ТЕМА 1 КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Тенденции, проблемы, перспективы развития информационного общества. Понятие информации, компьютерных информационных технологий. Единицы измерения информации. Способы хранения, обработки, преобразования и передачи информации. Организация работы на компьютере

Тенденции, проблемы, перспективы развития информационного общества

Собственно говоря, все, что Вы могли видеть еще лет 5 назад в смелых фантастических фильмах, связанное с ВТ, в настоящее время реализовано, реализовывается или планирует реализоваться в ближайшем будущем (самостоятельно, подготовить каждому (из периодической печати) на пол страницы сообщение о новостях в ВТ – самых невероятных и удивительных (на след лекции – зачитать должен любой)). Информационные технологии – основа современного бизнеса.

В последние годы отделы ИТ перестают быть обслуживающими подразделениями и выходят на первые позиции в организации деловых процессов и планировании развития компании. Новые сетевые и системные решения внедряются со впечатляющей быстротой. В основном, можно выделить следующие направления развития ВТ:

−развитие компьютерных сетей;

−новые схемные решения МП;

−работа со звуком, анализ, воспроизведение;

−работа с видеосигналом, преобразование, обработка, воспроизведение;

−расширение функциональных возможностей ПК. А именно, функц. возм. позволяют использовать ПК в медицине, в анализе рукописей (графологами), не говоря об управлении технологическими процессами, межбанковскими процессами, управлением, учетом в

торговых предприятиях.

Рабочее место в экономической сфере деятельности в настоящее время оснащено всеми средствами выч. и орг. техники (компьютером, принтером, модемом), а так же программными средствами (универсальными прикладными программами и проблемно-ориентированными). ПК могут объединяться в сети, что позволяет быстро обмениваться информацией и получать доступ к общим базам данных. Несомненно, в банковском деле (авиа, ж/д кассах, при производстве цифр. Видеофильмов, эффектов) обмен информацией за считанные доли секунд требует больших объемов памяти и большого быстродействия компьютеров.

Это в свою очередь требует новых схемных решений МП, т.к. быстродействие компьютера не может увеличиваться бесконечно при данном развитии технологий их создания. Создаются новые беспроводные связи между К,

совершенствуется архитектура ЭВМ. А именно:

5

1.многопроцессорная архитектура (процессор – устройство, которое обеспечивает обработку информации и цифровую, и текстовую, и графическую и др. виды.). Это используется при обработки информации в реальном масштабе времени (), в моделировании сложных реакций в науке;

2.организовывается многоуровневая память ПК, т.е. часть памяти на более дорогих элементах, но более быстрых, часть на менее дорогих и быстрых;

3.передается часть функций от ПК к процессорам периферийных устройств, т.е. создание более умных принтеров и др.

Но существуют проблемы и др. рода – реклама о усовершенствовании скорости, об играх, о легкости и удобстве, хотя многие пользователи вполне могут довольствоваться 286, 486 процессорами (60-100 мГц частота), о моде (до 1000 мГц частота). А многие психологи вообще полагают, что ПК – душители человеческих возможностей. Так, например, в Англии запрещают e-mail по пятницам, т.к. от использования эл. почты у сотрудников случаются стрессы, стродает производительность труда, творческие способности и мораль (несколько британских компаний). Так что решение проблемы для каждого – в разумном использовании ПК.

Понятие информации, информатики

Понятие информации и способы ее хранения и обработки.

Предметом изучения данного курса является информация, процессы ее ввода, хранения, поиска, передачи, переработки, преобразования и использования. Информатика – это фундаментальная естественная наука, изучающая структуру и общие свойства информации, способы сбора, обработки и хранения и др. Фундаментальная, т.к. не зависит от сферы применения – во всех сферах – в медицине, в правовых органах, в инженерных и экономических расчетах и др.

Под информационными технологиями подразумеваются новые способы приема информации, анализа, преобразования, передачи, с целью использования ПК в новых сферах деятельности. Новые ИТ обеспечивают работу пользователя в условиях “электронного офиса”, интегрированной информационной системы с электронной почтой, разнонаправленных программных средствах, в локальных и глобальных сетях. Все эти технические и программные средства организовываются в так называемую информационную систему, т.е. коммуникационную систему по сбору, передаче, переработки информации об объекте для реализации функций управления. В экономической сфере деятельности , прежде всего речь идет об обработке экономической информации, которая описывает материальные ресурсы, процессы управления производством.

