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Bits, Bytes e Codificações (ANCII - ANSI - UNICODE)

Bits

Ele é a menor unidade de medida na computação, e corresponde aos impulsos elétricos que os computadores entendem com 0 e 1. Ou seja, eles são os impulsos elétricos que para nós seriam os binários.
O Bit mostra se o computador irá ler (1) ou ele irá ignorar (0) uma determinada informação, e também é muito usado nas codificações.

Bytes

Ele corresponde a um conjunto de 8 bits (octeto) divididos em 2 partes de 4 (4 bits + 4 bits) cada 4 bits desses são chamados de nibble ou semi octeto.
Ele é mais usado para declarar conjuntos de bits tanto nas codificações quanto em armazenar sequências de bits.

Codificações

A memória do computador conserva todos os dados sob forma numérica. Não existe método para armazenar diretamente os caracteres. Assim, é preciso que se estabeleça qual a sequência de bits que corresponde cada caractere. Ou seja, deve-se estabelecer uma codificação em sequência de bit’s para cada um desses caracteres.

ASCII

American Standard Code for Information Interchange ou Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações.
Fazia uma correspondência entre números e os grafemas básicos da ortografia inglesa.
O código ASCII básico é capaz de incluir até 128 caracteres na sua versão de 7 bits...(0 à 127). Os códigos 0 à 31 não são caráteres. Chama-se Caráteres de Controle porque permitem fazer ações como: Regresso à linha (CR).
Essa tabela tinha um bom funcionamento para tratar textos em inglês, mas deixava a desejar na representação de textos em português, por exemplo, pois não considerava os grafemas com diacríticos da nossa ortografia como: á, é, ô, ç, ü, etc.
O código ASCII foi estendido à 8 bits (1 byte) para poder codificar mais caráteres incluindo assim 256 caracteres.
Essa tabela possui todos os caracteres considerados pela tabela anterior de 7 bits, mais uma expansão que resolveu vários problemas de representação como, por exemplo, os grafemas com diacríticos da língua portuguesa por incluir caracteres acentuados.
Suas limitações são de só poder escrever até 128 ou 256 caracteres, pois existem alfabetos que possuem cerca de 10.000 caracteres (chinês , coreano, Japonês) e adequado somente ao ocidente.

ANSI

American National Standard
Ele é uma modificação do ASCII, pois o ASCII só era adequado aos idiomas do ocidente, com isso adicionaram ao ASCII o Latim 1 europeu facilitando o seu uso em todo mundo.
E o que seria esse Latim 1?
Latim 1 é um padrão de códigos europeu que possuía símbolos que hoje em sua maioria são muito usados por nós como por exemplo: @.
Apesar de ser um tipo de codificação atual, ele tende a ser substituído pelo UNICODE.

UNICODE

Unicode Standard
Veio para suprir a carência do ASCII e ANSI.
É um tipo de codificação capaz de incluir todos os idiomas e símbolos.
Desenvolvido pela International Standards Organization (ISO) com possibilidade para 65.536 caracteres distintos e é capaz de trabalhar com 16 bits.
A tabela Unicode abrange os mais variados sistemas de escrita como latino, grego, cirílico, hebraico, árabe, japonês, chinês, etc., além de considerar símbolos matemáticos, musicais, de moeda, etc., e é compatível com o código ASCII.
Tende a ser a codificação do futuro, pois inclui representações para marcas de pontuação, símbolos matemáticos e dingbats, com espaço para expansão futura. E porque ele estabelece um código exclusivo para cada caractere em cada script.

SISTEMA DECIMAL

° No sistema decimal existem dez símbolos numéricos,”algarismos”: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
• Através das combinações adequadas destes símbolos, constrói-se os números do Sistema Decimal. A regra de construção consiste na combinação sequencial dos símbolos, de modo que, o valor do número depende da posição dos “algarismos”.

obs: Cada algarismo tem um valor de acordo com a posicão que ele ocupa na representação do numeral.

1ª ordem - unidade
2ª ordem - dezenas de unidades
3ª ordem - centenas de unidades
4ª ordem - milhar de unidades

Sistema Binário

• A codificação binária “base 2” é formada apenas por dois símbolos diferentes:
• O símbolo lógico “0” - indica ausência de tensão
• O símbolo lógico “1”- indica que existe tensão
Estes “dígitos” repetem-se na estrutura da numeração, de acordo com as seguintes regras:
- O dígito zero “0” significa zero quantidades ou unidades
- O dígito um “1” significa uma quantidade ou uma unidade
- O dígito dois “2” não existe no sistema binário

obs: Toda eletrônica digital,computação e programação está baseada no sistema binário e na lógica booleana. Os programas de computadores são codificados sob forma binária e armazenados nas mídias (memórias e discos etc.).

