- •Раздел 1.Информация
- •1.1. Основные понятия и подходы
- •1.2. Формы существования информации.
- •1.3. Свойства информации
- •1.4. Показатели качества информации
- •1.5. Количество информации
- •Раздел 2. Системы счисления
- •2.1. Основные понятия
- •2.2. Перевод целых чисел в десятичную систему счисления
- •2.3. Перевод целых чисел в машинные системы счисления
- •2.4. Перевод дробных чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием q
- •2.5. Арифметические операции с целыми числами в машинных системах счисления
- •2.6. Представление числовой информации в вычислительной технике
- •Раздел 3. Элементы математической логики
- •3.1. Основные понятия математической логики
- •3.2. Логические операции над высказываниями
- •3.3. Формулы логики высказываний
- •3.4. Законы логики высказываний
- •3.5. Логические основы эвм
- •Раздел 4. Модель и моделирование
- •4.1. Модель
- •4.2. Формализация
- •4.3. Классификация моделей:
- •4.4. Моделирование
- •4.5. Компьютерное моделирование
- •Раздел 5. Основы алгоритмизации
- •5.1. Основные понятия
- •5.2. Линейные алгоритмические процессы
- •5.3. Разветвляющиеся алгоритмические процессы
- •5.4. Циклические алгоритмические процессы
- •Раздел 6. Программное обеспечение
- •Библиографический список
3.4. Законы логики высказываний
закон исключенного третьего ,
закон отрицания противоречия ,
закон тождества ,
законы идемпотентности ,,
законы коммутативности ,,
законы ассоциативности ,,
законы дистрибутивности ,,
закон контрапозиции ,
законы де Моргана ,,
закон силы логизма .
3.5. Логические основы эвм
Булева алгебра зародилась в XIX веке и изначально носила только теоретический характер. Практическое применение она получила в XX веке в описании функционирования и разработке различных электронных схем. Алгебра логики широко применяется при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор). К таким устройствам относятся группы переключателей, триггеры, сумматоры.
Кроме того, связь между булевой алгеброй и компьютерами лежит и в двоичной системе счисления, примпеняемой в ЭВМ. Использование данной системы счисления позволяет хранить и преобразовывать как числа, так и значения логических переменных, которые также могут принимать только одно из значений «0» или «1». Для реализации логических процессов в ЭВМ применяют переключатели, каждый из которых может находится только в одном из двух состояний (включен – выключен). В зависимости от положения переключателей можно получить или не получить сигналы на выходах. Такие переключатели строятся на основе вентилей.
Вентиль представляет собой логический элемент, который принимает одни двоичные значения и выдает другие в зависимости от своей реализации. В качестве вентилей выступают транзисторы, которые могут в течение нескольких наносекунд изменить свое состояние с заряженного на незаряженное. В схемах ЭВМ, применяют вентили, реализующие логическое умножение (конъюнкцию), сложение (дизъюнкцию) и отрицание.
Возможности вентилей не позволяют непосредственно выполнять импликацию и эквиваленцию. Данные операции заменяются комбинациями конъюнкции – AND, дизъюнкции – OR, исключающим или – XOR и отрицанием – NOT.
Вентили, используемые в ЭВМ приведены в таблице 8.
Для лучшего представления функционирования данных устройств их представляют в виде электрических схем, состоящих из ключей замыкания (А, В) и сопротивления (х). Замыканию ключа соответствует «1». Если ключ разомкнут, то это соответствует состоянию «0». Истинностное значение всей схемы оценивается наличием тока на сопротивлении. Ток есть – 1, нет – 0. Причем надо помнить, что при параллельном соединении ток идет по пути наименьшего сопротивления, т.е. через ключ.
Таблица 8.
операция |
обозна-чение |
схема |
таблица истинности |
электрическая схема аналог | |||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |||||||||||||||
отрицание (инверсия) |
NOT НЕ |
|
| ||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |||||||||||||||
конъюнкция (умножение) |
AND И |
|
| ||||||||||||||||
дизъюнкция (сложение) |
OR ИЛИ |
| |||||||||||||||||
исключающее и |
И-НЕ |
| |||||||||||||||||
ИЛИ-НЕ |
ИЛИ-НЕ
|
| |||||||||||||||||
исключающее или |
XOR
|
|
– |
На основе вентилей строятся более сложные логические устройства – триггеры и сумматоры.
Сумматоры широко используются в арифметико-логических устройствах (АЛУ) процессора и выполняют суммирование двоичных разрядов.
Триггер способен хранить один двоичный разряд, за счет того, что может находиться в двух устойчивых состояниях. Приняв одно из состояний за «1», а другое за «0», можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.
По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам – их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время. Триггеры применяются в регистрах процессоров, счетчиках, оперативных запоминающих устройствах.
Одним из самых распространенных являетсяRS-триггер. Он имеет два входа S и R, и два выхода Q и выход с его отрицанием .
Данный триггер сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых значениях на входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы (см. табл. 9).
Таблица 9.
Таблица истинности RS-триггера на основе вентилей ИЛИ-НЕ
Рис. 4. схема RS-триггера |
S
R
Q
1
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
0
недопустимо |
Одновременная подача на входы «0» недопустима, т.к. приводит к неопределенности состояния системы. Одновременная подача «1» на оба входа не приводит к изменению системы, данное состояние считается неустойчивым и при считывании управляющего сигнала оно переходит в одно из двух устойчивых состояний (или). В виду того, что триггер имеет всего два, устойчивых состояния можно сделать вывод что, для запоминания байта нужно 8 триггеров. Соответственно, для запоминания килобайта, 8 х 1024 = 8192 триггеров. В современной вычислительной технике объемы памяти исчисляются мегабайтами и гигабайтами, а это значит, что они содержат миллиарды триггеров.