Инфоурок Другое КонспектыЛогикалық айтылымдардың оптимизациясы үшін бульдік алгебраның негізгі тұжырымдары және негізгі заңдары

Логикалық айтылымдардың оптимизациясы үшін бульдік алгебраның негізгі тұжырымдары және негізгі заңдары

Скачать материал

САБАҚ ЖОСПАРЫ

 

1.       Атаулы категориясы

1.1. Мамандығы мен біліктілігінің атауы

0104000 – «Кәсіптік білім беру»

010401 3 – «Өндірістік оқыту шебері, техник  программист»

1.2. Курсы, тобы

3 курс, 3 қысқ ПО-1, 3 қысқ ПО-2

1.3. Оқу модулінін/пәннің, менгеретін тараудын атауы

«Есептеу және микропроцессорлық техника негіздері»

1.4. Сабақтын тақырыбы

Логикалық айтылымдардың оптимизациясы үшін  бульдік алгебраның негізгі тұжырымдары және негізгі заңдары [2/10]

1. Буль алгебрасы, логика алгебрасы;

2. «Пікір», логикалық жалғаулықтар;

3. Оң,теріс логика;

1.5. Сабақтын ұйымдастырушылық формасы

топтық

1.6. Білім алушылырдын тақырып бойынша қызметті орындау үшін қажетті білімі мен иемділігі

Буль алгебрасы туралы үйрету.

1.7. Кәсіби және енбекпен қамтылуы үшін білігін біріктірудегі оқу сабағының мүмкіншілігі

Буль алгебрасы туралы білу.

2. Сабақтың мақсаты

2.1. Студенттердін дәл осы сабақта үйренетін жұмысқа орналастырудын және жұмысты іздеудің келесі ептіліктерін жетілдіруге мүмкіндік береді

- тыңдай алу;

- серіктестермен қарым-қатынас жасай алу;

- басқалардың пікірін тыңдау;

 

2.2. Студентерді жаттықпа сабақтар барысында менгеретін кәсіптік ептілікке үйрету

- жұмыс орынын дұрыс ұйымдастыра алу;

- әдебиеттермен жұмыс істей алу;

- компьютерде жұмыс істей алу;

- ұжымда жұмыс істей алу;

- логикалық ойлау.

3. Сабақ қорытындысын сипаттау

3.1. Сабақтын аяғында білім алушылар білу және істуі қажет

Буль алгебрасы туралы ақпарат беру.

3.2. Сапа белгілері

Буль алгебрасы туралы ақпарат беру.

4. Жоспарлау фазасы

4.1. Оқу-әдестемелік жабдықтау, анықтамалық әдебиеттер тізімі

Амосов В.В.36-38 бет

4.2. Техникалық жабдықтау, материалдар

Интерактивті тақта, сурет

4.3. Студенттер іс әрекетінін ретін сипаттау

Буль алгебрасы түсінігін меңгерту;

4.4. Оқытушының ролі

- Берілген тақырып бойынша жаңа мағлұмат және түсініктер беру;

- Терминдерді және олардың қолданылу ретін түсіндіру.

5. Жоспарды жүзеге асыру

5.1. Сабақ жоспарынын сипаттамасы, оқытушы мен студенттер іс-әрекетінің мазмұны (кесте)

Кесте «Оқытушы мен студенттер өзара әрекетінің мазмұны мен оны ұйымдастыру»

6. Бағалау

6.1. Орындалған тапсырмалардың сапасын бағалау

Жаңа тақырыпты және терминдерді меңгеру деңгейін анықтау.

 

 

 

Оқытушы ______________ Д.С.Ахметкалиев

қолы                       аты-жөні

 

 

 

 

 

 

 

Оқытушы мен студенттер өзара әрекетінің мазмұны мен оны ұйымдастыру

 

Сабақтың негізгі кезендері

Әрекеттердін түрі мен реті

Студенттердін қызметі

Оқытушымен студентердін біріккен қызметі

Оқытушынын қызметі

Жекеше

Топтық

Топаралық

Кенес беру

Нұсқау

Бақылау

1.

