Operácie

Zaciatok: Rozdiel medzi revíziami

Z SensorWiki

(Tranzistor)
(Prevod z číselnej sústavy so základom \ z do číselnej sústavy so základom \ w :)
 
(37 medziľahlých úprav od 2 ďalších používateľov nie je zobrazených)
Riadok 13: Riadok 13:
  
 
Historicky najstaršou technológiou je PMOS (Metal Oxid Semiconductor), ktorá používa unipolárny tranzistor s kanálom '''P'''. Vzhľadom na nízku rýchlosť a zlú zlučiteľnosť s TTL obvodmi sa nahradila technológiou NMOS (MOS  tranzistor s kanálom '''N'''). Dosahuje vyššie rýchlosti, pretože elektróny sa pohybujú rýchlejšie ako diery. Výhodou  je aj dobrá zlučiteľnosť s obvodmi TTL. Hradlo typu NMOS  v invertujúcom zapojení používa  ako  záťaž spínacieho prvku rezistor. Hradlo NMOS zapojené ako invertor používa rezistor vo funkcii záťaže spínacieho obvodu.
 
Historicky najstaršou technológiou je PMOS (Metal Oxid Semiconductor), ktorá používa unipolárny tranzistor s kanálom '''P'''. Vzhľadom na nízku rýchlosť a zlú zlučiteľnosť s TTL obvodmi sa nahradila technológiou NMOS (MOS  tranzistor s kanálom '''N'''). Dosahuje vyššie rýchlosti, pretože elektróny sa pohybujú rýchlejšie ako diery. Výhodou  je aj dobrá zlučiteľnosť s obvodmi TTL. Hradlo typu NMOS  v invertujúcom zapojení používa  ako  záťaž spínacieho prvku rezistor. Hradlo NMOS zapojené ako invertor používa rezistor vo funkcii záťaže spínacieho obvodu.
 +
 
[[Obrázok:Tran_invertor.jpg]]
 
[[Obrázok:Tran_invertor.jpg]]
  
  
Dnes sa presadzujú technológie,  v ktorých je rezistor nahradený „aktívnou“ záťažou - tranzistorom PMOS. Výhodou tejto technológie je eliminovanie stratového výkonu v statickom režime, kedy je jeden tranzistor vždy zatvorený. Tento obrázok je základom technológie CMOS (Complemntary Metal – Oxid Semiconductor). V tejto technológii <math>\ log.0</math> odpovedá napätie <math>0\ až\ 0,3V_{DD}</math> a <math>\ log.1</math> napätie <math>\ 0,7V_{DD}\  až\  V_{DD}</math>. Pre napájacie napätie <math>\ V_{DD}\ =\ 5,0V</math>, odpovedajúce napájaniu TTL obvodov, sú rozsahy nasledovné: <math>\ log.0\ =\ 0\ až\ 1,5V</math> a <math>\ log.1\ =\ 3,5V\ až\ 5.0V </math>. <math>\ log.1</math>
 
  
=== Zobrazenie informácií  v počítači ===
+
xxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx
 
 
 
=== Technológie CMOS (Complemntary MOS) ===
 
 
Výhody:
 
Výhody:
 
*minimalizované straty
 
*minimalizované straty
 
*zlučiteľné s TTL
 
*zlučiteľné s TTL
  
Logické úrovne:
 
