مواضيع المحاضرة: Decimal , Binary , Octal , Hexadecimal Systems
background image

Fundamentals of digital system

First Class 

2015-2016

1

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

INTRODUCTION

The

binary

number

system

and

digital

codes,

are

fundamental to computers and to digital electronics. Here
the binary number system and its relationship to other
number systems such as Decimal, Hexadecimal and Octal is
presented. Arithmetic operations with binary numbers are
covered to provide a basis for understanding how computers
and many other types of digital system works.

2

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Common Number Systems

System

Base Symbols

Used by 
humans?

Used in 
computers?

Decimal

10

0, 1, … 9

Yes

No

Binary

2

0, 1

No

Yes

Octal

8

0, 1, … 7

No

No

Hexa-
decimal

16

0, 1, … 9,
A, B, … F

No

No

3

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Quantities/Counting

Decimal

Binary

Octal

Hexa-

decimal

0

0

0

0

1

1

1

1

2

10

2

2

3

11

3

3

4

100

4

4

5

101

5

5

6

110

6

6

7

111

7

7

Decimal

Binary

Octal

Hexa-

decimal

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

Example:  25

10

= 11001

2

= 31

8

= 19

16

4

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Decimal Numbers

• For fractional numbers, the weights are negative powers of ten

that decrease from left to right beginning with 10

-1

• ……. 10

3  

10

2

10

1

10

0

. 10

-1 

10

-2

10

-3  

10

-4 

…….

• Example: Express the decimal number (68. 34 ) as a sum of

the values of each digit.

• 68. 34 = (6* 10

1

) + ( 8* 10

0

) + ( 3* 10

-1

) + ( 4* 10

-2

)

=  6* 10      +   8* 1     +    3* 0.1  +   4* 0.01

=   60          +    8         +   0.3         +    0.04

146

10

=>

6 x 10

0

=   6

4 x 10

1

=  40

1 x 10

2

= 100

146

Weight

Base

5

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary Numbers

• To learn to count in

binary system, first
look at how count in
the decimal system.
It is 0 to 9 then start
another digit position.

Decimal 
No,

Binary  No.

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

5

0

1

0

1

6

0

1

1

0

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

10

1

0

1

0

11

1

0

1

1

12

1

1

0

0

13

1

1

0

1

14

1

1

1

0

15

1

1

1

1

6

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

An Application

• Learn to count in binary will help you to basically understand

how digital circuit can be used to count events. In the Fig.
below the counter counts the pulses from a sensor that detects
the passing of a ball and produce a sequence of logic levels
(digital waveform) on each of its four parallel outputs.

7

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Weighting Structure of Binary Bits

• The binary number is weighted number. The right-most it is the

LSB (Least Significant Bit) and has a weight of 2

0

=1. The left-

most bit is the MSB (Most Significant Bit), like: 2

2

2

1

2

0 .

• Fractional number can also be represented in binary by placing

bits to the right of the binary point. The left-most bit is the MSB
in this case and has a weight of 2

-1

= o.5 .

• …. 2

2

2

1

2

0

. 2

-1

2

-2

2

-3 …….

• …. 4 2 1 0.5 0.25 0.125 ……
• Example: Convert the fractional binary number 0.1011 to decimal

Weight:

2

-1

2

-2

2

-3

2

-4

Binary number : 0. 1 0 1

1

0.1011                0.5 + 0 + 0.125 + 0.0625 = 0.6875 

Binary Point

8

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The possibility of Conversion among 

basis

9

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary to Decimal Conversion

• Technique

– Multiply each bit by 2

n

, where is the “weight” of the bit

– The weight is the position of the bit, starting from on the 

right

– Add the results

101011

2

=> 2

2

2

2

2

2

0

1 x 2

0

1

1 x 2

1

=

2

0 x 2

2

0

1 x 2

3

8

0 x 2

4

=

0

1 x 2

5

=  32

43

10

Bit “0”

10

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Octal to Decimal

• Technique

– Multiply each bit by 8

n

, where n is the “weight” of the bit

– The weight is the position of the bit, starting from 0 on the 

right

– Add the results
– Example:

736

8

=> 

6 x 8

0

6

3 x 8

1

24

7 x 8

2

448
478

10

11

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Hexadecimal to Decimal

• Technique

– Multiply each bit by 16

n

, where n is the “weight” of the bit

– The weight is the position of the bit, starting from 0 on the 

right

– Add the results

• Example:

ABC

16

=>

C x 16

0  

= 12 x   1 =   12

B x 16

1

= 11 x  16 =  176

A x 16

2

= 10 x 256 = 2560

2748

10

12

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Decimal to Binary

• Technique

– Divide by two, keep track of the remainder
– First remainder is bit 0 (LSB, least-significant bit)
– Second remainder is bit 1 and so on
Example:

125

10

= ?

2

13

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Fractional Decimal Number to Binary

• It can be converted by repeated multiplication by 2
• Example: convert 0.3125 to binary number
• 0.3125 * 2 = 0.625    Carry 0
• 0.625   * 2 = 1.25      Carry 1
• 0.25     * 2 = 0.5         Carry 0
• 0.5       * 1 = 1.00       Carry 1

.0101

14

MSB

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Octal to Binary

• Technique

– Convert each octal digit to a 3-bit equivalent binary 

representation

– Example:

705

8

= ?

2

7   0   5

111 000 101

705

8

= 111000101

2

15

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Hexadecimal to Binary

• Technique

– Convert each hexadecimal digit to a 4-bit equivalent binary 

representation

• Example

10AF

16

= ?