Sistema Hexadecimal

• É formado por 16 símbolos “dígitos” diferentes. São eles: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 do sistema decimal e as letras A,B,C,D,E,F.
• As letras correspondem aos seguintes valores: 10,11,12,13,14,15.
• Muito utilizado na programação de microprocessadores, especialmente nos equipamentos de estudo e sistemas de desenvolvimento.
• Conhecido como base 16.

obs: Vinculada a informática,porque os computadores interpretam as linguagens de programação em bytes,que são compostos em 8 dígitos. A medida que os computadores e os programas aumentam a capacidade de processamento,funciona com múltiplos de 8,16 ou 32. Por isso o sistema hexadecimal é um standard na informática por operar com 16 dígitos.

Sistema Octal

• Formado por 8 símbolos “dígitos” diferentes. São eles : 0,1,2,3,4,5,6,7 do sistema decimal.
• O uso de números octais reduz o números de dígitos utilizados para representar o equivalente binário de um número decimal.

1 - Utiliza 8 dígitos 0 a 7
2 - Cada grupo de 3 bits temos um número octal


Lógica Booleana

Uma variável boleana só pode assumir apenas um dos valores possíveis (0,1).
• Resultados de uma função lógica podem ser expressos numa tabela relacionando todas as combinações possíveis dos valores que suas variáveis podem assumir seus resultados correspondentes.
• Das operações:
1- operação “Não” (NOT)
2- operação “E” (AND)
3- operação “OU” (OR)

4- NAND
5- NOR

Operações(2)

Soma de números binários

Na soma 100110101 com 11010101, tem-se: 100110101 11010101 ----------- 1000001010
Opera-se como em decimal: começa-se a somar desde a esquerda, no exemplo, 1+1=10, então escreve-se 0 e "leva-se" 1. Soma-se este 1 à coluna seguinte: 1+0+0=1, e segue-se até terminar todas as colunas (exactamente como em decimal).

Produto de números binários
O produto de números binários é especialmente simples, já que o 0 multiplicado por qualquer coisa resulta 0, e o 1 é o elemento neutro do produto.
Por exemplo, a multiplicação de 10110 por 1001: 10110 1001 --------- 10110 00000 00000 10110 --------- 11000110
Subtração de Binários
0-0=00-1=1 e vai 1* para ser subtraido no digito seguinte1-0=11-1=0
Para subtrair dois números binários, o procedimento é o seguinte: * *** 1101110 - 10111 ------- = 1010111
Explicando: Quando temos 0 menos 1, precisamos "pedir emprestado" do elemento vizinho. Esse empréstimo vem valendo 2 (dois), pelo fato de ser um número binário. Então, no caso da coluna 0 - 1 = 1, porque na verdade a operação feita foi 2 - 1 = 1. Esse processo se repete e o elemento que cedeu o "empréstimo" e valia 1 passa a valer 0. Os asteriscos marcam os elementos que "emprestaram" para seus vizinhos. Perceba, que, logicamente, quando o valor for zero, ele não pode "emprestar" para ninguém, então o "pedido" passa para o próximo elemento e esse zero recebe o valor de 1.


Divisão de Binários
Essa operação também é similar àquela realizada entre números decimais: 110 __10__ - 100 11 -- 010 - 10 -- 00
Deve-se observar somente a regra para subtração entre binários. Nesse exemplo a divisão de 110 por 10 teve como resultado 11

Codificações - Parte 1

BCD (Binary-Coded Decimal)

BCD 4 bits

Muito usado em circuitos integrados, ele é uma variação do código binário e o código decimal. O BCD funciona da seguinte forma: O número decimal é separado dígito a dígito depois dessa separação há uma "codificação binária" que representa cada dígito decimal em 4 casas binárias.

Ex:
356 em decimal
(0011) (0101) (0110) em BCD

Em suma, o BCD trabalha de forma bem parecida da conversão de Hexadecimal para binário. Pega-se um dígito e o representa em 4 casas binárias. Por ser correspondente a 4 bits ou 1 nibble normalmente são usados 2 dígitos BCD em um único byte

BCD 6 bits

Funciona praticamente da mesma maneira que o BCD de 4 bits, porém ele em vez de usar 4 bits usa 6, ele foi criado para adicionar as representações maiúsculas do alfabeto anglo saxônico. Os bits 5 e 6 são os "bits de zona".

Ex:




EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)

Baseado no BCD de 6 bits, ele representou a primeira tentativa de normalização em paralelo com a normalização ASCII (American Standard Code for Information Interchange. O EBCDIC utiliza pela primeira vez 8 bits - 1 byte - para codificar um símbolo existindo assim a possibilidade de codificar 256 símbolos diferentes.

Primeiro código a ser apresentado numa tabela em que as colunas e as linhas são identificadas com dois digitos hexadecimais.


Fonte:
http://piano.dsi.uminho.pt/museuv/cbcd6bits.html
http://piano.dsi.uminho.pt/museu/ebcdic.html


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