Бағдарлау және жоспарлау кезені

Сабақтын тақырыбы мен мақсаты

 

Х

 

Х

 

Х

 

2.

Жұмысты орындау кезені

Жұмыс орынын дайындау

 

Х

 

 

Х

 

 

Материалдарды дайындау

 

Х

 

 

Х

 

 

Технологиялық барыс: конспектіллеу,

Конспектімен жұмыс,

Интерактивті тақтада жұмыс істеу,

Карточкалармен жұмыс.

 

 

Х

Х

 

Х

 

 

Х

 

 

 

 

 

Х

Х

 

Х

 

 

Х

 

 

 

Х

Х

 

Х

 

 

Х

3.

Аралық және сонғы нәтижені бағалау және талдау кезені

Сапа белгілері боынша бағалау:

Айырма сөйлемдер әдісі

Анаграмма

Сөз тендіктері

Артық термин

 

 

 

Х

Х

Х

Х

 

 

 

 

 

 

Х

Х

Х

Х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дәріс №10

Пән: Есептеу және микропроцессорлық техника негіздері

Курс тақырыбы: Электронды есептеуіш машиналарының алгоритмдік және логикалық элементтері

Сабақ тақырыбы: Логикалық айтылымдардың оптимизациясы үшін  бульдік алгебраның негізгі тұжырымдары және негізгі заңдары

 

Сабақ жоспары:

1. Буль алгебрасы, логика алгебрасы;

2. «Пікір», логикалық жалғаулықтар;

3. Оң,теріс логика;

 

Логика алгебрасының заңдары

Жоғарыда келтірілген функциялардың анықтамасынан қарапайым қасиеттердің санын анықтауға болады:

x \vee 1=1\;\; x*0=0\\
x \vee \bar x=1\; \; x*1=x\;\; x \vee x \vee \dots \vee x=x\\
x \vee 0=x \;\; x* \bar x=0\;\; x*x*\dots*x=x\\
x \vee x=x \;\; x*x=x

Логикадағы алгебрада логикалық функцияларды (ЛФ) айналдыруға болатын бірқатар заңдар белгіленеді:

·          коммутативті (ауыстырылатын)

x_1*x_2=x_2*x_1 \;\; x_1 \vee x_2=x_2 \vee x_1

·          ассоциативті (аралас)

(x_1*x_2)*x_3=(x_1*x_3)*x_2=x_1*(x_2*x_3) \;\; (x_1 \vee x_2) \vee x_3=x_1 \vee (x_2 \vee x_3)

Бұл заңдар қарапайым алгебра заңдарына толықтай ұқсас;

·          таратушы (таратушы)

x_1*(x_2 \vee x_3)=x_1*x_2 \vee x_1*x_3\\
X_1 \vee x_2*x_3=(x_1 \vee x_2)(x_1 \vee x_3);

·          Абсорбция заңы. ЛФ дифункционалды түрінде, кішігірім дәреженің бірігуі, яғни, айнымалылардың аз саны бар болса, олардың бейнесі олардың ішінде болған жағдайда жоғары дәрежедегі барлық конъюнктураларды сіңіреді. Сонымен қатар конъюнктивті нысандарға қатысты:

x_1 \vee x_1*x_2=x_1 \;\; x_1*(x_1 \vee x_2)=x_1;

·          Байланыстыру туралы заң

x_1x_2 \vee x_1 \bar x_2=x_1 \;\; (x_1 \vee x_2)(x_1 \vee \bar x_2)=x_1,\\
Fx \vee F \bar x =F \;\; (x \vee F)(\bar x \vee F)=F

мұндағы F - айнымалы X-ге тәуелді емес жалпы форманың логикалық функциясы;

·          заңның күші

x \vee \bar x F=x \vee F \;\; x(\bar x \vee F)=xF;