  
<math>\ log.0\ =\ 0.0V</math> až <math>\ 0.3 * V_{DD}</math>     
 
Ak <math>\ V_{DD} =\ 5.0V</math>, potom  <math>\ (0.0 až 1.5V)</math> 
 
  
<math>\ log.1\ =\ 0.7*V_{DD}</math> až <math>\ V_{DD}</math>     
 
Ak <math>\ V_{DD} =\ 5.0V</math>, potom  <math>\ (3.5 až 5.0V)</math>
 
  
Okrem <math>\ V_{DD}=5.0V</math> sa používa aj
+
xxxxxxxxxxx
<math>\ V_{DD}=3.3V</math> a <math>\ V_{DD}=2.9V</math>
+
=== Technológie CMOS (Complemntary MOS) ===
 +
Dnes sa presadzujú technológie,  v ktorých je rezistor nahradený „aktívnou“ záťažou - tranzistorom PMOS. Výhodou tejto technológie je eliminovanie stratového výkonu v statickom režime, kedy je jeden tranzistor vždy zatvorený. Tento obrázok je základom technológie CMOS (Complemntary Metal – Oxid Semiconductor). V tejto technológii <math>\ log.0</math> odpovedá napätie napätie <math>\ 0V</math> až <math>0\ 0,3V_{DD}</math> a <math>\ log.1</math> napätie <math>\ 0,7V_{DD} až </math> <math>\ V_{DD}</math>. Pre napájacie napätie <math>\ V_{DD}\ =\ 5,0V</math>, odpovedajúce napájaniu TTL obvodov, sú rozsahy nasledovné: <math>\ log.0\ =\ 0V</math> až <math>\ 1,5V</math> a <math>\ log.1\ =\ 3,5V</math> až <math>\ 5.0V </math>.
 +
 
 +
Okrem <math>\ V_{DD}=5.0V</math> sa používa aj <math>\ V_{DD}=3.3V</math> a <math>\ V_{DD}=2.9V</math>
 +
 
 +
[[Obrázok:Tran_CMOS.jpg]]
 +
 
 +
 
 +
 
 +
V ďalšom budeme uvažovať N a P  MOS tranzistory ako jednoduché spínače. Napájacie napätie je unipolárne: <math>\ V_{DD}</math>.
 +
 
 +
'''N-typ''' tranzistora má vývod '''S''' pripojený na ZEM. Aby bol tranzistor vodivý – '''ON''' musí byť napätie <math>\ U_{GS}</math> voči bodu '''S''' kladné. <math>\ U_{GS}</math> musí byť väčšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.: <math>\ U_{GS}\ = \ V_{DD}</math>. Prechod '''DS''' je potom vodivý. Ak je napätie <math>\ U_{GS}\ =\ 0V</math>, potom je tranzistor nevodivý – v stave '''OFF'''.
 +
 
 +
[[Obrázok:N_typ.jpg]]
 +
 
 +
'''P-typ''' tranzistora má bod  '''S''' pripojený na <math>\ V_{DD}</math>. Ak má byť tranzistor v stave '''ON''', musí byť napätie <math>\ U_{GS}</math> voči bodu '''S''' záporné.  <math>\ U_{GS}</math> musí byť menšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.:<math>\ U_{GS}\ =\ 0V</math>. Ak je napätie <math>\ U_{GS}\ = \ V_{DD}</math>, potom je tranzistor nevodivý – v stave '''OFF'''.
  
N-typ tranzistora má vývod S pripojený na ZEM. Aby bol tranzistor vodivý – „ON“ musí byť napätie  voči bodu S kladné. <math>\ U_{GS}</math> musí byť väčšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.:<math>\ U_{GS}\ =\ V_{DD}</math>. Prechod DS je potom vodivý. Ak je napätie <math>\ U_{GS}\ =\ 0V</math>, potom je tranzistor nevodivý – v stave OFF.
+
[[Obrázok:P_typ.jpg]]
P-typ tranzistora má bod  S pripojený na. Ak má byť P-tranzistor v stave ON, musí byť napätie <math>\ U_{GS}</math> voči bodu S záporné. <math>\ U_{GS}</math>  musí byť menšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.: <math>\ U_{GS}\ =\ 0V</math>. Ak je napätie <math>\ U_{GS}\ =\ V_{DD}</math>, potom je tranzistor nevodivý – v stave OFF.
 
  
 
=== Logické úrovne – “ napätie“ ===
 
=== Logické úrovne – “ napätie“ ===
Riadok 71: Riadok 77:
  
 
=== Bit pamäte RAM: ===
 
=== Bit pamäte RAM: ===
 +
[[Obrázok:b_RAM.jpg]]
  
 
=== Bit vstupného portu: ===
 
=== Bit vstupného portu: ===
 +
[[Obrázok:b_IN_Port.jpg]]
  
 
=== Bit výstupného portu: ===
 
=== Bit výstupného portu: ===
 +
[[Obrázok:b_out_port.jpg]]
  
 
=== Značky, rôzne normy: ===
 
=== Značky, rôzne normy: ===
Riadok 163: Riadok 172:
  
 
===?? Zobrazenie informácií  v počítači ??===
 
===?? Zobrazenie informácií  v počítači ??===
Počítanie a počítače sú úzko prepojené s číslami a číselnými sústavami. V bežnom živote používame dekadické čísla (číslice 0,1,2,2,3,4,5,6,7,8,9)v pozičnej číselnej sústave. Napr.:  
+
Počítanie a počítače sú úzko prepojené s číslami a číselnými sústavami. V bežnom živote používame dekadické čísla (číslice '''0''', '''1''', '''2''', '''3''', '''4''', '''5''', '''6''', '''7''', '''8''', '''9''') v pozičnej číselnej sústave. Napr.:  
<math>1234 = 1.10^3 + 2.10^2  + 3.10^1  + 4.10^0 </math>
+
<math>\ 1234 = 1.10^3 + 2.10^2  + 3.10^1  + 4.10^0 </math>
 
Moderné počítače vnútorne pracujú s binárnymi číslami=dvojkovými(číslice 0 a 1).  
 
Moderné počítače vnútorne pracujú s binárnymi číslami=dvojkovými(číslice 0 a 1).  
 
Napr.:  
 
Napr.:  
  
<math> 0_{2} =        0.2^0 = 0_{10} </math>,
+
<math>0_{2} =        0.2^0 = 0_{10} </math>,
  
<math> 1_{2} =        1.2^0 = 1_{10} </math>,
+
<math>1_{2} =        1.2^0 = 1_{10} </math>,
  
<math>10_{2} = 1.2^1 + 0.2^0 = 2_{10} </math>,
+
<math>\ 10_{2} = 1.2^1 + 0.2^0 = 2_{10} </math>,
  
<math>11_{2} = 1.2^1 + 1.2^0 = 3_{10} </math>,
+
<math>\ 11_{2} = 1.2^1 + 1.2^0 = 3_{10} </math>,
  
 
=== Pozičné číselné sústavy – prevody ===
 
=== Pozičné číselné sústavy – prevody ===
Riadok 199: Riadok 208:
  
  
Príklad: Prevod do 8-ovej sústavy:[[Obrázok:AP_Prevody_001.jpg|left]]
+
Príklad: Prevod do 8-ovej sústavy:
 +
 
 +
[[Obrázok:Prev_dec_okt.jpg]]
 +
 
 +
 
 +
Príklad: Prevod do 16-ovej sústavy:
  
 +
[[Obrázok:Prev_dec_hex.jpg]]
  
  
Príklad: Prevod do binárnej sústay
+
Príklad: Prevod do binárnej sústay:
  
 +
[[Obrázok:Prev_dec_bin.jpg]]
  
  
Riadok 218: Riadok 234:
  
  
 +
x
 
'''Prevod z číselnej sústavy so základom <math>\ z</math> do desiatkovej sústavy  :'''  
 
'''Prevod z číselnej sústavy so základom <math>\ z</math> do desiatkovej sústavy  :'''  
 
Vychádza zo vzťahu pre hodnotu čísla vyjadreného v danom základe číselnej sústavy ( zápis hodnoty je formálne zhodný zo zápisom čísla v dekadickej sústave)
 
Vychádza zo vzťahu pre hodnotu čísla vyjadreného v danom základe číselnej sústavy ( zápis hodnoty je formálne zhodný zo zápisom čísla v dekadickej sústave)
Riadok 236: Riadok 253:
 
[[Obrázok:AP_Prevody_005.jpg]]
 
[[Obrázok:AP_Prevody_005.jpg]]
  
 +
Pr.: Prevod čísla <math>\ (6437)_8</math> do dekadickej sústavy:
  
 +
[[Obrázok:Prev_okt_dec.jpg]]
  
 +
== Prevod z číselnej sústavy so základom <math>\ z</math> do číselnej sústavy so základom <math>\ w</math> : ==
  
