Логические основы компьютеров

Содержание

Слайд 2

Вопрос 1. Введение в алгебру логики Двоичное кодирование – все виды

Вопрос 1. Введение в алгебру логики

Двоичное кодирование – все виды

информации кодируются с помощью 0 и 1.
Задача – разработать оптимальные правила обработки таких данных.
Джордж Буль разработал основы
алгебры, в которой используются
только 0 и 1 (алгебра логики,
булева алгебра).
Слайд 3

Алгебра логики (булева алгебра) - раздел математики, изучающий методы оперирования логическими

Алгебра логики (булева алгебра) - раздел математики, изучающий методы оперирования логическими

(булевыми) переменными, принимающими только два значения - истина и ложь.
В компьютерах булевы переменные представляются (кодируются) битами (разрядами двоичной системы счисления), где 1 означает истину, а 0 - ложь.
Слайд 4

Булева алгебра применяется в компьютерной технике. Здесь значок 0 означает одно

Булева алгебра применяется в компьютерной технике. Здесь значок 0 означает одно

напряжение между контактами схемы (скажем, 0 вольт), а значок 1 - другое (скажем, +5 вольт).
Слайд 5

Второй вариант применения булевой алгебры - логические рассуждения. Здесь два объекта

Второй вариант применения булевой алгебры - логические рассуждения. Здесь два объекта

интерпретируются как истина (будем обозначать как true) и ложь (будем обозначать как false).
Будем называть символы true и false булевыми величинами, а переменные, которые их обозначают - булевыми переменными.
Слайд 6

Логическое высказывание – это повествовательное предложение, относительно которого можно однозначно сказать,

Логическое высказывание – это повествовательное предложение, относительно которого можно однозначно сказать,

истинно оно или ложно.

Высказывание или нет?
Сейчас идет дождь.
Утки летят на север.
У квадрата – 4 стороны и все разные.
Красиво!
Который час?

Слайд 7

Обозначение высказываний A – Сейчас идет дождь. B – Форточка открыта.

Обозначение высказываний

A – Сейчас идет дождь.
B – Форточка открыта.

простые высказывания (элементарные)

A и B
A или не B
если A, то B
не A и B
A тогда и только
тогда, когда B

Сейчас идет дождь и открыта форточка.
Сейчас идет дождь или форточка закрыта.
Если сейчас идет дождь, то форточка открыта.
Сейчас нет дождя и форточка открыта.
Дождь идет тогда и только тогда, когда открыта форточка.

Составные высказывания строятся из простых с помощью логических связок (операций) «и», «или», «не», «если … то», «тогда и только тогда» и др.

Слайд 8

Вопрос 2. Элементарные булевы функции Двоичной т.е. булевой функцией от набора

Вопрос 2. Элементарные булевы функции

Двоичной т.е. булевой функцией от набора двоичных

переменных называется функция, результатом которой могут быть только значения 0 и 1.
Любую булеву функцию можно задать с помощью таблицы, в которой всем возможным наборам значений двоичных переменных сопоставлены соответствующие им значения функции. Такая таблица называется таблицей истинности
Слайд 9

В естественном языке: соответствует словам "неверно, что..." и частице "не" В

В естественном языке: соответствует словам "неверно, что..." и частице "не"

В естественном

языке: соответствует словам "неверно, что..." и частице "не"
Слайд 10

Слайд 11

В естественном языке: соответствует союзу "и” 1) 10 делится на 2

В естественном языке: соответствует союзу "и”

1) 10 делится на 2 (A

– и.). 5 больше 3 (B – и.).
10 делится на 2 и 5 больше 3 (A & B - истина).
2) 10 не делится на 2 (A – ложь).
5 больше 3 (B - истина).
10 не делится на 2 и 5 больше 3 (A & B - ложь).
3) 10 делится на 2 (A - и). 5 не больше 3 (B - л).
10 делится на 2 и 5 не больше 3 (A & B – ложь).
4) 10 не делится на 2 (A - л). 5 не больше 3 (B - л).
10 делится на 2 и 5 больше 3 (A B - л).
Слайд 12

Слайд 13

В естественном языке: соответствует союзу "или" Например, рассмотрим составное высказывание «

В естественном языке: соответствует союзу "или"

Например, рассмотрим составное высказывание « 2*2=4

или 3*3=10». Первое простое высказывание истинно (А=1), а второе высказывание ложно (В=0), по таблице определяем, что логическая функция принимает значение истина (F=1), то есть данное составное высказывание истинно.
Слайд 14

Примеры: 10 делится на 2 (A - и). 5 больше 3

Примеры:
10 делится на 2 (A - и). 5 больше 3

(B - и).
10 делится на 2 или 5 больше 3 (A ИЛИ B - истина).
10 не делится на 2 (A - л). 5 больше 3 (B - и).
10 не делится на 2 или 5 больше 3 (A ИЛИ B - истина).
10 не делится на 2 (A - л). 5 не больше 3 (B - л).
10 не делится на 2 или 5 не больше 3 (A ИЛИ B - ложь).
Слайд 15

Кроме базовых логических функций используются и другие, например функции логического следования (импликации) логического равенства (эквивалентности).

Кроме базовых логических функций используются и другие, например функции логического следования

(импликации) логического равенства (эквивалентности).
Слайд 16

«Если Вася идет гулять, то Маша сидит дома». A – «Вася

«Если Вася идет гулять, то Маша сидит дома».
A – «Вася

идет гулять».
B – «Маша сидит дома».
Маша может не сидеть дома (пойти гулять) (B=0),
а может сидеть дома (B=1)

Импликация (логическое следование)

Слайд 17

В естественном языке: соответствует обороту "если ..., то ..." Примеры: Данный

В естественном языке: соответствует обороту "если ..., то ..."

Примеры:
Данный четырёхугольник

— квадрат (A - и). Около данного четырёхугольника можно описать окружность (B - и).
Если данный четырёхугольник квадрат, то около него можно описать окружность (A B - и).
Данный четырёхугольник — не квадрат (A - л). Около данного четырёхугольника можно описать окружность (B - и). Если данный четырёхугольник не квадрат, то около него можно описать окружность (A B - и).
Данный четырёхугольник — квадрат (A - и). Около данного четырёхугольника нельзя описать окружность (B - л). Если данный четырёхугольник квадрат, то около него можно описать окружность (A B - л).
Данный четырёхугольник — не квадрат (A - л). Около данного четырёхугольника нельзя описать окружность (B - л). Если данный четырёхугольник не квадрат, то около него нельзя описать окружность (A B - и).
Слайд 18

Логическое равенство (эквивалентность) Логическое равенство это логическая функция от двух переменных,

Логическое равенство (эквивалентность)

Логическое равенство это логическая функция от двух переменных, которая

принимает истинное значение тогда и только тогда, когда оба высказывания одновременно либо ложны либо истинны.
Обозначение эквивалентности A ~ B
А В
Слайд 19

Вопрос 3. Основные законы логики Для преобразования логических выражений используют законы

Вопрос 3. Основные законы логики

Для преобразования логических выражений используют законы алгебры

логики:
Закон тождества
А= А
Закон непротиворечия
Закон исключенного третьего
Слайд 20

Слайд 21

Таблицы истинности Таблица истинности - это один из способов вычислений в

Таблицы истинности
Таблица истинности - это один из способов вычислений в формальной

логике. Таблица позволяет определить истинность какого-нибудь сложного логического высказывания по истинности его фрагментов.
Слайд 22