·          Де Морган ережесі

\overline{x_1 \vee x_2}= \bar x_1* \bar x_1* \bar x_2 \;\; \overline{x_*x_2}=\bar x_1* \bar x_2

Сол тәуелділіктердің идентификаторын сол және оң жағындағы өрнектерді аналитикалық түрлендіру арқылы немесе ЛФ үшін шындық кестесін жасау арқылы тексеруге болады.
Осы заңдарды қолданып, түпнұсқалық сөздерді қарапайым етіп түрлендіруге болады (оларды азайту). Жеңілдетілген өрнектер арқылы ең төменгі аппараттық шығындары бар техникалық құрылғыны құруға болады.

Логикалық функцияларды техникалық интерпретациялау

Логикалық өрнектер компьютерлік тізбектерді жобалау үшін қолданылады. Әрекеттердің келесі тізбесін сақтау керек:

• схеманың ауызша сипаттамасы.
• ауызша сипаттама формализациясы.
• Функцияларды ақиқат кестелеріне сәйкес дисюктивтік (конъюнктивтік) мінсіз қалыпты түрде жазу.
• Оларды жеңілдету үшін логикалық тәуелділіктерді азайтыңыз.
• Таңдалған логикалық негізде қарапайым функциялардың негізінде алынған өрнектерді көрсету.
• Құрылғының контурының құрылысы.
• Алынған тізбектің жұмыс қабілеттілігін тексеру.

·          Келтірілген сатылардың мысалдағы өзара байланысын көрсетейік.

Мысал 14.13. Сандардың екілік-ондық көрінісінде «дұрыс емес» тетрадтың көрінісін анықтайтын сұлбаны жасаңыз.
1. Әрбір тетрада санның екілік-ондық көрінісі 0-9 ондық сандардан тұрады, бұл 0000-1001 екілік сандарға сәйкес келеді. Ондық сандарды бейнелегенде 1010-1111 екілік сандарға сәйкес келетін тетрадтың мәндері (A-F оншақты сандары) көрінбеуі керек.
2. «Реттелмейтін» тетрадтар пайда болғанда бір мәнге тең мәнді қабылдайтын функцияның шындық кестесін құрайық (сурет 14.2). Тетрадтың сандарын X, Y, Z, U айнымалылары арқылы белгілейміз.

 Таблица истинности функции F


Сурет. 14.2. F функциясының шындық кестесі

1. Бастапқы мінсіз дискрикциялық қалыпты формасы ретінде жазылған

F=x \bar yz \bar u \vee x \bar yzu \vee xy \bar {zu} \vee xy \bar zu \vee xyz \bar u \vee  xyzu

1. Функцияның бұл формасы логика алгебрасының заңдарын қолдану арқылы жеңілдетілуі мүмкін.

2. F функциясының ең төменгі формасы логикалық толығымен {, V, |} формасына ие болады:

F= xy \vee xz = x(y \vee z)

Сол схеманы басқа толық негізде ұсыну үшін, мысалы, {-}, біз De Morgan ережесін қолданамыз:

F = xy \vee xz =\overline{\overline xy \vee xz}} = \overline{\overline{xy}*\overline{xz}}

1.           Алынған тәуелділіктерден «дұрыс емес» тетрадтарды бекіту үшін схемаларды құруға болады (14.3-сурет).

2.            X, Y, Z, U айнымалыларының әртүрлі комбинацияларын белгілеп, F тізбегінің шығуындағы жауапты анықтау арқылы салынған тізбектердің жұмыс қабілетін тексеруге болады.

Схема фиксации неправильных тетрад


Сурет. 14.3. Қате тетрадтарды бекіту схемасы

Ақпаратты компьютерде кодтау

Ақпарат - айналадағы әлем туралы және оның ішінде орындалған процестер, адам немесе мамандандырылған құрылғы сияқты, мысалы, компьютерде мақсатты әрекетті қамтамасыз ету туралы ақпарат.

