AULA 2 – Representação de dados no computador

A MÁQUINA COMPUTADOR

O computador é uma máquina que recebe, processa e envia conjuntos de dados que se transformarão em informação para seus usuários.

Portanto é preciso esclarecer como esta infinidade de dados que advêm do mundo real e que são inseridos pelos usuários, são interpretados, representados e utilizados pelos componentes do computador. Assim poderemos entender como este recurso fantástico da informática é capaz de nos trazer tanta informação automaticamente.

 

LINGUAGEM DE MÁQUINA

O computador é uma máquina eletrônica capaz apenas de trabalhar com a variação da eletricidade que passa por seus componentes. Assim sua forma de interpretar e processar os dados é completamente diferente da forma dos seres humanos.

O ser humano e a máquina computador precisam interagir e com isso há a necessidade de um falar a língua do outro através de algum método de tradução, conversão, da linguagem de ambos os lados. Para isto o computador dispõe de interfaces de comunicação (softwares) que fazem a interação Homem-máquina.

Sendo o computador essencialmente uma máquina calculadora, a melhor forma de traduzir a linguagem humana é usando a matemática.

Com as regras matemáticas presentes nos circuitos eletrônicos dos hardwares do computador, todos os dados do mundo real que são armazenados, processados e transmitidos por ele são convertidos em valores matemáticos e lógicos.

Como os circuitos eletrônicos variam apenas entre o estado ligado e desligado a matemática computacional utiliza o sistema numérico binário como base para todas a funções que o computador realiza.

 

SISTEMA NUMÉRICO BINÁRIO E O COMPUTADOR

O sistema numérico binário utiliza apenas 2 símbolos para representar todos os valores possíveis, assim como o sistema numérico decimal usa dez números.

Assim temos: 0 e 1.

Apenas os números 0 e 1 são utilizados pelo computador para representar todos os dados e informações que o computador recebe, processa e mostra para seu usuário.

Por exemplo:

Quando tiramos uma “selfie” usando a câmera de nosso Smartphone, a paisagem e todas as suas cores são convertidas em um conjunto de ZEROS e UNS para que possam ser recebidos, processados e exibidos pelo computador.

Exemplo de número binário: 

  • 00100101

BIT e BYTE

Bit (Binary DigiT) é o nome dado a cada símbolo binário (0 ou 1) que representa um dado no computador. O símbolo é b (minúsculo)

Byte é o conjunto de 8 bits associados para representar um dado ou informação. O símbolo é B (maiúsculo)

Assim, 1 Byte é igual a 8 bits.

Para transformar valores de bits para Bytes, dividimos o valor por 8.

Para transformar valores de Bytes em bits, multiplicamos o valor por 8.

 

SISTEMA NUMÉRICO HEXADECIMAL E O COMPUTADOR

O sistema numérico hexadecimal utiliza apenas 16 símbolos para representar todos os valores possíveis, assim como o sistema numérico binário utiliza apenas dois.

Assim os símbolos utilizados são os mesmos do sistema decimal e mais as letras do alfabeto de A até F

Assim temos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, A, B, C, D, E, F.

Sendo as letras do alfabeto para representar os números de 10 até 15.

aula2-representacao hexadecimal

Apesar do sistema binário ser o mais adequado para o processamento de dados a nível do hardware do computador, logicamente ele gera uma quantidade enorme de valores a serem calculados por ele.

O sistema hexadecimal é usado a nível de software para simplificar a programação do computador e o processamento dos dados, já que cada símbolo hexadecimal representa 4 símbolos binários.

Como o sistema hexadecimal as informações binárias podem ser compactadas e processadas mais facilmente a nível de software. Como exemplo o sistema hexadecimal é utilizado para criação de programas que comandam o funcionamento do CPU e outros dispositivos do computador.

Exemplo de número hexadecimal: 

  • 49F

 

CONVERSÃO ENTRE SISTEMAS NUMÉRICOS

Para entendermos melhor como o computador traduz a linguagem humana em linguagem de máquina, vamos detalhar aqui o processo matemático envolvido e presente nos softwares do computador para transformar números decimais e hexadecimais em valores binários utilizados pelos circuitos eletrônicos.

Decimal para binário

Para converter um valor decimal em binário basta fazer divisões sucessivas por 2 até o resultado chegar a zero.

O valor binário formado será a associação dos valores dos restos das divisões, começando do resto da última divisão até a primeira.

Exemplo:

aula2_conversao_dec_bin

 

Binário para decimal

Para converter um valor binário em decimal basta pegar cada O e 1 da direita para a esquerda, e multiplicar por 2 elevado a posição de cada valor no número binário, começando pela posição 0.

O valor decimal formado será o resultado das somas destas multiplicações.

Exemplo:

aula2_conversao_bin_dec

 

Decimal para hexadecimal

Para converter um valor decimal em hexadecimal basta fazer divisões sucessivas por 16 até o resultado chegar a zero.

O valor binário formado será a associação dos valores dos restos das divisões, começando do resto da última divisão até a primeira.

Exemplo:

aula3_conversao_dec_hex

 

Hexadecimal para decimal

Para converter um valor hexadecimal em decimal basta pegar cada algarismo da direita para a esquerda, e multiplicar por 16 elevado a posição de cada valor no número hexadecimal, começando pela posição 0.

O valor decimal formado será o resultado das somas destas multiplicações.

Exemplo:

aula3_conversao_hex_dec

Hexadecimal para binário

Para converter um valor hexadecimal para binário primeiramente separe cada caractere do valor e considere como um número decimal.

Lembre-se que o sistema numérico hexadecimal utiliza letras para representar valores do 10 ao 15, como abaixo:

aula2-representacao hexadecimal

Transforme cada valor em binário seguindo a mesma regra de conversão do decimal para o binário, gerando 4 algarismos binários para representar cada caractere hexadecimal. Complete com zeros a esquerda se necessário.

Por último, junte os resultados binários de cada caractere hexadecimal respectivamente.

Exemplo:

aula3_conversao_hex_bin

Binário para hexadecimal

Para converter um valor binário em hexadecimal primeiramente separe o valor binário em conjuntos de quatro algarismos começando da esquerda para a direita. Complete com zeros a esquerda se necessário.

Transforme separadamente cada conjunto binário em decimal seguindo a mesma regra de conversão do binário para decimal.

Lembre-se que o sistema numérico hexadecimal utiliza letras para representar valores do 10 ao 15, como abaixo:

aula2-representacao hexadecimal

Por último, junte os resultados hexadecimais respectivamente.

Exemplo:

aula3_conversao_bin_hex

 

 

 CONVERSÃO DADOS VIA SOFTWARE

O software, a parte lógica do computador, é que carrega todos os comandos e regras matemáticas necessárias para que a linguagem de máquina e a linguagem humana possam interagir.

Todos os dispositivos do computador utilizam softwares de fábrica e outros instalados posteriormente por seus usuários que convertem e padronizam a linguagem humana recebida em números que depois serão transformados em pulsos elétricos, magnéticos ou feixes de luz pelos circuitos eletrônicos do computador.

Estes padrões traduzem os símbolos de escrita utilizados pela linguagem humana em valores numéricos decimais ou hexadecimais, que posteriormente são transformados em valores binários (bits) que por fim se tornam pulsos elétricos a serem processados pelos circuitos eletrônicos do computador.

Como exemplo de dispositivo de entrada, o teclado utiliza vários padrões de conversão que alteram as letras, caracteres especiais e números utilizados por nós em números decimais que posteriormente se transformarão em conjuntos de ZEROS e UNS.

O padrão americano ASCII é o mais conhecido, mas ainda temos o EBCDIC e o mais completo deles, o UNICODE com suas implementações UTF e UCS.