Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

0% found this document useful (0 votes)
28 views25 pages

Number System Number System

Download as pdf or txt
Download as pdf or txt
Download as pdf or txt
You are on page 1/ 25

CS221: Digital Design

Number System
Number System

Dr. A. Sahu
Dept of Comp. Sc. & Engg.
Dept of Comp. Sc. & Engg.
Indian Institute of Technology Guwahati

1
Outline
• Number System
– Decimal, Binary, Octal, Hex
D i l Bi O t l H
• Conversion (one to another)
– Decimal to Binary, Octal, Hex   & Vice Versa
Decimal to Binary Octal Hex & Vice Versa
– Binary to HEX & vice versa
• Other representation
– Signed, Unsigned, Complement
• Operation
– Add, Sub, Mul, Div, Mod
• How to handle real number efficiently  ?
– Float, Double
Float Double
2
What Digit? =>> Number System 
What Digit?   Number System
• Famous Number System: Dec, Rom, Bin
Famous Number System: Dec Rom Bin
• Decimal System: 0 ‐9
– May evolves: because human have 10 finger 
M l b h h 10 fi
• Roman System
– May evolves to make easy to look and feel
– Pre/Post Concept: (IV,  V  & VI) is (5‐1, 5 & 5+1) 
• Binary System, Others (Oct, Hex)
– One can cut an apple in to two
pp

3
Significant Digits
Significant Digits
Binary: 11101101
Binary: 11101101

Most significant digit


Most significant digit                   Least significant digit
Least significant digit

Decimal:
Decimal:  1063079

Most significant digit


Most significant digit                   Least significant digit
Least significant digit
Decimal (base 10)
Decimal (base 10)
• Uses
Uses positional representation
positional representation
• Each digit corresponds to a power of 10 based 
on its position in the number
on its position in the number
• The powers of 10 increment from 0, 1, 2, etc. 
as you move right to left
i h l f
– 1,479 = 1 * 103 + 4 * 102 + 7 * 101 + 9 * 100
Binary (base 2)
Binary (base 2) 

• Two digits: 0, 1
• To make the binary numbers more 
y
readable, the digits are often put in groups 
of 4
– 1010 = 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 0 * 20 
= 8 + 2 
= 10
= 10 
– 1100 1001 = 1 * 27 + 1 * 26 + 1 * 23 + 1 * 20 
= 128 
128 + 64 
64 + 8 
8 + 1 
1
= 201
How to Encode Numbers: Binary 
Numbers
• Working with binary numbers
– In base ten, helps to know powers of 10
In base ten helps to know powers of 10
• one, ten, hundred, thousand, ten thousand, ...
– In base two, helps to know powers of 2
I b t h l t k f2
• one, two, four, eight, sixteen, thirty two, sixty 
f
four, one hundred twenty eight
h d dt t i ht
• Count up by powers of two

29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 a

512 256 128 64 32 16 8 4 2 1


Octal (base 8)
Octal (base 8)
• Shorter & easier to read than binary
• 8 digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 
• Octal numbers
Octal numbers
1368 = 1 * 82 + 3 * 81 + 6 * 80 
= 1 * 64 + 3 * 8 +  6 * 1
1 * 64 3 * 8 6 * 1
= 9410
Hexadecimal (base 16)
Hexadecimal (base 16)
• Shorter & easier to read than binary
• 16 digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
0x  often precedes hexadecimal numbers
• “0x” often precedes hexadecimal numbers
0x123 = 1 * 162 + 2 * 161 + 3 * 160 
= 1 * 256 + 2 * 16 +  3 * 1
1 * 256 2 * 16 3 * 1
= 256 + 32 +  3
= 291 
Decimal Binary Octal Hexadecimal

Counting 0
1
00000
00001
0
1
0
1
2 00010 2 2
3 00011 3 3
4 00100 4 4
5 00101 5 5
6 00110 6 6
7 00111 7 7
8 01000 10 8
9 01001 11 9
10 01010 12 A
11 01011 13 B
12 01100 14 C
13 01101 15 D
14 01110 16 E
15 01111 17 F
10
16 10000 20 10
Fractional Number
Fractional Number 
• Point: Decimal Point, Binary Point, Hexadecimal 
point
• Decimal
247.75   = 2x102+4x101+7x100+7x10‐1+5x10‐2
• Binary
10.101= 1x21+0x20+1x2‐1+0x2‐2+1x2‐3
• Hexadecimal
6A.7D=6x161+10x160+7x16‐1+Dx16‐2
Converting To and From Decimal
Converting To and From Decimal

Successive 
Decimal10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Weighted 
Division
Weighted  Successive  Multiplication
M lti li ti
Multiplication Division
Successive  Weighted 
Di i i
Division M lti li ti
Multiplication
Octal8 Hexadecimal16
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Binary2
0 1

12
Decimal ↔ Binary
Decimal ↔ Binary
Successive
Division

a)) Divide the decimal number by 2; the remainder is the LSB of the binary
y ; y
number.
b) If the quotation is zero, the conversion is complete. Otherwise repeat step 
(a) using the quotation as the decimal number. The new remainder is the 
( ) g q
next most significant bit of the binary number.