2

1    0    A    F

0001 0000 1010 1111

10AF

16

= 0001000010101111

2

16

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Decimal to Octal

• Technique

– Divide by 8
– Keep track of the remainde
• Example

1234

10

= ?

8

17

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Decimal to Hexadecimal

• Technique

– Divide by 16
– Keep track of the remainder

• Example

1234

10

= ?

16

18

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary to Octal

• Technique

– Group bits in threes, starting on right
– Convert to octal digits

• Example

1011010111

2

= ?

8

1 011 010 111

1  3   2   7

1011010111

2

= 1327

8

19

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary to Hexadecimal

• Technique

– Group bits in fours, starting on right
– Convert to hexadecimal digits

• Example:

1010111011

2

= ?

16

10 1011 1011

2

B    B

1010111011

2

= 2BB

16

20

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Octal to Hexadecimal

• Technique
– Use binary as an intermediary
• Example:

1076

8

= ?

16

0  

7   

6

0 0 1  0 0 0   1 1 1   1 1 0

2            3      

E

1076

8

= 23E

16

21

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Hexadecimal to Octal

• Technique
– Use binary as an intermediary
• Example:

22

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Common Powers 

• Base 10

Power

Preface

Symbol

10

-12

pico

p

10

-9

nano

n

10

-6

micro

10

-3

milli

m

10

3

kilo

k

10

6

mega

M

10

9

giga

G

10

12

tera

T

Value

.000000000001

.000000001

.000001

.001

1000

1000000

1000000000

1000000000000

23

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Common Powers

• Base 2

Power

Preface

Symbol

2

10

kilo

k

2

20

mega

M

2

30

Giga

G

Value

1024

1048576

1073741824

In computing, particularly w.r.t. memory,

the base-2 interpretation generally applies

24

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary Coded Decimal BCD

• BCD is a way to express each of the decimal digits with a binary

code. There are only ten groups in the BCD system.

• The 8421 Code (2

3

2

2

2

1

2

0

): is a type of BCD code and it means

that each decimal digit, 0 through 9, is represented by a binary code
of four bits.

• There are six combination codes not used; 1010, 1011, 1100, 1101,

1110, and 1111 WHY?

• Example 1: Convert the decimal number 98 to BCD code.

Solution:

9

8

10011000

• Example 2: Convert the BCD code (001101010001) to decimal.

Solution: It is, 3 5 1

25

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary Coded Decimal BCD

• Addition
• Example1: Add the BCD codes 0011 and 0100
0011          3 
0100 +       4
0 111         7
• Example2:

1001          9 
1001   +     9

1    0010         18     Invalid BCD number (> 9), So add (6):

0110  +

0001 1000                 18

26

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Binary Coded Decimal BCD

• Homework
• Convert these decimal number to BCD code and add them

A) 23+ 15

B) 450 + 417

C) 67 + 53

27

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Digital Codes

• The Gray Code: it is unweighted and not an arithmetic code.

The important feature of this code is that it exhibits only a
single bit change from one code to the next in sequence.

28

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Gray Code Conversion

• Binary to Gray code conversion: 
• Example: Convert the binary number 10110 to Gray code.

Gray to Binary code conversion: 

Example: Convert the Gray code 11011 to binary number.

29

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Alphanumeric Code - ASCII Code

• ASCII is the abbreviation for American Standard Code for

Information Interchange. It a universal accepted alphanumeric
code used in must computers and other electronics equipment.
Must computer keyboards are standard ASCII. It has 128
characters and symbols represented by a 7-bit binary code. It
considered an 8-bit code with the MSB always 0.

30

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

Alphanumeric Code - ASCII Code

31

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Complement

• The One’s Complement
• Example: Find the one’s Complement for 0010.

1111

0010 –

1101

32

The ones' complement of a

binary number

is defined as the

value obtained by inverting all the bits in the binary
representation of the number (swapping 0s for 1s and vice
versa). The ones' complement of the number then behaves like
the negative of the original number in some arithmetic
operations.

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Complement

• The Two’s Complement
• Example: Find the two’s Complement for 0010.

1111

0010 –

1101

0001+ 

1110

33

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Complement’s Applications

Addition of a positive and a negative binary number

Case I: When the positive number has greater magnitude.

Example: 

Find the sum of the following binary numbers:

+ 1110 and - 1101

• Solution:

+

1 1 1 0

0

1 1 1 0

-

1 1 0 1 

1

0 0 1 0

(taking 1’s complement)

0

0 0 0 0

1

carry

0

0 0 0 1

Hence the required sum is 

+

0001.

34

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Complement’s Applications

Case II: When the negative number has greater magnitude.

• Example: Find the sum of the following binary numbers:

+ 1010 and - 1100

• Solution:

+

1 0 1 0

0

1 0 1 0

-

1 1 0 0 

1

0 0 1 1

(1’s complement)

1

1 1 0 1

Because the number is negative (

1

), we should take the 1’s 

complement of the magnitude bits. 

• Hence the required sum is – 0010.

35

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER


background image

The Complement’s Applications

Case III: When the two numbers are negative

• Example: Find the sum of the following negative numbers :

-1010 and -0101

• Solution:

- 1 0 1 0

1 0 1 0 1

(1’s complement)

- 0 1 0 1 

1 1 0 1 0

(1’s complement)

0 1 1 1 1

1

carry

1 0 0 0 0

The 1’s complement of the magnitude bits of sum, is 1111 and the sign bit is 1.

Hence the required sum is -1111.

36

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalla Mortatha
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 155 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل