i, lub, nie Cegieªki buduj ce wspóªczesne procesory. Piotr Fulma«ski 5 kwietnia 2017

Podobne dokumenty
Algebra Boole'a i logika cyfrowa

x y x y x y x + y x y

MiASI. Modelowanie analityczne. Piotr Fulma«ski. 18 stycznia Wydziaª Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Šódzki, Polska

Arytmetyka liczb binarnych

Wst p do informatyki. Systemy liczbowe. Piotr Fulma«ski. 21 pa¹dziernika Wydziaª Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Šódzki, Polska

Informatyka, matematyka i sztuczki magiczne

Algebra Boole'a i logika cyfrowa

JAO - J zyki, Automaty i Obliczenia - Wykªad 1. JAO - J zyki, Automaty i Obliczenia - Wykªad 1

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Jak my±li czªowiek a jak my±li komputer

Macierze i Wyznaczniki

Maªgorzata Murat. Modele matematyczne.

Układy kombinacyjne 1

Architektura komputerów Wykład 2

Cyfrowe Ukªady Scalone

WSTĘP. Budowa bramki NAND TTL, ch-ka przełączania, schemat wewnętrzny, działanie 2

Logika binarna. Prawo łączności mówimy, że operator binarny * na zbiorze S jest łączny gdy (x * y) * z = x * (y * z) dla każdego x, y, z S.

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Wyra»enia logicznie równowa»ne

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

Metody dowodzenia twierdze«

Wektory w przestrzeni

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Przetwarzanie sygnaªów

Macierze i Wyznaczniki

Logika dla matematyków i informatyków Wykªad 1

Zbiory i odwzorowania

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych (I)

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 8 października 2018, M. A-B. Informatyka Stosowana Wykład 2 8 października 2018, M. A-B 1 / 41

Relacj binarn okre±lon w zbiorze X nazywamy podzbiór ϱ X X.

PRZYPOMNIENIE Ka»d przestrze«wektorow V, o wymiarze dim V = n < nad ciaªem F mo»na jednoznacznie odwzorowa na przestrze«f n n-ek uporz dkowanych:

Ciaªa i wielomiany. 1 Denicja ciaªa. Ciaªa i wielomiany 1

Elementy geometrii w przestrzeni R 3

Metodydowodzenia twierdzeń

Aplikacje bazodanowe. Laboratorium 1. Dawid Poªap Aplikacje bazodanowe - laboratorium 1 Luty, 22, / 37

Zdzisªaw Dzedzej, Katedra Analizy Nieliniowej pok. 611 Kontakt:

Automatyka Treść wykładów: Literatura. Wstęp. Sygnał analogowy a cyfrowy. Bieżące wiadomości:

Architektura komputerów ćwiczenia Bramki logiczne. Układy kombinacyjne. Kanoniczna postać dysjunkcyjna i koniunkcyjna.

Funkcje wielu zmiennych

KLASYCZNE ZDANIA KATEGORYCZNE. ogólne - orzekaj co± o wszystkich desygnatach podmiotu szczegóªowe - orzekaj co± o niektórych desygnatach podmiotu

Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

Wykªad 4. Funkcje wielu zmiennych.

Indeksowane rodziny zbiorów

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

Automatyzacja Ćwicz. 2 Teoria mnogości i algebra logiki Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

I. Podstawowe zagadnienia z teorii układów cyfrowych

Rzut oka na zagadnienia zwi zane z projektowaniem list rozkazów

ARYTMETYKA MODULARNA. Grzegorz Szkibiel. Wiosna 2014/15

Ekstremalnie fajne równania

Macierze. 1 Podstawowe denicje. 2 Rodzaje macierzy. Denicja

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

istnienie elementu neutralnego dodawania (zera): 0 K a K a + 0 = a, istnienie elementu neutralnego mno»enia (jedynki): 1 K a K a 1 = a,

Informacje pomocnicze

Ukªady Kombinacyjne - cz ± I

Podstawy modelowania w j zyku UML

WST P DO TEORII INFORMACJI I KODOWANIA. Grzegorz Szkibiel. Wiosna 2013/14

Matematyka dyskretna

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 4 PRZETWORNIKI AC/CA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

Wst p do informatyki. Systemy liczbowe. Piotr Fulma«ski. November 9, Wydziaª Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Šódzki, Polska

MiASI. Modelowanie integracji systemów. Piotr Fulma«ski. 26 stycznia Wydziaª Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Šódzki, Polska

Algebra Boole a i jej zastosowania

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 02 Perceptrony c.d. Maszyna liniowa.