Способы хранения, обработки, преобразования и передачи информации

При использовании ПК появилась возможность хранить информацию не только в бумажном виде, но и в электронном, зачастую, это более надежный и экономичный способ. Например, книга может быть сохранена на одной

6

трехдюймовой дискете, при необходимости распечатана в любом количестве копий на бумажный носитель. При соблюдении правил защиты информации она будет надежнее хранится десятки лет, кроме гибких дискет, существуют другие средства хранения информации в электронном виде – жесткие диски (статично расположенные в системном блоке), их объемы достигают десятков Гбайт, переносные жесткие диски больших объемов памяти, CD диски, DVD диски, их объемы от 600 Мбайт до 18 Гбайт. Информация может оставаться неизменной, а может при желании пользователя редактироваться.

С помощью ПК может обрабатываться информация различных видов – цифровая, текстовая, графическая, звуковая, видео. В обработке любого вида информации используется процессор ПК, от его характеристик во многом зависит какую информацию можно обрабатывать и с какой скоростью. В начале развития ПК возможно было обрабатывать только цифровую информацию, затем текстовую, графическую, а теперь и звуковую и видео. Естественно, для анализа обработанной информации необходимы средства ее отражения – это прежде всего монитор (видеоплата), а так колонки (звуковая плата) и другие средства (принтеры, плоттеры).

Под преобразование информации подразумевается изменение вида информации, например, для компьютера характерно постоянное преобразование информации представленной в аналоговом виде в цифровой вид и наоборот, это постоянно происходит при передачи информации через телефонную сеть посредством модема (он производит аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразования), при записи видеофильмов в цифровом виде, где видеосигнал оцифровывается и записывается, например, на жесткий диск.

Передача информации в настоящее время может производиться различными способами. Например, при передачи файлов от К к К можно использовать гибкие дискеты (5-ти,3х дюймовые, первые уходят уже в историю) – это в случае отсутствия сети между компьютерами. При организации К в локальную сеть с помощью высокоскоростного кабеля файлы могут передаваться с большой скоростью между К без дискет. Если же нет финансовой возможности соединить сетевым кабелем, тогда передача происходит через разветвленную телефонную сеть, но с использованием модема (спутниковой связи), на основе таких связей и организованы локальные сети, глобальные сети. В сетях возможна передача различного вида информации – и текстовая (письма), и файлы программ, и графические файлы, и видеофайлы (клипы), и звуковые файлы (песни). Естественно передачу обеспечивает не только техническая часть, но и программные средства, т.е. различные универсальные программы обмена информацией (например, IE, NN, Outlook Express и др.) и специализированные программы.

Скорости передачи информации с использованием компьютера, сетей значительно выше, чем известная нам бумажная почта, а иногда и удобнее, чем непосредственная телефонная связь, т.к. позволяет быстро переслать сообщение даже при отсутствии адресата.

7

Организация работы на компьютере

Основным средством отражения информации при работе за компьютером является монитор, а поэтому, прежде всего от его выбора и расположения зависит удобная работа за компьютером. Т.е. прежде всего, необходимо решить вопросы эргономики, а именно, какие эргономические параметры компьютера обеспечат вам наиболее комфортное общение с информацией в электронном виде.

Визуальные эргономические параметры ПК являются параметрами безопасности и их неправильный выбор приводит к ухудшению здоровья.

Один из параметров – частота вертикальной или кадровой развертки (частота обновления) должна быть не меньше 85Гц, желательно в режиме максимального разрешения (т.е. один и тот же монитор может отражать информацию с различным разрешением, т.е. 15ти дюймовый - 640*480, 800*600,1024*768,1280*1024 и т.д). Нижняя граница частоты – 30-35 Гц (хотя по другим источникам – нижний предел – 85 Гц).