Ақпарат физикалық сипаты, сандық, мәтіндік, графикалық, дыбыстық, бейне және т.б. болуы мүмкін. Ол сондай-ақ тұрақты (өзгермейтін), айнымалы, кездейсоқ, ықтимал болуы мүмкін. Ең қызықты - айнымалы ақпарат, себебі ол процестер мен құбылыстардағы себеп-салдар байланысын анықтауға мүмкіндік береді. Ақпараттың мөлшерін бағалаудың әртүрлі тәсілдері бар. K. Shannon формуласын қолданатын тәсіл классикалық болып табылады. Бұл формула жиынтықтағы күйлердің (хабарлардың) ықтимал теңдесіз ықтималдығын ескереді

I=-\sum_{i=1}^{n}p_i**log_2p_i

онда мен - ақпараттың көлемі;

Pi - i-ші күйдің (хабардың) n-көптеген жиынтықта болу ықтималдығы. Қол жеткізуге болатын нәтижелерге қатысты оның формасы бар (Р. Хартлидің формуласы)

I = log_2 N,

Мен - объект болатын мемлекетті білдіретін ақпараттың көлемі;

N - объектінің теңдестірілмейтін балама күйлерінің саны.

Компьютерде өңделетін кез-келген ақпарат екілік сандармен ұсынылуы керек {0,1}, б.а. бұл сандардың комбинациясы арқылы кодталуы керек. Код - ақпарат ұсыну үшін рәміздер жиынтығы және код элементтерін пайдаланып ақпаратты ұсыну процесі кодтау деп аталады. Ақпараттың әр түрлі түрлері (сандар, мәтіндер, графика, дыбыс) өздерінің кодтау ережелеріне ие. Әртүрлі ақпарат түрлеріне қатысты жеке құндылық коды сәйкес болуы мүмкін. Сондықтан, кодталған деректердің шифры бағдарлама нұсқауларын орындау кезінде контекст арқылы жүзеге асырылады. Бұрын сандық деректерді ұсыну мен кодтау ерекшеліктері көрсетілген. Ақпараттың басқа түрлеріндегі компьютерлерде өкілдіктің ерекшеліктерін қарастырайық.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема курса:  Понятие электронно вычислительной машины и принципы организации ее работы

Тема урока: Основные понятия и основные законы булевой алгебры для оптимизации логических операторов

 

План урока:

1. Булевая алгебра, логическая операторов;

2. «комментарий», логические ссылки;

3. Положительная, отрицательная логика;

 

Законы алгебры логики

Из определения вышеприведенных функций можно установить целый ряд простейших свойств:

x \vee 1=1\;\; x*0=0\\
x \vee \bar x=1\; \; x*1=x\;\; x \vee x \vee \dots \vee x=x\\
x \vee 0=x \;\; x* \bar x=0\;\; x*x*\dots*x=x\\
x \vee x=x \;\; x*x=x

В алгебре логики установлен целый ряд законов, с помощью которых возможно преобразование логических функций (ЛФ):

  • коммутативный (переместительный)

x_1*x_2=x_2*x_1 \;\; x_1 \vee x_2=x_2 \vee x_1

  • ассоциативный (сочетательный)

(x_1*x_2)*x_3=(x_1*x_3)*x_2=x_1*(x_2*x_3) \;\; (x_1 \vee x_2) \vee x_3=x_1 \vee (x_2 \vee x_3)

Эти законы полностью идентичны законам обычной алгебры;

  • дистрибутивный (распределительный)

x_1*(x_2 \vee x_3)=x_1*x_2 \vee x_1*x_3\\
X_1 \vee x_2*x_3=(x_1 \vee x_2)(x_1 \vee x_3);