== Prevod z číselnej sústavy so základom <math>\ z</math> do číselnej sústavy so základom <math>\ w</math> : ==
+
Pri prevode zo sústavy so základom <math>\ z</math> do číselnej sústavy so základom <math>\ w</math> sa všeobecne používa schéma
  
Pri prevode zo sústavy so základom <math>\ z</math> do číselnej sústavy so základom <math>\ w</math> sa všeobecne používa schéma
+
<math>\ N_z\ =\ (N_1)_{10}\ =\ (N_2)_{10}</math>
  
 +
Výnimkou sú prevody medzi sústavami pri základe <math>\ z\ =\ 2^n</math>
  
Výnimkou sú prevody medzi sústavami pri základe <math>\ z\ =\ 2^n</math>
 
  
 +
Prevod z binárnej sústavy do oktálnej alebo hexadecimálnej sa vykoná tak, že sa binárne znaky rozdelia „odzadu“ na trojíc alebo štvoríc, a skupiny sa kódujú osobitne:
  
Prevod z binárnej sústavy do oktálnej alebo hexadecimálnej sa vykoná tak, že sa binárne znaky rozdelia „odzadu“ na trojíc alebo štvoríc, a skupiny sa kódujú osobitne:
 
  
 +
Prevod binárneho čísla <math>011\  0100\  0111_2</math> do osmičkovej (oktálnej) sústavy:
  
Prevod binárneho čísla <math>011\  0100\  0111_2</math> do oktálnej sústavy:
+
{|
*rozdelíme na trojice binárnych číslic: <math>011\ |010 |000\ |111</math>
+
| rozdelíme na trojice binárnych číslic: || <math>011\ |010 |000\ |111</math>
*vytvoríme kódy oktálnych číslic:<math>\ 1\ |5\ |0\ |7\ </math>
+
|-
*zapíšeme výsledok:<math>011\  0100\  0111_2\ = (1507)_8</math>
+
| vytvoríme kódy oktálnych číslic:       || <math>\ 1\ |5\ |0\ |7\ </math>
 +
|-
 +
| zapíšeme výsledok:                     || <math>011\  0100\  0111_2\ = (1507)_8</math>
 +
|}
  
  
Riadok 260: Riadok 284:
 
*vytvoríme kódy hexadecimálnych číslic:<math>\ 3\ |4\ |7\ </math>
 
*vytvoríme kódy hexadecimálnych číslic:<math>\ 3\ |4\ |7\ </math>
 
*zapíšeme výsledok:<math>011\  0100\  0111_2\ = (347)_{16}</math>
 
*zapíšeme výsledok:<math>011\  0100\  0111_2\ = (347)_{16}</math>
 
  
 
== Prevod desatinnej časti dekadického čísla do sústavy so základom <math>\ z</math> : ==
 
== Prevod desatinnej časti dekadického čísla do sústavy so základom <math>\ z</math> : ==
Riadok 272: Riadok 295:
 
<math>(N)_z\ =\ a_{-1}z^{-1}\ +\ a_{-2}z^{-2}+\ ...\ +\ a_{-k}z^{-k}</math>
 
<math>(N)_z\ =\ a_{-1}z^{-1}\ +\ a_{-2}z^{-2}+\ ...\ +\ a_{-k}z^{-k}</math>
  
<math>(N)_z*z\ =\ a_{-1}\ +\ (N_1)_z </math>
+
<math>(N)_z*z\ =\ a_{-1}\ +\ (N_1)_z \qquad |(N)_z|< 1</math>
  
 
kde: <math>\ a_{-1}</math> je celé číslo a <math>(N_1)_z\ <\ 1</math>
 
kde: <math>\ a_{-1}</math> je celé číslo a <math>(N_1)_z\ <\ 1</math>
Riadok 283: Riadok 306:
  
 
Pr.:1. Preveďme číslo <math>\ 0,12_{10}</math> do osmičkovej sústavy:
 
Pr.:1. Preveďme číslo <math>\ 0,12_{10}</math> do osmičkovej sústavy:
 +
 +
[[Obrázok:Prev_db_dec_okt.jpg]]
  
  
  
 
Pr.:2. Preveďme číslo <math>\ 0,6875_{10}</math> do dvojkovej sústavy:
 
Pr.:2. Preveďme číslo <math>\ 0,6875_{10}</math> do dvojkovej sústavy:
 +
 +
[[Obrázok:Prev_db_dec_bin.jpg]]
  
  
 
Pr.:3. Preveďme číslo <math>\ 0,1_{10}</math> do dvojkovej sústavy:
 
Pr.:3. Preveďme číslo <math>\ 0,1_{10}</math> do dvojkovej sústavy:
 +
 +
[[Obrázok:Prev_db1_dec_bin.jpg]]
 +
 +
Číslo <math>\ 0,1_{10}</math> sa nedá vyjadriť konečným počtom binárnych číslic !!
  
 
== Nepozičné číselné sústavy: ==
 
== Nepozičné číselné sústavy: ==

Aktuálna revízia z 20:42, 21. február 2009

Základné stavebné prvky počítača

Počítač na spodnej úrovni pracuje ako elektronické zariadenie vytvorené z tranzistorov.

Základný režim činnosti tranzistora je: Spínací režim. Tento môžeme z fyzikálnej podstaty popísať ako: Tranzistor prúd vedie, resp. nevedie. Jednotlivým stavom tranzistora môžeme priradiť logické úrovne odpovedajúce dvojkovej číslici (bit), označené ako log.0 a log.1.


Tranzistor

Je všeobecné známe, že základom integrovaných obvodov je tranzistor. Podľa typu nosiča náboja ich delíme na:

  • bipolárne (dva typy nosiča - elektróny a diery) a
  • unipolárne (jeden typ nosiča).

Unipolárna technológia výroby: Sú to vlastne elektrickým poľom riadené tranzistory (FET – Field Effect Transistor).

Historicky najstaršou technológiou je PMOS (Metal Oxid Semiconductor), ktorá používa unipolárny tranzistor s kanálom P. Vzhľadom na nízku rýchlosť a zlú zlučiteľnosť s TTL obvodmi sa nahradila technológiou NMOS (MOS tranzistor s kanálom N). Dosahuje vyššie rýchlosti, pretože elektróny sa pohybujú rýchlejšie ako diery. Výhodou je aj dobrá zlučiteľnosť s obvodmi TTL. Hradlo typu NMOS v invertujúcom zapojení používa ako záťaž spínacieho prvku rezistor. Hradlo NMOS zapojené ako invertor používa rezistor vo funkcii záťaže spínacieho obvodu.

Tran invertor.jpg


xxxxxxxxxxx Výhody:

  • minimalizované straty
  • zlučiteľné s TTL



xxxxxxxxxxx

Technológie CMOS (Complemntary MOS)

Dnes sa presadzujú technológie, v ktorých je rezistor nahradený „aktívnou“ záťažou - tranzistorom PMOS. Výhodou tejto technológie je eliminovanie stratového výkonu v statickom režime, kedy je jeden tranzistor vždy zatvorený. Tento obrázok je základom technológie CMOS (Complemntary Metal – Oxid Semiconductor). V tejto technológii \ log.0 odpovedá napätie napätie \ 0V0\ 0,3V_{DD} a \ log.1 napätie \ 0,7V_{DD} až \ V_{DD}. Pre napájacie napätie \ V_{DD}\ =\ 5,0V, odpovedajúce napájaniu TTL obvodov, sú rozsahy nasledovné: \ log.0\ =\ 0V\ 1,5V a \ log.1\ =\ 3,5V\ 5.0V .

Okrem \ V_{DD}=5.0V sa používa aj \ V_{DD}=3.3V a \ V_{DD}=2.9V

Tran CMOS.jpg


V ďalšom budeme uvažovať N a P MOS tranzistory ako jednoduché spínače. Napájacie napätie je unipolárne: \ V_{DD}.

N-typ tranzistora má vývod S pripojený na ZEM. Aby bol tranzistor vodivý – ON musí byť napätie \ U_{GS} voči bodu S kladné. \ U_{GS} musí byť väčšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.: \ U_{GS}\ = \ V_{DD}. Prechod DS je potom vodivý. Ak je napätie \ U_{GS}\ =\ 0V, potom je tranzistor nevodivý – v stave OFF.