Следующий параметр – размеры зерна – минимального светоизлучающего элемента экрана – для15тидюймовых – 0,28 мм, 17-19 – 0,25. (на расстоянии 3050см от экрана – норма, человек не увидит зерно менее0,08-0,13 мм)

Далее – с зерном связана разрешающая способность экрана, для 15ти – оптимально 800*600, для 17ти – 1024*768, 19ти – 1280*1024 пикселей(точек), т.е.

размер зерна должен позволять поддерживать выбранное разрешение. Вышеперечисленные характеристики предъявляются к мониторам с

электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Для ЖК мониторов характерно меньшее количество пороков – нет искажения изображения, более компактны, отсутствуют высокие напряжения и сопутствующие этому электромагнитные и рентгеновские напряжения, нет вредного статического электричества, в воздух не выделяется озон – вещество первого класса опасности, но – дорогие.

Для некоторого предотвращения отрицательных воздействий современные монитор оснащены антистатической защитой – покрытием, нанесенным на внутреннюю поверхность экрана.

Другие же излучения влияют на зрение – возможно развитие катаракты, глаукомы, отслоение роговицы глаза и др. Электромагнитное поле влияет на мозг

– развитие злокачественных заболеваний. (Хотя как и в случае с боеголовками с обедненным ураном или мобильными телефонами убедительной статистики для таких выводов нет).

Дизайн ПК должен предусматривать окраску корпуса в спокойные мягкие тона. Поверхность д.б. матовая и не иметь деталей способных создавать блики.

ТЕМА 2 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ

Этапы развития вычислительной техники. Классификация ЭВМ. Типовой комплект ПЭВМ. Структурная схема персональной ЭВМ. Назначение и характеристики процессора, оперативной памяти, ВЗУ, клавиатуры, дисплея, печатающих и других периферийных устройств.

8

Системы счисления. Основные логические операции. Кодовые таблицы КОИ-8, ASCII, UNICODE

Ключевые слова данной темы:

аналитическая машина, команды, данные; ЭВМ, ПЭВМ, ПК; типовой комплект ПЭВМ, системный блок, монитор, клавиатура, мышь; микропроцессор, ОЗУ, ОП (оперативная память), внешняя память, периферийные устройства, принтер; системы счисления, двоичная система счисления, шестнадцатиричная система счисления; логические операции, математическая логика, булевы переменные, булевы функции, значение истинно, значение ложно; отрицание, дизъюнкция, конъюнкция; кодовая таблица, КОИ-8, ASCII, UNICODE

Этапы развития вычислительной техники

Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на базе механических часов. В 1623 году оно было разработано Вильгельмом Шикардом, профессором университета Германии.

В1642 году французский механик Блез Паскаль разработал более компактное суммирующее устройство, выпускавшееся серийно.

В1673 году Г.В. Лейбниц создал механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления путем многократного повторения операций сложения и вычитания.

Чарльзом Бэббиджем (1792 – 1871) была сконструирована аналитическая машина, в которой разделялись команды и данные. Команды реализовывались в устройстве, а данные подавались с перфорированных карт.

Идея Бэббиджа была развита Джоном фон Нейманом в 1941 году.

В1945 году начали развиваться числовые автоматы.

В1960 году появились ЭВМ первого поколения.

В1966 году появились ЭВМ второго поколения, они стали использоваться в управлении.

С 1975 года начали развиваться супер-ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные ЭВМ.

Классификация ЭВМ

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Рассмотрим некоторые из них.

Классификация по назначению связана с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные ЭВМ (массовые, деловее, портативные, развлекательные и рабочие станции).

Большие ЭВМ – самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и целых отраслей народного хозяйства. Иначе их называют мэйнфреймами (mainframe). На их базе создаются вычислительные центры.

9

Мини-ЭВМ – от больших ЭВМ отличаются уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Они применяются для управления производственными процессами.

Микро-ЭВМ – обладают меньшими возможностями, чем предыдущие, их задача выполнять вспомогательные операции, которыми нет смысла загружать более дорогие и мощные компьютеры.

Персональные ЭВМ (персональные компьютеры ПК) – эта категория получила широкое распространение в последние двадцать лет. За ПК, как правило, работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость они обладают немалой производительностью.

