos y la forma de

escribir un número binario es el siguiente:

�$�' Ecuación 3 Notación de un número binario

Ejemplos 1. �101110�' 2. �101001�'

1.1.3 Sistema Octal Definición El sistema de numeración octal es también muy usado en la

computación por tener una base que es potencia exacta de 2 o de la

numeración binaria. Esta característica hace que la conversión a

binario o viceversa sea bastante simple.

El sistema octal usa 8 dígitos �0,1,2,3,4,5,6,7� y tienen el mismo valor que en el sistema de numeración decimal.

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Sistemas Digitales Algebra Booleana y Aplicaciones

Notación Debido a que existen diferentes sistemas numéricos es necesario

utilizar una notación para diferenciarse entre ellos y la forma de

escribir un número octal es el siguiente:

�$�� Ecuación 4 Notación de un número Octal

Ejemplos 1. �125�� 2. �752��

1.1.4 Sistema Hexadecimal Definición Un gran problema con el sistema binario es la verbosidad, para

representar el valor 20210 se requieren ocho dígitos binarios, la

versión decimal sólo requiere de tres dígitos y por lo tanto los

números se representan en forma mucho más compacta con

respecto al sistema numérico binario.

El sistema de numeración hexadecimal, o sea de base 16, resuelve

este problema (es común abreviar hexadecimal como hex aunque

hex significa base seis y no base dieciséis).

El sistema hexadecimal es compacto y nos proporciona un

mecanismo sencillo de conversión hacia el formato binario, debido

a esto, la mayoría del equipo de cómputo actual utiliza el sistema

numérico hexadecimal.

Notación Debido a que existen diferentes sistemas numéricos es necesario

utilizar una notación para diferenciarse entre ellos y la forma de

escribir un número Hexadecimal es el siguiente:

�$��2 Ecuación 5 Notación de un número Hexadecimal

Ejemplos 1. �5623��2 2. �4853��2

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Sistemas Digitales Algebra Booleana y Aplicaciones

1.1.5 Comparación entre sistemas numéricosTabla

comparativa

Decimal Binario Octal Hexadecimal

0 0000 0 0

1 0001 1 1

2 0010 2 2

3 0011 3 3

4 0100 4 4

5 0101 5 5

6 0110 6 6

7 0111 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 Tabla 1 Comparación entre sistemas numéricos

Page 6: Sistemas N

Sistemas Digitales Algebra Booleana y Aplicaciones

1.1.6 Conversión entre sistemas numéricos

1.1.6.1 Introducción Planteamiento

general

El problema general de convertir un número de su representación

en base r a la correspondiente en base q se puede resolver en un

sólo paso si se maneja aritmética de base r o de base q, sin embargo,

si se quiere usar en el proceso solamente aritmética de base 10

debemos plantearlo en dos etapas como se muestra en la figura 1.1

Figura 1 Conversión de 56789 a 5678: usando aritmética de 5678;<

1.1.6.2 Conversión de base r a base 10 Método de

conversión

Como lo sugiere la Figura 1 Conversión de 56789 a 5678: usando aritmética de 5678;< este caso puede ser tratado directamente usando la notación polinomial y aritmética de base 10.

Este procedimiento consiste en usar la Ecuación 2 Notación

polinomial expresando todas las cantidades involucradas en

decimal.

��+1 �+2 ⋯1� . +1+2 ⋯+��* � �%&��%&� 0 %&'�%&' 0⋯0 ��� 0 ��� 0 &��&� 0⋯

0 &)�&)��� Ecuación 6 Ecuación general para convertir de base r a base 10

Ejemplos 1. Convertir �=23��2 a base 10. �=23��2 � �11 ∗ 16' 0 2 ∗ 16� 0 10 ∗ 16����

� �11 ∗ 256 0 2 ∗ 16 0 10 ∗ 1��� � �2858���

2. Convertir �11011�', a base 10 �11011�' � �1 ∗ 2> 0 1 ∗ 2? 0 0 ∗ 2' 0 1 ∗ 2� 0 1 ∗ 2����

� �1 ∗ 16 0 1 ∗ 8 0 0 ∗ 4 0 1 ∗ 2 0 1 ∗ 1��� � �16 0 8 0 0 0 2 0 1���

� �27���

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3. Convertir �576�� a decimal �576�� � �5 ∗ 8' 0 7 ∗ 8� 0 6 ∗ 8����

� �5 ∗ 64 0 7 ∗ 8 0 6 ∗ 1��� � �382���

1.1.6.3 Conversión de base 10 a base q Método general El método para realizar esto que se presenta aquí y que se

denomina método de divisiones sucesivas por la base q está

basado en las siguientes consideraciones generales:

1. Consideremos un número entero N escrito en la base r, en

la notación posicional (Ecuación 1 Notación Posicional)

$ � ��+1 �+2 ⋯1��* 2. Consideremos el numero entero anterior N en la base r, en

notación polinomial (Ecuación 2 Notación polinomial)

$ � %&��%&� 0 %&'�%&' 0⋯0 ��� 0 ��� 3. Factorizando � de la Ecuación 2 Notación polinomial

$ � � @�%&��%&' 0 %&'�%&? 0⋯0 �� 0�� A

4. Eliminando � del lado derecho $� � �%&��%&' 0 %&'�%&? 0⋯0 �� 0

��

5. 2

Ejemplos 1. Convertir �25��� a base 2, 8 y 16. Cociente Residuo

No. de divisiones entre 2

25

1ra 12 � � 1LSB 2da 6 � � 0 3ra 3 ' � 0 4ta 1 ? � 1 5ta 0 > � 1MSB