Weighted
Multiplication

a) Multiply each bit of the binary number by its corresponding bit‐
weighting factor (i.e., Bit‐0→20=1; Bit‐1→21=2; Bit‐2→22=4; etc). 
b) Sum up all of the products in step (a) to get the decimal number.  
Decimal  to Binary : Subtraction Method
y
• Goal Desired decimal number: 12
Desired decimal number: 12
– Good for human
32 16 8 4 2 1
– Get the binary weights to  =32
1
add up to the decimal 
dd t th d i l 32 16 8 4 2 1 too much
quantity 0 1 =16
• Work from left to right 32 16 8 4 2 1 too much
a
• (Right to left – may fill in 1s  =8
0 0 1
that shouldn’t have been  32 16 8 4 2 1 ok, keep going
there – try it). 
0 0 1 1 =8+4=12
32 16 8 4 2 1 DONE

0 0 1 1 0 0 answer
32 16 8 4 2 1
Decimal to Binary : Division Method
y
• Good for computer:  Divide decimal number by 2 and 
insert remainder into new binary number.
y
– Continue dividing quotient by 2 until the quotient is 0.
• Example: Convert decimal number 12 to binary

12 div 2  =   ( Quo=6 , Rem=0)   LSB
6 div 2  =    (Quo=3, Rem=0)
( )
3 div 2  =     (Quo=1,Rem=1)
1 div 2 = ( Quo=0 Rem=1) MSB
1 div 2  =   ( Quo=0, Rem=1)   MSB 

1210= 1 1 00 
1 1 00 2 2
Conversion Process Decimal ↔ BaseN

Successive
Division

a)) Divide the decimal number by N; the remainder is the LSB of the ANY 
y ;
BASE Number .
b) If the quotient is zero, the conversion is complete. Otherwise repeat 
step (a) using the quotient as the decimal number.  The new remainder 
p( ) g q
is the next most significant bit of the ANY BASE number.

Weighted
Multiplication

a) Multiply each bit of the ANY BASE number by its corresponding bit‐
weighting factor (i.e., Bit‐0→N0; Bit‐1→N1; Bit‐2→N2; etc). 
b) Sum up all of the products in step (a) to get the decimal number.  
Decimal ↔ Octal Conversion
Decimal ↔ Octal Conversion
The Process: Successive Division
• Divide  number by 8;  R is the LSB of the octal number 
• While Q is 0 
• Using the Q as the decimal number. 
• New remainder is MSB of the octal number.
11
8 94 r = 6 ← LSB

1 9410 = 1368
8 11 r =3

0
8 1 r = 1 ← MSB 17
Decimal ↔ Hexadecimal Conversion
Decimal ↔ Hexadecimal Conversion
The Process: Successive Division
• Divide  number by 16;  R is the LSB of the hex
number 
• While Q is 0 
• Using the Q as the decimal number.  
• New remainder is MSB of the hex number.
5
16 94 r = E ← LSB
S

0 9410 = 5E16
16 5 r = 5 ← MSB
Example: Hex → Octal
Example: Hex → Octal
Example:
C
Convert the hexadecimal number 5A
h h d i l b 5AH into its octal equivalent.
i i l i l
Solution:
First convert the hexadecimal number into its decimal equivalent, then 
First convert the hexadecimal number into its decimal equivalent then
convert the decimal number into its octal equivalent.
11
5 A 8 90 r = 2 ← LSB
16 16
1 0 1
16 1
8 11 r =3

0
80 + 10 = 9010 8 1 r = 1 ← MSB

∴ 5AH = 1328
19
Example: Octal → Binary
Example: Octal → Binary
Example:
Convert the octal number 1328 into its binary equivalent.
Convert the octal number 132 into its binary equivalent
Solution:
First convert the octal number into its decimal equivalent, then convert the 
d
decimal number into its binary equivalent.
l b b l
45
1 3 2 2 90 r = 0 ← LSB
22
82 81 80 2 45 r = 1
11
2 22 r = 0 1328 = 10110102
64 8 1
5
2 11 r = 1
2
64 + 24 + 2 = 9010 2 5 r =1
1
2 2 r =0
0 20
2 1 r = 1 ← MSB
Binary ↔ Octal ↔ Hex Shortcut
Binary ↔ Octal ↔ Hex Shortcut
• Relation
• Binary, octal, and hex number systems 
Bi l dh b
• All powers of two
• Exploit (This Relation) 
•Make conversion easier.

21
Substitution Code
Substitution Code
Convert 010101101010111001101010
Convert 0101011010101110011010102 to hex using 
to hex using
the 4‐bit substitution code :

5 6 A E 6 A

0101  0110  1010  1110  0110  1010

56AE6A16
Substitution Code
Substitution Code

Substitution code can also be used to convert binary to 
octal by using 3‐bit groupings: 

2 5 5 2 7 1 5 2
010   101  101 010 111  001  101  010

255271528
Other Representation
Other Representation 
• Signed & Unsigned Number
• Signed number last bit (one MSB) is signed bit
Si d b l bi ( MSB) i i d bi
Assume: 8 bit number 
Unsigned 12 :    0000 1100 
Signed +12   :    0000 1100   
Signed ‐12     :   1000 1100   
• Complement number
p
Unsigned  binary   12   = 00001100
1’ss Complement of 12 = 1111
1 Complement of 12 = 1111 0011
24
Thanks

25

You might also like