Классификация по уровню специализации – универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (архитектуры), т.е. компьютер может использоваться и для работы с текстом, музыкой, графикой или видеоматериалами. Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач, например, бортовые компьютеры автомобилей, самолетов, судов, космических аппаратов.

Классификация по типоразмерам различает настольные, портативные и карманные компьютеры. К последним можно отнести и мобильные вычислительные устройства.

Типовой комплект ПЭВМ

Персональная электронно-вычислительная машина. ПЭВМ – микропроцессорная система обработки данных с дружеским пользовательским интерфейсом.

Комплектность поставляемой ПЭВМ может быть различной и определяется потребностями пользователя, однако типовой комплект подразумевает четыре конструктивных блока: системный блок, дисплей, клавиатура и манипулятор “мышь”.

Системный блок реализует все основные процессы по переработки информации, осуществляя хранение программ и данных, управляет работой всех блоков, обеспечивая их системное взаимодействие.

Дисплей (монитор) – предназначен для отражения информации, вводимой с клавиатуры или выводимой из памяти.

Клавиатура позволяет вводить информацию в память ПЭВМ и управлять работой машины.

“Мышь” обеспечивает быстрое перемещение курсора для реализации функций управления или создания графических объектов.

10

Структурная схема персональной ЭВМ

Назначение и характеристики процессора, оперативной памяти, ВЗУ, клавиатуры, дисплея, печатающих и других периферийных устройств

Системный блок как показано на схеме содержит большой набор устройств, назначение и характеристики которых рассматриваются далее. С течением времени в системном блоке остается все меньше компонентов, хотя каждый из них наделяется все большими возможностями. Основные элементы машины объединены в систему магистральным интерфейсом (системной шиной). Часть структурных компонентов объединена системной платой. Элементы на ней представлены в виде интегральных микросхем. Среди них: микропроцессор, сопроцессор, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), устройство управления, генератор тактовых импульсов.

Микропроцессор – устройство, реализующее все основные операции по обработке информации. Оно выполнено в виде большой интегральной микросхемы. Процессоры характеризуются набором выполняемых команд, разрядностью и частотой.

Разрядность микропроцессоров Intel изменилась от 8 (16, 32) и в настоящее время до 64. Разрядность описывает количество разрядов (битов) информации, обрабатываемых за один такт. Частота – количество элементарных операций (тактов), выполняемых за 1 секунду. Частота за последние 10 лет изменилась от 2 МГц до 2 ГГц и выше.

Сопроцессор – устройство (микросхема), обеспечивающее повышение производительности компьютера, дополняет работу микропроцессора. В

11

настоящее время микропроцессоры имеют встроенные арифметические расширители.

ПЗУ (Read Only Memory ROM) – содержит программы и данные, определяющие работу ПЭВМ после включения питания. Информация в ПЗУ записывается на заводе изготовителе один раз и навсегда, т.е. содержимое этой области памяти не может быть изменено пользователем. В ПЗУ хранятся программы: самотестирования устройств компьютера при включении питания; начальной загрузки операционной системы; пакет программ-драйверов для интерфейса между ОС и аппаратными средствами.; установки параметров конфигурации системы.

ОЗУ (Read Access Memory RAM – память со случайной выборкой) – набор микросхем, информация в которых исчезает после отключения питания. Объем ОЗУ связан со стоимостью – чем больше, тем дороже и с быстродействием – чем больше, тем медленнее. Требования скорости к ОЗУ предъявляет, прежде всего, процессор, который извлекает и передает информацию в ОЗУ.

Микропроцессор, память, системная шина и др. характеризуются разным темпом своей работы. С целью синхронизации их работы и повышения общей производительности ПЭВМ используется специальная буферная память (кэшпамять cache). Разделяют несколько уровней кэш-памяти. Первый уровень располагается на кристалле самого микропроцессора, второй – на системной плате, третий – это память, образованная выделением и использованием некоторой части обычного ОЗУ специальными системными программами – эта память применяется при буферизации (предварительного хранения) данных при работе с внешними носителями информации.

Генератор тактовых импульсов – формирует импульсы стабильной частоты, которые определяют ритм работы компьютера. Повышение предельно допустимой частоты тактовых импульсов ведет к сбоям в работе, перегреву и отказу элементов.