  • закон поглощения. В дизъюнктивной форме ЛФ конъюнкция меньшего ранга, т.е. с меньшим числом переменных, поглощает все конъюнкции большего ранга, если ее изображение содержится в них. Это же справедливо и для конъюнктивных форм:

x_1 \vee x_1*x_2=x_1 \;\; x_1*(x_1 \vee x_2)=x_1;

  • закон склеивания

x_1x_2 \vee x_1 \bar x_2=x_1 \;\; (x_1 \vee x_2)(x_1 \vee \bar x_2)=x_1,\\
Fx \vee F \bar x =F \;\; (x \vee F)(\bar x \vee F)=F

где F- логическая функция общего вида, не зависящая от переменной x;

  • закон свертки

x \vee \bar x F=x \vee F \;\; x(\bar x \vee F)=xF;

  • правило де Моргана

\overline{x_1 \vee x_2}= \bar x_1* \bar x_1* \bar x_2 \;\; \overline{x_*x_2}=\bar x_1* \bar x_2

Убедиться в тождественности приведенных зависимостей можно путем аналитических преобразований выражений, находящихся в левой и правой частях, или путем построения таблицы истинности для ЛФ.

Используя данные законы, можно преобразовывать исходные выражения в более простые (минимизировать их). По упрощенным выражениям можно построить техническое устройство, имеющее минимальные аппаратурные затраты.

Техническая интерпретация логических функций

По логическим выражениям проектируются схемы ЭВМ. При этом следует придерживаться следующей последовательности действий.

  • Словесное описание работы схемы.
  • Формализация словесного описания.
  • Запись функций в дизъюнктивной (конъюнктивной) совершенной нормальной форме по таблицам истинности.
  • Минимизация логических зависимостей с целью их упрощения.
  • Представление полученных выражений в выбранном логически полном базисе элементарных функций.
  • Построение схемы устройства.
  • Проверка работоспособности полученной схемы.

Покажем взаимосвязь перечисленных этапов на примере.

Пример 14.13. Спроектировать схему, фиксирующую появление "неправильной" тетрады в двоично-десятичном представлении чисел.

1.         Каждая тетрада двоично-десятичного представления числа содержит десятичные цифры 0-9, что соответствует двоичным числам 0000-1001. Значения тетрады, соответствующие двоичным числам 1010-1111 (шестнадцатеричные цифры A-F), не должны появляться при представлении десятичных чисел.

2.         Составим таблицу истинности функции (рис.14.2), которая принимает значения, равные единице, при появлении "неправильных" тетрад. Разряды тетрады обозначим переменными x, y, z, u.

 Таблица истинности функции F


Рис. 14.2. Таблица истинности функции F

3.         Исходная совершенная дизъюнктивная нормальная форма записывается как

F=x \bar yz \bar u \vee x \bar yzu \vee xy \bar {zu} \vee xy \bar zu \vee xyz \bar u \vee  xyzu

4.         Эта форма функции допускает упрощение, если использовать законы алгебры логики.

5.         Минимальная форма функции Fв логически полном базисе \{&, \vee, \lceil\}будет иметь вид:

F= xy \vee xz = x(y \vee z)

Для представления этой же схемы в другом полном базисе, например, \{\bar {&}\}, воспользуемся правилом де Моргана:

F = xy \vee xz =\overline{\overline xy \vee xz}} = \overline{\overline{xy}*\overline{xz}}

6.         По полученным зависимостям можно построить схемы фиксации "неправильных" тетрад (рис.14.3).

7.         Проверить работоспособность построенных схем можно путем задания различных комбинаций переменных x, y , z, uи определения реакции на выходе схемы F.

Схема фиксации неправильных тетрад


Рис. 14.3. Схема фиксации неправильных тетрад

Кодирование информации в компьютере

Информация - это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специализированным устройством, например, в компьютере, для обеспечения целенаправленной деятельности.