Android. Podstawy tworzenia aplikacji. Piotr Fulma«ski. March 4, 2015

ARYTMETYKA MODULARNA. Grzegorz Szkibiel. Wiosna 2014/15

Podstawy logiki i teorii zbiorów wiczenia

Metody numeryczne i statystyka dla in»ynierów

Podstawy układów mikroelektronicznych

Listy Inne przykªady Rozwi zywanie problemów. Listy w Mathematice. Marcin Karcz. Wydziaª Matematyki, Fizyki i Informatyki.

PODSTAWY DZIAŁANIA UKŁADÓW CYFROWYCH

Przekroje Dedekinda 1

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Rachunek ró»niczkowy funkcji wielu zmiennych

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 02 Perceptrony c.d. Maszyna liniowa.

Liczby zmiennoprzecinkowe

INSTYTUT CYBERNETYKI TECHNICZNEJ POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ ZAKŁAD SZTUCZNEJ INTELIGENCJI I AUTOMATÓW

wiczenie 1 Podstawy j zyka Java. Instrukcje warunkowe

Automatyka Lab 1 Teoria mnogości i algebra logiki. Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Statystyka matematyczna - ZSTA LMO

WST P DO TEORII INFORMACJI I KODOWANIA. Grzegorz Szkibiel. Wiosna 2013/14

Minimalizacja form boolowskich

Funkcja Boolowska a kombinacyjny blok funkcjonalny

Dokªadny jak komputer

2 Podstawowe obiekty kombinatoryczne

Maszyny Turinga i problemy nierozstrzygalne. Maszyny Turinga i problemy nierozstrzygalne

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Algebra Boole a

A = n. 2. Ka»dy podzbiór zbioru sko«czonego jest zbiorem sko«czonym. Dowody tych twierdze«(elementarne, lecz nieco nu» ce) pominiemy.

MiASI. Modelowanie systemów informatycznych. Piotr Fulma«ski. 18 stycznia Wydziaª Matematyki i Informatyki, Uniwersytet Šódzki, Polska

Wykªad 7. Ekstrema lokalne funkcji dwóch zmiennych.

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

Rachunek caªkowy funkcji wielu zmiennych

Matematyka dyskretna dla informatyków

Przetwarzanie sygnaªów

Układy logiczne. Wstęp doinformatyki. Funkcje boolowskie (1854) Funkcje boolowskie. Operacje logiczne. Funkcja boolowska (przykład)

Uczenie Wielowarstwowych Sieci Neuronów o

Zadania z kolokwiów ze Wst pu do Informatyki. Semestr II.

Krótkie przypomnienie

Table of Contents. Table of Contents UniTrain-I Kursy UniTrain Kursy UniTrain: Technika cyfrowa. Lucas Nülle GmbH 1/7

Wielomiany. El»bieta Sadowska-Owczorz. 19 listopada 2018

1 Klasy. 1.1 Denicja klasy. 1.2 Skªadniki klasy.

Transkrypt:

i, lub, nie Cegieªki buduj ce wspóªczesne procesory. Piotr Fulma«ski Uniwersytet Šódzki, Wydziaª Matematyki i Informatyki UŠ piotr@fulmanski.pl http://fulmanski.pl/zajecia/prezentacje/festiwalnauki2017/festiwal_wmii_2017_ fulmanp.pdf 5 kwietnia 2017

Table of contents 1 Algebra Boole'a 2 Bramki 3 Liczby dwójkowe 4 Sumator 1-bitowy

Algebra Boole'a Denicja Niech b dzie dana szóstka uporz dkowana T = (B, AND, OR, NOT, 0, 1), gdzie B pewien zbiór, AND ( ) oraz OR (+) dwa binarne operatory (dziaªania) okre±lone na elementach zbioru B, NOT (linia nad symbolem, jak np. x) unarny operator (dziaªanie) okre±lone na elementach zbioru B, 0, 1 dwa wyró»nione elementy ze zbioru B.