УУ – вырабатывают и распределяют по различным устройствам управляющие сигналы.

Шины – системная и локальная. Системная шина предназначена для организации взаимодействия периферийных устройств с ядром компьютера (МП, ОЗУ, ПЗУ). Локальная шина соединена непосредственно с микропроцессором и работает обычно на его частоте.

Внешняя память – обеспечивает длительное хранение информации. К внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) относятся накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), накопители на оптических дисках (НОД), накопители на магнитных лентах.

НГМД – это дисководы, обслуживающие носители в виде съемного гибкого магнитного диска, который используется для переноса и хранения информации.

НЖМД – представляют собой неразборные плотно закрытые со всех сторон металлические коробочки со шлейфом проводов, по которым передается информация в другие устройства. Являются основным средством хранения информации.

НОД – большая разновидность CD-R, CD-RW, DVD разного объема (от 200 Мб до 800, от 4 Гб до 17 Гб) и размера.

12

Контроллер (адаптер) – специализированное устройство, обеспечивающее включение в систему и управление работой внешних устройств. Контроллеры представляют собой небольшие по размеру платы, имеющие электрическое соединение с соответствующим внешним устройством (устанавливаются в разъемы расширения системной платы) или наборы микросхем, реализующих функции основных контроллеров.

Монитор – наиболее распространены мониторы на базе электронно-лучевой трубки. Наиболее используемые растровые мониторы, где электронный луч постоянно перемещается по параллельным горизонтальным строкам по порядку – от первой до последней, затем с последней на первую и т.д. картинка, образованная этими строками, называется растром, а светящаяся точка – пикселем. Основными техническими характеристиками дисплеев являются: разрешающая способность, размер зерна, количество воспроизводимых цветов, размер экрана, масса, габариты, потребляемая энергия и стоимость.

Клавиатура – является одним из основных устройств ввода информации в ПЭВМ. Принцип действия – совокупность датчиков воспринимает давление на клавиши и замыкает тем или иным образом определенную электрическую цепь. Внутри корпуса помимо датчиков расположены электронные схемы дешифрации, а контроллер управляет с системной платы.

Мышь – обычно содержит две или три клавиши. Различают механические и оптические мыши. В механической используется маленький шар – при перемещении мыши шар вращается, переключатели внутри мыши фиксируют вращение шара по четырем направлениям и увязываются с системой координат. Оптические мыши могут работать только на клетчатом коврике. Клетка является координатной сеткой. Луч света, пересекая линии, отсчитывает величину и направление перемещения.

Принтер – устройство, предназначенное для вывода информации на твердые носители (на бумагу, на пленку). Принтеры различаются принципом действия, производительностью и другими характеристиками. В основе лежит электромеханический агрегат, обеспечивающий формирование изображения, перемещение бумаги, подачу красителя. Электронная часть содержит схему управления для интерпретации команд из компьютера и память. Различают принтеры контурные и растровые. Контурные позволяют вводить символы только с заданным начертанием, растровые позволяют формировать изображение любой сложности.

Растровые принтеры представлены тремя группами: матричные, струйные и лазерные.

Стример – устройство памяти на магнитной ленте большой емкости: от 40 Мбайт до десятков Гбайт. По скорости передачи информации лучшие модели стримера сравнимы с большинством жестких дисков. Они используются для создания резервных копий.

Джойстик – укрепленная на шарнире ручка с кнопками, реализует идею преобразования движения шара, что и мышь.

Трекбол – неподвижная перевернутая “вверх ногами” мышь с клавишами, закрепленными на одной поверхности с шаром, реализует идею преобразования движения шара, что и мышь.

13

Графический планшет (дигитайзер) и перо – средства ввода контурных графических изображений(дигитайзер) и ввода рукописных текстов (перо).

Сканер – оптико-электронное считывающее устройство, обеспечивающее ввод текстов и других плоских изображений в машину. Обычно сканеры характеризуются разрешающей способностью, количеством воспринимаемых оттенков, размером воспринимаемого изображения, стоимостью. В основе работы сканера лежит принцип преобразования луча, отраженного от точки оригинала, в цифровой код, воспринимаемый машиной. При считывании сканером текста он фиксируется в памяти машины как картинка. Распознавание каждого символа требует наличия специальной программы.