Информация может быть по своей физической природе числовой, текстовой, графической, звуковой, видео и др. Она также может быть постоянной (не меняющейся), переменной, случайной, вероятностной. Наибольший интерес представляет переменная информация, так как она позволяет выявлять причинно-следственные связи в процессах и явлениях. Существуют различные способы оценки количества информации. Классическим является подход, использующий формулу К. Шеннона. Эта формула учитывает возможную неодинаковую вероятность состояний (сообщений) в наборе

I=-\sum_{i=1}^{n}p_i**log_2p_i

где I- количество информации;

p_i- вероятность того, что именно i-е состояние (сообщение) выделено в наборе из nсостояний. Применительно к равновероятным исходам она имеет вид (формула Р. Хартли):

I = log_2 N,

где I- количество информации, несущей представление о состоянии, в котором находится объект;

N- количество равновероятных альтернативных состояний объекта.

Любая информация, обрабатываемая в компьютере, должна быть представлена двоичными цифрами {0,1}, т.е. должна быть закодирована комбинацией этих цифр. Код - это набор условных обозначений для представления информации, а процесс представления информации с использованием элементов кода называется кодированием. Различные виды информации (числа, тексты, графика, звук) имеют свои правила кодирования. Коды отдельных значений, относящиеся к различным видам информации, могут совпадать. Поэтому расшифровка кодированных данных осуществляется по контексту при выполнении команд программы. Ранее были показаны особенности представления и кодирования числовых данных. Рассмотрим особенности представления в компьютерах других видов информации.

Кодирование нечисловой информации

До последнего времени практически все системы связи России, системы передачи аудио- и видеоинформации, включая центральное радио и телевидение, строились на принципах передачи аналоговой информации. Это подразумевало выполнение процедур модуляции (преобразования данных в высокочастотные сигналы при передаче) и демодуляции для обратного преобразования и воспроизведения принятых данных.

С развитием микроэлектроники и компьютерных технологий все большее распространение получают цифровые системы передачи дан-ных. В их основу положены процедуры квантования аналоговой информации по времени и величине. Значения функции y = f(t)измеряются с большой точностью в моменты времени 0, \Delta t, 2 \Delta t, \dots, n \Delta t (\Delta t = const). Эта последовательность дискретных измерений пересылается абоненту, у которого по ним воссоздается значение функции. Качество воспроизведения функции y = f(t)при \Delta t \to 0может быть очень высоким.

По скорости изменения обрабатываемых цифровых данных информацию можно разделить на два вида: статический и динамический. Например, числовая, логическая и символьная информация является статической - ее значение не связано со временем. В отличие от перечисленных типов вся аудиоинформация имеет динамический характер. Она существует только в режиме реального времени, ее нельзя остановить для более подробного изучения. Если изменить масштаб времени (увеличить или уменьшить), аудиоинформация искажается. Это свойство иногда используется для получения звуковых эффектов.

Видеоинформация может быть как статической, так и динамической. Статическая видеоинформация включает текст, рисунки, графики, чертежи, таблицы и др. Рисунки делятся также на плоские - двумерные, и объемные - трехмерные.

Динамическая видеоинформация - это видео-, мульт- и слайдфильмы. В их основе лежит последовательное экспонирование на экране в реальном масштабе времени отдельных кадров в соответствии со сценарием.

Динамическая видеоинформация применяется либо для передачи движущихся изображений (анимация), либо для последовательной де-монстрации отдельных кадров вывода (слайдфильмы).

Для демонстрации анимационных и слайдфильмов используются различные принципы. Анимационные фильмы демонстрируются так, чтобы зрительный аппарат человека не мог зафиксировать отдельные кадры.

При демонстрации слайдфильмов каждый кадр экспонируется на экране столько времени, сколько необходимо для восприятия его человеком (обычно от 30 с. до 1 мин.). Слайдфильмы можно отнести к статической видеоинформации.

По способу формирования видеоизображения бывают растровые, матричные и векторные.

Растровые видеоизображения используются в телевидении, а в компьютерах практически не применяются.

Матричные изображения получили в ЭВМ наиболее широкое распространение. Изображение на экране рисуется электронным лучом в виде точек.

