Логические основы цифровых устройств

Содержание

Слайд 2

Аналоговая – непрерывная (воспринимается человеком) Дискретная – скачкообразная (воспринимается вычислительной техникой)

Аналоговая – непрерывная
(воспринимается человеком)

Дискретная – скачкообразная
(воспринимается вычислительной техникой)

Что такое информация?

Информация —

сведения, которые может воспринимать человек

Визуальная
Аудиальная
Тактильная
Обонятельная
Вкусовая

Слайд 3

Кодирование информации Кодирование - формирование представления информации с помощью некоторого кода

Кодирование информации

Кодирование - формирование представления информации с помощью некоторого кода (или можно сказать,

что кодирование, это переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки).
Декодирование - это процесс восстановления содержания закодированной информации.
Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования.
Слайд 4

Шифрование сообщения Шифрование - процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а

Шифрование сообщения

Шифрование - процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование

—процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст.
Методами шифрования занимается наука под названием криптография.
Слайд 5

Коды, применяемые в ЭВМ Неравномерные коды

Коды, применяемые в ЭВМ

Неравномерные коды

Слайд 6

Оптический телеграф Шаппа Система Шаппа позволяла передавать сообщения на скорости два слова в минуту

Оптический телеграф Шаппа

Система Шаппа позволяла передавать сообщения на скорости два слова

в минуту
Слайд 7

Шрифт Брайля Специальный шрифт для слепых Буквы этого шрифта выдавливались на

Шрифт Брайля

Специальный шрифт для слепых
Буквы этого шрифта выдавливались на листках плотной

бумаги. Проводя пальцами по образовавшимся от уколов выступам, люди учатся различать буквы и могут читать специальные книги.
Слайд 8

Первый телеграф кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго

Первый телеграф
кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном

порядке.
Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бедствия "SOS" (Save Our Souls - спасите наши души)
Слайд 9

Первый беспроводной телеграф (радиоприемник) 7 мая 1895 года российский ученый А.

Первый беспроводной телеграф (радиоприемник)

7 мая 1895 года российский ученый А. С.

Попов продемонстрировал прибор, названный им "грозоотметчик", который был предназначен для регистрации электромагнитных волн.

Этот прибор считается первым в мире аппаратом беспроводной телеграфии - радиоприемником

Слайд 10

Коды, применяемые в ЭВМ Равномерные коды

Коды, применяемые в ЭВМ

Равномерные коды

Слайд 11

Телеграфный аппарат Бодо Использовалось всего два разных вида сигналов Длина кода

Телеграфный аппарат Бодо

Использовалось всего два разных вида сигналов
Длина кода всех

символов одинаковая и равна пяти
Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования, информации.
Слайд 12

Представление информации в ЭВМ

Представление информации в ЭВМ

Слайд 13

Информацию, представленную различными устойчивыми состояниями некоторого физического носителя в форме, воспринимаемой

Информацию, представленную различными устойчивыми состояниями некоторого физического носителя в форме, воспринимаемой

и обрабатываемой компьютером или человеком, называют данными.
Информацию о последовательности операций, которые необходимо осуществить для получения по исходным данным требуемого результата, называют программой.
Слайд 14

Большие объемы информации измеряются с помощью производных единиц: килобайт, мегабайт и

Большие объемы информации измеряются с помощью производных единиц: килобайт, мегабайт и

гигабайт.
1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт;
1 Мбайт = 220 байт = 1024 Кбайт;
1 Гбайт = 230 бaйт = 1024 Мбайт.
Слайд 15

Формы представления чисел в ЭВМ Для эффективности использования памяти в ЭВМ

Формы представления чисел в ЭВМ

Для эффективности использования памяти в ЭВМ используют

разные методы представления целых чисел.
С фиксированной запятой;
С плавающей запятой.
Слайд 16

Двоичное кодирование Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным

Двоичное кодирование

Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным кодом

с помощью двух цифр: 0 и 1.
Двоичное кодирование – преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.
Слайд 17

Почему двоичное кодирование? 0 – отсутствие электрического сигнала; 1 – наличие электрического сигнала. Передача электрических сигналов:

Почему двоичное кодирование?

0 – отсутствие электрического сигнала;
1 – наличие электрического сигнала.

Передача

электрических сигналов:
Слайд 18

Плюсы двоичного кодирования в такой форме можно закодировать все виды информации

Плюсы двоичного кодирования
в такой форме можно закодировать все виды информации
нужны только

устройства с двумя состояниями
практически нет ошибок при передаче
компьютеру легче обрабатывать данные
Минус двоичного кодирования
человеку сложно воспринимать двоичные коды
Слайд 19

Количество информации. Формула Хартли I=log2N; N=2I где I — количество информации,

Количество информации. Формула Хартли

I=log2N; N=2I
где I — количество информации, несущей представление

о состоянии, в котором находится объект (несет в себе один из вариантов);
N — количество равновероятных альтернативных состояний (вариантов или чисел) объекта.
Слайд 20

2. Системы счисления

2. Системы счисления

Слайд 21

Основные понятия Система счисления — это совокупность приемов и правил для

Основные понятия

Система счисления — это совокупность приемов и правил для обозначения

и наименования чисел.
Алфавит системы счисления — это множество всех символов (знаков), используемых для записи чисел в данной системе счисления.
Цифра — это любой символ (знак), входящий в алфавит данной системы счисления.
Слайд 22

Системы счисления (СС) Непозиционные (кодовые) Позиционные количественный эквивалент значения каждого символа

Системы счисления (СС)

Непозиционные (кодовые)

Позиционные

количественный эквивалент значения каждого символа не зависит от

его положения (места, позиции) в коде числа.