Algebra Boole'a Denicja Dla dowolnych elementów a, b oraz c nale» cych do B okre±lamy nast puj cy zbiór aksjomatów A a + (b + c) = (a + b) + c a (b c) = (a b) c ª czno± a + b = b + a a b = b a przemienno± a + (a b) = a a (a + b) = a pochªanianie a + 0 = a a 1 = a identyczno± a + (b c) = (a + b) (a + c) a (b + c) = (a b) + (a c) rozdzielno± a + a = 1 a a = 0 dopeªnienie

Algebra Boole'a Konsekwencje twierdzenia Z podanych powy»ej aksomatów mo»na wyprowadzi wiele ró»nych twierdze«, z których jednym z najpowszechniej u»ywanych s prawa De Morgana x + y = x y x y = x + y

Algebra Boole'a Dwuelementowa algebra Boole'a Z informatycznego punktu widzenia istotna dla nas jest najprostsza algebra Boole'a, tzn. tak, w której zbiót B jest dwuelementowy a wi c skªada si tylko z elementów 0 i 1. Na podstawie podanych wcze±niej aksjomatów mo»na wyprowadzi zbiór reguª charakteryzuj cych operacje AND, OR oraz NOT. Zwykle reguªy te zapisujemy w postaci tzw. tabel prawdy a b AND(a, b) OR(a, b) NOT(a) 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0

Algebra Boole'a Dlaczego to nas interesuje? Algebra Boole'a ma zastosowania w logice, gdzie 0 mo»emy interpretowa jako FAŠSZ (FALSE), 1 za± jako PRAWD (TRUE). Dwuprzedmiotowa algebra Boole'a jest równie» wykorzystywana do projektowania obwodów w elektrotechnice. W takim przypadku 0 i 1 reprezentuj dwa ró»ne stany jednego bitu w obwodzie cyfrowym, zazwyczaj wysokie i niskie napi cie. Obwody s opisywane przez wyra»enia zawieraj ce zmienne, a dwa takie wyra»enia s równe, wtedy i tylko wtedy, gdy dla wszystkich warto±ci zmiennych, odpowiednie obwody generuj takie same sygnaªy wyj±ciowe. Ponadto, ka»dy mo»liwy zwi zek pomi dzy wej±ciem a wyj±ciem mo»e by modelowany przez odpowiednie wyra»enie boolowskie. To sprawia,»e algebra Boole'a jest idealnym narz dziem, które mo»emy wykorzysta podczas projektowania obwodów logicznych.

Bramki Cho funkcje logiczne AND, OR, NOT uwa»ane s za podstawowe, to w praktyce w informatyce wykorzystuje si tak»e, a cz sto przede wszystkim, inne tj. NAND, NOR, XOR. W elektronice powy»sze funkcje logiczne implementowane s za pomoc bramek Maj c okre±lony schemta logiczny (sposób poª czenia bramek ze sob ) bez trudu mo»na okre±li stan wyj± ukªadu w odpowiedzi na okre±lon kombinacj sygnaªow wej±ciowych.

Bramki Zwi zek wej±cia z wyj±ciem Przyjrzyjmy si jak reaguje ukªad nazywany komparatorem

Liczby dwójkowe

bit przeniesienia 1 0 0 1 1 0 + 1 + 0 + 1 + ===== ===== ===== ====== 0 1 1 10 Dodawanie liczb dwójkowych

Dodawanie liczb dwójkowych troch praktyki bit przeniesienia 1 0 0 1 1 0 + 1 + 0 + 1 + ===== ===== ===== ====== 0 1 1 10 11 1 11 1 01101100101100 6956 01100101101010 + 6506 + ================== ========= 11010010010110 13462

Sumator 1-bitowy Ukªad realizuj cy dodawanie dwóch cyfr dwójkowych na jednej pozycji w liczbie dwójkowej. c in x y value c out 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1

Sumator 1-bitowy Model dziaªania

Sumator 1-bitowy Schemat

Sumator 1-bitowy Symulacja

Sumator 1-bitowy Realny ukªad