Ризограф – множительный аппарат, который при подключении к компьютеру способен работать и как принтер, и как сканер. Сначала изображение считывается внутренним сканером, полученный цифровой портрет изображения запоминается в специальном буфере памяти, термоголовка, воспринимающая цифровой образ, создает на специальном носителе трафарет, с которого затем осуществляется оттиск. Обеспечивает скорость от 60 до 130 копий в минуту.

Плоттер – графопостроитель. Он содержит перо, которое, перемещаясь по бумаге наносит изображение. Качество изображения зависит от конструкции пера.

Звуковая карта(звуковой адаптер, звуковая плата) – обеспечивает качественное воспроизведение и восприятие звука. После установки карты к ней через соответствующие разъемы на задней панели подключаются микрофон, головные телефоны или акустические системы.

Мультимедиа-шлем – элемент системы виртуальной реальности, снабженный оптической системой высокого разрешения, трехмерным цветным изображением, стереосистемой.

Модем (факсмодем) – устройство, обеспечивающее подключение ПЭВМ к телефонной линии связи. Конструктивно модем выполняется либо в виде платы, размещаемой в системном блоке, либо в виде отдельного блока в самостоятельном корпусе (внешний модем). Внешние модемы имеют индикаторы, которые позволяют контролировать процесс обмена информацией, что делает их более удобными, чем внутренние. Факс-модем обеспечивает преобразование передаваемых файлов в стандартный факсимильный формат, стыковку с телефонной линией и набор номера, прием и передачу сообщений, режим автоответа и др. Особенностью компьютерных факсов является то, что сообщение принимается сразу на диск, где и может храниться необходимое время.

Сетевой адаптер (сетевая карта, сетевая плата) – служит для объединения ПЭВМ в локальную сеть. Обычно имеет собственный микропроцессор и постоянное запоминающее устройство для реализации соответствующего алгоритма обмена (сетевого протокола). Кроме тог, сетевой адаптер содержит ряд переключателей, предназначенных для его настройки, на которую влияют тип кабеля, вид рабочей станции и пр.

Сетевой фильтр и блок бесперебойного питания – устройства,

обеспечивающие поддержание нормального режима питания ПЭВМ. Помехи в сети могут привести (а кратковременное отключение питающего напряжения

14

обязательно приведет) к уничтожению текущих результатов работы пользователя, хранящихся в оперативном запоминающем устройстве. Для минимизации потерь и служат указанные блоки. Это особенно важно при работе в локальной вычислительной сети. Но более надежным способом сохранения информации является ее периодическое сохранение на внешних носителях и резервное копирование этих данных.

Системы счисления

В позиционной системе счисления с основанием m любое целое неотрицательное число a записывается последовательностью различных цифр x1x2…xn, что означает a = x1mn-1 + x2mn-2 + …+xnm0. Десятичная система использует цифры 0,1,…,9, например: 2907=2*103+9*102+0*10+7*100. Для

двоичной системы счисления достаточно двух цифр, которые обозначаются 0 и 1. При этом последовательность x1x2…xn таких цифр является записью двоичного n-разрядного числа x1*2n-1 + x2*2 n-2 +…+ xn*20.

Перевод целых десятичных чисел в двоичные осуществляется последовательным делением исходного числа и каждого частного на два. Получаемые при этом остатки (0 или 1), записанные в обратном порядке, дают представление десятичного числа в двоичной системе счисления. Например:

Арифметические операции над двоичными числами.

Сложение: 0+0=0, 1+0=1, 0+1=1, 1+1=10. Вычитание: 0-0=0, 1-0=1, 1-1=0, 10-1=1. Умножение: 0*0=0, 0*1=0, 1*0=0, 1*1=1.

Пример: 101010 + 1101

110111

Шестнадцатеричная система счисления используется для кодировки двоичных чисел, при этом перевод из десятичной в шестнадцатеричную систему достаточно прост, как и из шестнадцатеричной в двоичную и обратно. В шестнадцатеричной системе счисления используются цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и буквы A, B, C, D, E, F.

15

Основные логические операции

Кроме арифметических операций, процессор выполняет логические

операции.

Логика как искусство рассуждений зародилась в глубокой древности, однако только Лейбниц предложил ввести в логику математическую символику и использовать ее для общих рассуждений. Эту идею последовательно реализовал в позапрошлом столетии Джордж Буль и тем самым заложил основы математической логики. В настоящее время логика является самостоятельной наукой, методы которой используются в теории передачи информации.

Двузначная логика имеет дело с такими объектами, которые принимают одно из двух возможных значений (истинное или ложное высказывание, высокое или низкое напряжение, наличие или отсутствие заданного признака у объекта и т.д.). Объектами математической логики являются любые дискретные конечные системы.

Объекты с двумя возможными состояниями характеризуются булевыми переменными, которые способны принимать лишь два различных значения. Для обозначения этих двух значений обычно используются цифры 0 и 1 или буквы И

(истинно) и Л (ложно).

Отношения между булевыми переменными представляются булевыми функциями, которые подобно числовым функциям могут зависеть от одной, двух и, вообще, n переменных (аргументов). Важнейшая особенность булевых функций состоит в том, что они, как и их аргументы, принимают свои значения из двухэлементного множества {0,1}, т.е. характеризуется одним из двух возможных

В качестве одной из интерпретаций булевых функций можно рассматривать электрическую схему, в которой имеется источник напряжения, лампочка и один или два ключа. Ключи управляются кнопками с двумя состояниями: кнопка нажата (1) и кнопка отпущена (0). Если в исходном состоянии ключ разомкнут, то при нажатии кнопки он замыкается. (возможно, и наоборот). При соответствующих состояниях кнопок лампочка принимает одно из двух

16

состояний: горит (1) и не горит (0). Состояния кнопок отождествляются со значениями булевых переменных x1 и x2, а состояние лампочки – со значением функций этих переменных.

Любую сложную булеву функцию можно представить некоторой переключательной схемой. В реальных условиях используются ключи различной конструкции и физической природы (механические, электромагнитные, гидравлические, электронные и т.д.).

Если данные схемы переводить на язык высказываний, которые могут быть истинными или ложными, например “Я пойду в театр” (x1) и “Я встречу друга” (x2), тогда дизъюнкцией x1V x2 является сложное высказывание “Я пойду в театр или встречу друга”, а конъюнкцией x1 x2 – “Я пойду в театр и встречу друга”. Ясно, что если высказывание истинно, то его отрицание ложно. Сложное высказывание, образованное дизъюнкцией двух высказываний, истинно при условии, что истинно хотя бы одно из них. Сложное высказывание, образованное конъюнкцией двух истинных высказываний истинно, если истинны оба эти высказывания одновременно. Высказывания можно рассматривать как двоичные переменные, а связки “не”, “или”, “и”, с помощью которых образуются сложные высказывания, - как операции над этими переменными. Таким образом, существует определенная связь между логическими операциями и двоичной системой счисления.

Кодовые таблицы КОИ-8, ASCII, UNICODE

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Технически это реализуется несложно, существуют организационные сложности – раньше – отсутствие необходимых стандартов, в настоящее время – их изобилие и противоречие. Для того чтобы весь мир кодировал одинаково текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, однако возникают корпоративные противоречия, основанные на разных стандартах.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – американский стандартный код информационного обмена – мировой стандарт для числовых кодов, используемых компьютером для представления латинских букв, цифр и ряда символов пунктуации и других, которые можно ввести с клавиатуры. Это семибитный код, который позволяет закодировать 128 символов. Из 128 символов используется 96. Оставшиеся 32 знака зарезервированы для управляющих символов – перевод строки, табуляция, удаление и так далее. Семибитный код определяет базовую таблицу кодирования. Расширенная относится к символам с номерами от 128 до 256.

КОИ-8 (код обмена информацией восьмизначный) – ее происхождение относится ко временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Данная кодировка имеет широкое распространение в компьютерных сетях нашего региона. Со 192 по 255 коды используются для строчных и прописных символов русского алфавита.

17