Информация представляется в виде характеристик значений каждой точки - пиксела (picture element), рассматриваемой как наименьшая структурная единица изображения. Количество высвечиваемых одновременно пикселов на экране дисплея определяется его разрешающей способностью. В качестве характеристик графической информации выступают: координаты точки (пиксела) на экране, цвет пиксела, цвет фона (градация яркости). Вся эта информация хранится в видеопамяти дисплея. При выводе графической информации на печать изображение также воспроизводится по точкам.

Изображение может быть и в векторной форме. Тогда оно составляется из отрезков линий (в простейшем случае - прямых), для которых задаются: начальные координаты, угол наклона и длина отрезка (может указываться и код используемой линии). Векторный способ имеет ряд преимуществ перед матричным: изображение легко масштабируется с сохранением формы, является "прозрачным", может быть наложено на любой фон и т.д.

Интенсивное развитие информационных технологий предполагает объединение самых различных систем (компьютерных, сетевых, систем связи, информационных и т.п.) для решения задач формирования, хранения, обработки и преобразования данных. Способы представления информации в отдельных согласованно работающих устройствах, кодирование и преобразование в них кодов зависят от типов данных, принятых стандартов, принципов действия отдельных устройств.

Кодирование текстовой информации

При формировании любого текстового (символьного) документа характерно последовательное использование нескольких видов кодировок и их преобразований. Например, при вводе информации с клавиатуры каждое нажатие клавиши, на которой изображен требуемый символ, вызывает появление так называемого scan -кода, который представляет собой двоичное число, равное порядковому номеру клавиши.

Сам номер нажатой клавиши никак не связан с формой символа, нанесенного на клавише. Опознание символа по его scan-коду и присвоение ему внутреннего кода компьютера производится специальной программой - кодировщиком (драйвером). Соответствие scan-кодов клавиш и кодов представления символов внутри компьютера образует так называемую кодовую таблицу символов. Внутреннее представление символьных данных в компьютере полностью определяется особенностями построения этих кодовых таблиц.

Бурное развитие сетевых технологий, в частности, Интернета, привело к интеграции многих технических, программных и информацион-ных систем с большим количеством стандартов, использующих совершенно разные коды, а соответственно, и разные таблицы кодировок.

Только для русских текстов широко применялись кодировки: KOI-7 и KOI-8r, ASCII, ANSI, Win1251, ISO-8859, кодировка ГОСТ - альтернативная (СР866) и др.

Стандарты КОИ-7 (код обмена информацией, 7-ми битовый) и KOI-8r (восьмибитовый) используются, в основном, в почтовых сообщениях, в E-mail. Они были широко распространены и продолжают применяться на постсоветском пространстве.

До недавнего времени, когда удельный вес приложений MS DOS был определяющим, наиболее часто использовался стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange) - американский стандартный код передачи информации.

Появление операционной среды Windows с графическим интерфейсом потребовало изменения стандарта и введения другой кодовой таблицы - таблицы ANSI (American National Standard Institute - Американский институт национальных стандартов). Графический интерфейс Windows реализует векторный принцип отображения данных на экране дисплея, что позволяет использовать масштабируемые шрифты True Type. По сравнению с таблицей ASCII в ANSI изменилось размещение символов и отсутствуют символы псевдографики, так как в графическом интерфейсе они не нужны. С учетом успехов фирмы Microsoft в продажах на российском рынке своего программного обеспечения, фирмой была разработана русская кодовая страница CP-1251 (Windows-1251), получившая широкое признание и ставшая стандартом de facto.

Кодировка ISO-8859 (кодировка фирмы Sun), хотя и принята в качестве стандарта ГОСТа, но практически в стандартных приложениях не применяется.