N typ.jpg

P-typ tranzistora má bod S pripojený na \ V_{DD}. Ak má byť tranzistor v stave ON, musí byť napätie \ U_{GS} voči bodu S záporné. \ U_{GS} musí byť menšie ako je minimálna prahová hodnota. Napr.:\ U_{GS}\ =\ 0V. Ak je napätie \ U_{GS}\ = \ V_{DD}, potom je tranzistor nevodivý – v stave OFF.

P typ.jpg

Logické úrovne – “ napätie“

Log urovne.jpg Log urovne cas.jpg Súbor:Log urovne TTL.jpg

Zapojenie výstupov IC

Zap out IC.jpg

TTL obvody: logické úrovne

Základné stavebné prvky počítačov sú vytvorené :

Invertor:

Obr. Invertor.jpg

NAND:

NAND.jpg

Spínač:

Spinac.jpg

Trojstavový budič:

Trojstavbudic.jpg

D-klopný obvod:

D-klopny obvodríklad.jpg

Bit pamäte RAM:

B RAM.jpg

Bit vstupného portu:

B IN Port.jpg

Bit výstupného portu:

B out port.jpg

Značky, rôzne normy:

Znacky obvodov.jpg

Číselné sústavy

Delíme ich na :

  • polyadické (pozičné) číselné sústavy PČS, ktoré môžeme rozvinúť do mocninového radu
  • nepolyadické (nepozičné)číselné sústavy NČS. Napr.: rímska číselná sústava (IX, X, XIV)

Pozičné číselné sústavy (PČS)

Hodnotu celého nezáporného čísla N_z vyjadríme v tvare polynómu:

N_z = \sum_{i=0}^{n-1} a_i z^i,

kde

  • \ z je základ pozičnej sústavy, \ z \ge  2  (2, 8,{\color{red} 10}, 16)
  • \ a_i číslice \ 0\le a_i < z
    • ak \ z je prirodzené číslo, potom \ a_{i}= 0,\ 1,\  ...,\  z-1
    • Poloha číslice určuje rád číslice, ktorý je definovaný váhou \ v_i\  =\ z^{i}
  • \ {n-1} je rád sústavy.

Ak potrebujeme zapisáť racionálne číslo (väčšina) použijeme záporné mocniny až do rádu k N_z = \sum_{i=-k}^{n-1} a_i z^i

Bežne používame skrátený zápis racionálneho čísla N_z = \pm a_{n-1},a_{n-
2}...a_{1}a_{0},a_{-1}a_{-2}...a_{-k}

Poznámka: Rozšírenie na záporné čísla použitím znamienka mínus (-) pred číslom a používanie desatinnej čiarky je vhodné pre ľudí. V žiadnom prípade to nie je vhodný zápis pre počítač.

Pre:

\ z=2 získame dvojkovú - binárnu číselnú sústavu (0, 1)

\ z=8 získame osmičkovú - oktálovú číselnú sústavu (0,1,2,...,7)

\ z=10 získame desiatkovú - dekadickú číselnú sústavu (0,1,2,...,9)

\ z=16 získame šesťnástkovú - hexadecimálnu číselnú sústavu (0,1,2,...,9,A,B,C,D,E,F). Slovo hexadecimálny pochádza z gréckeho (hexi - šesť) a latinského (decem - desať).

AP Tab 001.jpg














n

Vlastnosti PČS:

N_z = \pm a_{n-1},a_{n-2}...a_{1}a_{0},a_{-1}a_{-2}...a_{-k}

  1. Maximálne zobraziteľné číslo: \ N_{max} = z^{n} -z^{-k}
  • pre celé čísla: \ N_{max} = z^{n} -1
  • pre desatinné čísla: \ N_{max} = 1-z^{-k}
  1. Minimálne číslo v absolútnej hodnote rôzne od nuly: \ N_{min} = z^{-k}
  2. Krok diskrétnosti: \ h = z^{-k}
  3. Kapacita číselnej sústavy pre m-rádové čísla:K=z^{m} =z^{n+k} Pr.: z = 10, m = 3, K = 1000 možných čísiel (0..999)
  4. Počet zobrazujúcich rádov:\ m = log_{z}(K+1).
  5. Desetinná čiarka, bodka si vo všetkých číselných sústavách odpovedá. Samostatne môžeme prevádzať obe časti(celu i zlomkovú).

Napríklad dekadické číslo \ 2345,37_{10} môžeme rozpísať do tvaru

\ 2345,37_{10}= 2.10^3+3.10^2 +4.10^1+5.10^0+3.10^{-1}+7.10^{-2} hodnoty číslic sú \ [2]_3 = 2000, [3]_2 = 300,[4]_1 = 40, [3]_{-1} = 0,3, [7]_{-2} = 0,07.

?? Zobrazenie informácií v počítači ??

Počítanie a počítače sú úzko prepojené s číslami a číselnými sústavami. V bežnom živote používame dekadické čísla (číslice 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) v pozičnej číselnej sústave. Napr.: \ 1234 = 1.10^3 + 2.10^2  + 3.10^1  + 4.10^0 Moderné počítače vnútorne pracujú s binárnymi číslami=dvojkovými(číslice 0 a 1). Napr.:

\  0_{2} =         0.2^0 = 0_{10} ,

\  1_{2} =         1.2^0 = 1_{10} ,

\ 10_{2} = 1.2^1 + 0.2^0 = 2_{10} ,

\ 11_{2} = 1.2^1 + 1.2^0 = 3_{10} ,

Pozičné číselné sústavy – prevody

Prevod z desiatovej sústavy do číselnej sústavy so základom \ z :

Prevod sa vykonáva zvlášť:

  • pre celočíselnú časť čísla a 
  • zvlášť predesatinnú časť čísla

Prevod celočíselného dekadického čísla do sústavy so základom \ z :

Metóda je založená na postupnom celočíselnom delení dekadického \ N, číslom \ z,. Celočíselné delenie:

\frac{M}{z}=M+R,

Kde: \ N - delenec, \ z - deliteľ , \ M – podiel a \ R - zvyšok, sú celé čísla.

\ (N)_z=a_{n-1}z^{n-1}+a_{n-2}z^{n-2}+...+a_{1}z+a_{0}

(N_1)_z=\frac{(N)_z}{z} =a_{n-1}z^{n-2}+a_{n-2}z^{n-3}+...+a_{1}, \quad ((N)_z\ %\ z)=a_{0}, \quad  (N)_z(mod\ z)=a_{0}

(N_2)_z=\frac{(N_1)_z}{z} =a_{n-1}z^{n-3}+a_{n-2}z^{n-4}+...+a_{2}, \quad  ((N_1)_z\ %\ z)=a_{1}.


Príklad: Prevod do 8-ovej sústavy:

Prev dec okt.jpg


Príklad: Prevod do 16-ovej sústavy:

Prev dec hex.jpg


Príklad: Prevod do binárnej sústay:

Prev dec bin.jpg







x Prevod z číselnej sústavy so základom \ z do desiatkovej sústavy  : Vychádza zo vzťahu pre hodnotu čísla vyjadreného v danom základe číselnej sústavy ( zápis hodnoty je formálne zhodný zo zápisom čísla v dekadickej sústave) \ (N)_z=a_{n-1}z^{n-1}+a_{n-2}z^{n-2}+...+a_{1}z+a_{0}

alebo

\ (N)_z=((((a_{n-1}z+a_{n-2})z+a_{n-3})z+...)z+a_{1})z+a_{0}

Pr. : Preveďme binárne číslo 1010111 do dekadickej sústavy

Prvý spôsob:

\ (1010111)_2=1*2^6\ +\ 0*2^5\ +\ 1*2^4\ +\ 0*2^3\ +\ 1*2^2\ +\ 1*2^1\ +\ 1*2^0\ =\ 1*64\ +\ 0*32\ +\  1*16\ +\  0*8\ +\  1*4\ +\  1*2\ +\  1*1\ =\ 87_{10}

Druhý spôsob:

AP Prevody 005.jpg

Pr.: Prevod čísla \ (6437)_8 do dekadickej sústavy:

Prev okt dec.jpg

Prevod z číselnej sústavy so základom \ z do číselnej sústavy so základom \ w :

Pri prevode zo sústavy so základom \ z do číselnej sústavy so základom \ w sa všeobecne používa schéma

\ N_z\ =\ (N_1)_{10}\ =\ (N_2)_{10}

Výnimkou sú prevody medzi sústavami pri základe \ z\ =\ 2^n


Prevod z binárnej sústavy do oktálnej alebo hexadecimálnej sa vykoná tak, že sa binárne znaky rozdelia „odzadu“ na trojíc alebo štvoríc, a skupiny sa kódujú osobitne:


Prevod binárneho čísla 011\  0100\  0111_2 do osmičkovej (oktálnej) sústavy:

rozdelíme na trojice binárnych číslic: 011\ |010 |000\ |111
vytvoríme kódy oktálnych číslic: \ 1\ |5\ |0\ |7\
zapíšeme výsledok: 011\  0100\  0111_2\ = (1507)_8


Prevod binárneho čísla 011\  0100\  0111_2 do hexadecimálnej sústavy:

  • rozdelíme na štvorice binárnych číslic: 0011\ |0100\ |0111
  • vytvoríme kódy hexadecimálnych číslic:\ 3\ |4\ |7\
  • zapíšeme výsledok:011\  0100\  0111_2\ = (347)_{16}

Prevod desatinnej časti dekadického čísla do sústavy so základom \ z :

Metóda je založená na postupnom násobení desatinnej časti dekadického \ N číslom \ z.

D*z\ =\ M\ +\ D

kde:|D|<\ 1,\qquad  |D_1|<\ 1 a \ M je celé číslo.

(N)_z\ =\ a_{-1}z^{-1}\ +\ a_{-2}z^{-2}+\ ...\ +\ a_{-k}z^{-k}

(N)_z*z\ =\ a_{-1}\ +\ (N_1)_z \qquad |(N)_z|< 1

kde: \ a_{-1} je celé číslo a (N_1)_z\ <\ 1

(N_1)_z*z\ =\ a_{-2}\ +\ (N_2)_z

kde: \ a_{-2} je celé číslo a (N_2)_z\ <\ 1, atď.

Príklady:

Pr.:1. Preveďme číslo \ 0,12_{10} do osmičkovej sústavy:

Prev db dec okt.jpg


Pr.:2. Preveďme číslo \ 0,6875_{10} do dvojkovej sústavy:

Prev db dec bin.jpg


Pr.:3. Preveďme číslo \ 0,1_{10} do dvojkovej sústavy:

Prev db1 dec bin.jpg

Číslo \ 0,1_{10} sa nedá vyjadriť konečným počtom binárnych číslic !!

Nepozičné číselné sústavy:

V nepozičných číselných sústavách vždy neplatí: [a_i]_i = (a_i)z^i.


Rímska číselná sústava (najznámejšia nepolyadická sústava). Skladá sa zo 7 symbolov: I V X L C D M.

I = 1, V = 5, X = 10, L = 50, C = 100, D = 500, M = 1000.

Zápis: Sprava doľava. Výnimka: Ak zapíšeme číslice I, X, C pred väčšiu číslicu, potom menšiu od väčšej odčítame.

Napr: MMXMIV = 1000 + 1000 + (1000 - 10) + (5 - 1) = 2994

Číslice V, L, D môžu byť zapísané len raz a číslice I, X, C najviac trikrát za sebou. M sa môže opakovať ľubovoľne krát.

Príklad: Číslo (250)_{10} zobrazené v rímskej číselnej sústave je zapísané ako číslo CCXV, kde jednotlivé znaky odpovedajú hodnotám [(C)]_3 = 100, [(C)]_2 = 100,[(X)]_1 = 10, [(V)]_0 = 5.

Predhistória

Počítanie a počítače sú úzko prepojené s číslami a číselnými sústavami. Donedávna sa v Európe používali rímske číslice. Napr. číselná sústava používaná v Babylone (1900 to 180

  • 1969 - first computer networks
  • 1970 – UNIX
  • 1971 - First true microprocessor (Intel)
  • 1965 Objavená bola aj myš, ale začala sa používať až 1985.


Vlož tabuľku.