количественный эквивалент (значение) символа зависит от его положения (места, позиции) в записи числа.

системы бирок (унарные)

Слайд 23

Основные достоинства любой позиционной системы счисления простота выполнения арифметических операций ограниченное

Основные достоинства любой позиционной системы счисления

простота выполнения арифметических операций
ограниченное количество

символов, необходимых для записи любых чисел
Слайд 24

Представление чисел в позиционных системах счисления

Представление чисел в позиционных системах счисления

Слайд 25

Базисом позиционной системы счисления называется последовательность чисел, каждое из которых определяет

Базисом позиционной системы счисления называется последовательность чисел, каждое из которых определяет

количественный эквивалент (вес) символа в зависимости от его места в коде числа.
Базис десятичной системы счисления:
…10n, 10n–1,…, 101, 100, 10–1, …, 10–m ,…
Базис произвольной позиционной системы счисления:
…qn, qn–1, …, q1, q0, q–1, …, q–m, …
Основанием позиционной системы счисления называется целое число q, которое возводится в степень.
Слайд 26

Развернутая и свернутая формы записи числа Любое вещественное число может быть

Развернутая и свернутая формы записи числа

Любое вещественное число может быть представлено

в следующем виде:
...a2 a1 a0, a-1 a-2 ...
 Здесь a0 , a1 – обозначают цифры нулевого, первого и т.д. разрядов целой части числа,
a-1 a-2 – цифры первого, второго и т.д. разрядов дробной части числа.
Слайд 27

Развернутая форма записи Aq = ±(an–1⋅qn–1 + an–2⋅qn–2 +…+ a0⋅q0 +…+a–1⋅q–1

Развернутая форма записи
Aq = ±(an–1⋅qn–1 + an–2⋅qn–2 +…+ a0⋅q0 +…+a–1⋅q–1 +

a–2⋅q–2 +…+ a–m⋅q–m),
А — само число;
q — основание системы счисления;
аi — цифры, принадлежащие алфавиту данной системы счисления;
n — количество целых разрядов числа;
т — количество дробных разрядов числа.
Разряд – позиция, которая занимает определенную цифру в положении числа
Слайд 28

Слайд 29

Преобразование чисел из одной системы счисления в другую

Преобразование чисел из одной системы счисления в другую

Слайд 30

Таблица перевода чисел

Таблица перевода чисел

Слайд 31

Для перевода целого десятичного числа производится деление на основание новой системы

Для перевода целого десятичного числа производится деление на основание новой системы

счисления

Правила перевода из десятичной системы счисления в двоичную

Слайд 32

Для шестнадцатеричной системы счисления:

Для шестнадцатеричной системы счисления:

Слайд 33

Для перевода дробного десятичного числа производится умножение на основание новой системы счисления

Для перевода дробного десятичного числа производится умножение на основание новой системы

счисления
Слайд 34

Для шестнадцатеричной системы счисления:

Для шестнадцатеричной системы счисления:

Слайд 35

Перевод небольших целых чисел из десятичной системы счисления в двоичную Число 5 Число 10

Перевод небольших целых чисел из десятичной системы счисления в двоичную

Число 5

Число

10
Слайд 36

Перевод чисел из любой системы счисления в десятичную полиномиальная запись числа 1*102+7*101+5*0+3*-1=175.3

Перевод чисел из любой системы счисления в десятичную

полиномиальная запись числа
1*102+7*101+5*0+3*-1=175.3

Слайд 37

Перевод небольших целых чисел из двоичной системы счисления в десятичную число

Перевод небольших целых чисел из двоичной системы счисления в десятичную

число 10112

это

сумма чисел 8+2+1=11

число 01102

это сумма чисел
4+2=6

Слайд 38

Перевод из двоичной системы счисления в восьмеричную и обратно Для перевода

Перевод из двоичной системы счисления в восьмеричную и обратно

Для перевода двоичного

числа в восьмеричное двоичное число нужно разбить на группы по три цифры, справа налево; если в группе окажется меньше чем три разряда, то необходимо её дополнить слева нулями. Затем надо преобразовать каждую группу в восьмеричную цифру.
Слайд 39

Перевод из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную и обратно Для перевода

Перевод из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную и обратно

Для перевода двоичного

числа в шестнадцатеричное двоичное число нужно разбить на группы по четыре цифры (тетрады).
Слайд 40

3. Двоичная арифметика

3. Двоичная арифметика

Слайд 41

Сложение Правила сложения: 0 + 0 = 0 1 + 0

Сложение

Правила сложения:
0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
0 +

1 = 1
1 + 1 = (1)0
(результат сложения двух единиц: ноль и единица переноса в старший разряд)
Слайд 42

Вычитание Правила вычитания: 0 - 0 = 0 1 - 0

Вычитание

Правила вычитания:
0 - 0 = 0
1 - 0 = 1
1 -

1 = 0
(1)0 - 1 = 1
(из нуля вычесть единицу нельзя, поэтому для вычитания необходимо занять единицу у старшего разряда)
Слайд 43

Алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода Сложение уменьшаемого и дополнительного кода

Алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода

Сложение уменьшаемого и дополнительного кода вычитаемого

с последующим отбрасыванием старшего разряда.
Дополнительный код:
Код положительного числа – 0
Код отрицательного числа – 1
Слайд 44

Умножение Правила умножения: 0 · 0 = 0 1 · 0

Умножение

Правила умножения:
0 · 0 = 0
1 · 0 = 0
0 ·

1 = 0
1 · 1 = 1