Обилие кодовых страниц привело к трудностям адекватного воспроизведения текстовой информации, разработке различных программ-перекодировщиков. Сообщество фирм Unicode предложило новую систему кодирования, основанную на 16-разрядном кодировании символов. В двухбайтовом представлении отпадает необходимость в использовании отдельных кодовых таблиц и их перекодировок. Таблица Unicode позволяет дать уникальный номер любому символу всех национальных алфавитов (2^{16}=65536 символов). Для компенсации возрастающих объемов памяти под программные продукты, представленные в Unicode, при хранении и пересылках файлов применяются процедуры "сжатия" (архивации) данных. Этот стандарт приобретает все большую популярность.

Кодирование графических данных

Методы кодирования графики и цвета во многом определяются способами передачи цвета и его оттенков (полутонов). Для формирования цвета отдельных пикселов применяется его декомпозиция на составляющие цвета. Имеется несколько подобных систем:

  • основная система RGB (Red, Green, Blue) - использует разложение цвета и смешение трех цветов (красного, зеленого и синего) в различных пропорциях;
  • дополнительная (альтернативная) система CMY (Cyan, Magenta, Yellow) - смешение бирюзового, фиолетового и желтого цветов;
  • полиграфическая CMYK, использующая добавление к предыдущей системе четвертого цвета - черного (blaK).

Если для передачи оттенков (полутонов) каждого из основных цветов задействовать один байт (28=256 градаций), то появится возможность формировать 2^8*2^8*2^8=2^{24}различных цветов, более 16,77*10^6цветов для первых двух систем и более 4*10^9для полиграфической системы. Такой режим представления графики называется полноцветным - True Color.

Статические кадры с графикой служат основой для создания анимационных систем. В современных высококачественных мониторах и в телевизорах с цифровым управлением электронно-лучевой трубкой цветные кадры с графикой сменяются 70 и более раз в секунду, что позволяет высококачественно передавать движение объектов.

Высокое качество передачи графических образов и видеоинформации сопряжено с повышенным потреблением ресурсов памяти. Поэтому разработан ряд стандартов, создающих файлы в форматах *.bmp, *.jpg, *.png и др. Различие всех этих стандартов и файлов заключается в качестве (точности) передачи образов и объемах создаваемых файлов.

Кодирование звуковой информации

Кодирование аудиоинформации - процесс более сложный. Изначально аудиоинформация является аналоговой. Для преобразования ее в цифровую форму используют аппаратные средства - аналого-цифровые преобразователи (АЦП), в результате работы которых аналоговый сигнал оцифровывается, т.е. представляется в виде числовой последовательности. Для вывода оцифрованного звука на аудиоустройства необходимо проводить обратное преобразование, которое осуществляется с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).

Одним из самых популярных стандартов для передачи и воспроизведения звука был и остается MP3, обеспечивающий компактность MP3-файлов, высокое качество звука и простоту применения. Однако держатели патентов корпорация Thomson и Frauenhofer Institut ввели новый платный порядок использования стандарта, что немедленно вызвало разработку альтернативных бесплатных стандартов.

Контрольные вопросы

1.         Что понимается под системой счисления?

2.         Сформулируйте правила перевода целых и дробных чисел из одной системы счисления в другую.

3.         Как переводятся числа в системах счисления с основаниями, кратными степени 2?

4.         Как выполняются операции над двоично-кодированными десятичными числами? В чем сущность проведения коррекций результата?

5.         Приведите примеры выполнения логических операций над двоичными кодами.

6.         Какова связь логических выражений со схемами компьютера?

7.         В чем заключается различие между представлениями чисел в формах с фиксированной и плавающей точкой (запятой)?

8.         Каким образом представляется в компьютерах текстовая и графическая информация?

9.         Чем отличается растровая и векторная графики?

10.      Как осуществляется передача цвета в графике?

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал
Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 895 935 материалов в базе

Материал подходит для УМК

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 23.06.2022 26
    • DOCX 303.1 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Ахметкалиев Данияр Серикканович. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    • На сайте: 2 года и 4 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 793
    • Всего материалов: 5

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой