PODSTAWY INFORMATYKI. Informatyka? - definicja

Podobne dokumenty
Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 1 WSTĘP DO INFORMATYKI

Techniki multimedialne

12. Wprowadzenie Sygnały techniki cyfrowej Systemy liczbowe. Matematyka: Elektronika:

Pracownia Komputerowa wykład V

Arytmetyka komputera. Na podstawie podręcznika Urządzenia techniki komputerowej Tomasza Marciniuka. Opracował: Kamil Kowalski klasa III TI

Dla człowieka naturalnym sposobem liczenia jest korzystanie z systemu dziesiętnego, dla komputera natomiast korzystanie z zapisu dwójkowego

Systemy zapisu liczb.

Systemy liczenia. 333= 3*100+3*10+3*1

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

Informatyka kodowanie liczb. dr hab. inż. Mikołaj Morzy

Architektura systemów komputerowych Laboratorium 5 Kodowanie liczb i tekstów

Technologie Informacyjne

INFORMATYKA. Zajęcia organizacyjne. Arytmetyka komputerowa.

Języki i metodyka programowania. Reprezentacja danych w systemach komputerowych

Pracownia Komputerowa wyk ad VII

Zapis liczb binarnych ze znakiem

ARCHITEKRURA KOMPUTERÓW Kodowanie liczb ze znakiem

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 2 WSTĘP DO INFORMATYKI

L6.1 Systemy liczenia stosowane w informatyce

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

Kodowanie informacji. Przygotował: Ryszard Kijanka

Pracownia Komputerowa wyk ad V

Pracownia Komputerowa wykład IV

Teoretyczne Podstawy Informatyki

Podstawy Informatyki. Inżynieria Ciepła, I rok. Wykład 5 Liczby w komputerze

SYSTEMY LICZBOWE. SYSTEMY POZYCYJNE: dziesiętny (arabski): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 rzymski: I, II, III, V, C, M

Architektura komputerów

Pracownia Komputerowa wykład VI

Wstęp do Informatyki

ARYTMETYKA BINARNA. Dziesiątkowy system pozycyjny nie jest jedynym sposobem kodowania liczb z jakim mamy na co dzień do czynienia.

Pracownia Komputerowa wyk ad IV

Kod U2 Opracował: Andrzej Nowak

Systemy liczbowe. 1. Przedstawić w postaci sumy wag poszczególnych cyfr liczbę rzeczywistą R = (10).

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Zapis liczb. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

Podstawy Informatyki dla Nauczyciela

Kod uzupełnień do dwóch jest najczęściej stosowanym systemem zapisu liczb ujemnych wśród systemów binarnych.

kodowanie informacji Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Znaki w tym systemie odpowiadają następującym liczbom: I=1, V=5, X=10, L=50, C=100, D=500, M=1000

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów. Kodowanie informacji System komputerowy

Jednostki informacji. Bajt moŝna podzielić na dwie połówki 4-bitowe nazywane tetradami (ang. nibbles).

Cyfrowy zapis informacji. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

Pracownia Komputerowa wyk ad VI

Kodowanie liczb całkowitych w systemach komputerowych

System Liczbowe. Szesnastkowy ( heksadecymalny)

1259 (10) = 1 * * * * 100 = 1 * * * *1

Jednostki miar stosowane w sieciach komputerowych. mgr inż. Krzysztof Szałajko

Architektura komputerów

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

Podstawy informatyki. Reprezentacja danych w systemach cyfrowych

Zestaw 3. - Zapis liczb binarnych ze znakiem 1

Liczby rzeczywiste są reprezentowane w komputerze przez liczby zmiennopozycyjne. Liczbę k można przedstawid w postaci:

Arytmetyka komputera

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki dla I roku BO. Piotr Mika

System liczbowy jest zbiorem reguł określających jednolity sposób zapisu i nazewnictwa liczb.

RODZAJE INFORMACJI. Informacje analogowe. Informacje cyfrowe. U(t) U(t) Umax. Umax. R=(0,Umax) nieskończony zbiór możliwych wartości. Umax.

ARCHITEKTURA KOMPUTERÓW Systemy liczbowe

DZIESIĘTNY SYSTEM LICZBOWY

Arytmetyka binarna - wykład 6

1. Operacje logiczne A B A OR B

Architektura komputerów

Systemy liczbowe używane w technice komputerowej

Kod znak-moduł. Wartość liczby wynosi. Reprezentacja liczb w kodzie ZM w 8-bitowym formacie:

Podstawy Informatyki. Metalurgia, I rok. Wykład 3 Liczby w komputerze

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

Systemy kodowania. Jolanta Bachan

Systemy liczbowe. Bibliografia: Urządzenia techniki komputerowej, K. Wojtuszkiewicz

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki. Piotr Mika

Technika Cyfrowa i Mikroprocesorowa

Pracownia komputerowa. Dariusz Wardecki, wyk. V

Systemy liczbowe Plan zaję ć

Systemy liczbowe. 1. System liczbowy dziesiętny

Wprowadzenie do informatyki - ć wiczenia

4 Standardy reprezentacji znaków. 5 Przechowywanie danych w pamięci. 6 Literatura

Metoda znak-moduł (ZM)

SYSTEMY LICZBOWE 275,538 =

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Wstęp do informatyki- wykład 1

Kodowanie informacji. Kody liczbowe

Podstawy Informatyki

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 1 WSTĘP DO INFORMATYKI

Cel wykładu. Cel wykładu. Cel wykładu, cd. Cel wykładu, cd. Cel wykładu, cd. Z. Postawa, "Podstawy Informatyki II" Strona: 1 z 6

Plan wyk ladu. Kodowanie informacji. Systemy addytywne. Definicja i klasyfikacja. Systemy liczbowe. prof. dr hab. inż.

Technologie informacyjne - wykład 1 -

Pracownia komputerowa. Dariusz Wardecki, wyk. VIII

SYSTEMY LICZBOWE. Zapis w systemie dziesiętnym

Wstęp do informatyki- wykład 1 Systemy liczbowe

Wstęp do programowania. Reprezentacje liczb. Liczby naturalne, całkowite i rzeczywiste w układzie binarnym

Jednostki informacji - bit. Kodowanie znaków: ASCII, ISO 8859, Unicode liczb: NKB (BCN), U2, BCD. Liczby zmiennoprzecinkowe standard IEEE 754

Samodzielnie wykonaj następujące operacje: 13 / 2 = 30 / 5 = 73 / 15 = 15 / 23 = 13 % 2 = 30 % 5 = 73 % 15 = 15 % 23 =

Czynnik, któremu człowiek może przypisać określony sens (znaczenie) w celu wykorzystania do różnych celów. Wszystko to, co może być zużytkowane do

Podstawy Systemów Liczbowych

Komputerowa reprezentacja znaków i liczb. dr inż. Izabela Szczęch Politechnika Poznańska Podstawy informatyki

Arytmetyka liczb binarnych

DYDAKTYKA ZAGADNIENIA CYFROWE ZAGADNIENIA CYFROWE

Podstawy Informatyki

Transkrypt:

PODSTAWY INFORMATYKI Informatyka? - definicja Definicja opracowana przez ACM (Association for Computing Machinery) w 1989 roku: Informatyka to systematyczne badanie procesów algorytmicznych, które charakteryzują i przetwarzają informację, teoria, analiza, projektowanie, badanie efektywności, implementacja i zastosowania procesów algorytmicznych. Podstawowe pytanie informatyki to: co można (efektywnie) zalgorytmizować? 1

Informatyka? - definicja Definicja (Wikipedia Wolna Encyklopedia): Informatyka to dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem informacji - w tym technologiami przetwarzania informacji oraz technologiami wytwarzania systemów przetwarzających informacje. Pierwotnie dziedzina matematyki, w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat stała się osobną dyscypliną wiedzy. Dyscyplina, która tworzy podstawy naukowe zagadnień: Architektura komputerów Przetwarzanie informacji INFORMATYKA Programowanie komputerów Algorytmy...... Sieci komputerowe 2

Organizacje informatyków ACM - Association for Computing Machinery (Stowarzyszenie Sprzętu Komputerowego), organizacja grupująca profesjonalistów informatycznych. Założona w 1947 roku na Uniwersytecie Columbia w Nowym Jorku. Liczy ok. 70.000 członków. Zajmuje się wszechstronną działalnością na rzecz rozwoju informatyki, m.in. wspiera rozwój nauk informatycznych i techniki komputerowych, organizuje światowe konferencje. Znana także z przyznawania od 1966 r. dorocznych nagród Turinga (100 tys. USD) za wybitne osiągnięcia w dziedzinie informatyki. Nagroda jest traktowana jako Nobel branży komputerowej. Organizacje informatyków IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników). największe stowarzyszenie zawodowe na świecie, organizacja typu non-profit skupiająca profesjonalistów. Jednym z podstawowych jej zadań jest ustalanie standardów konstrukcji, pomiarów itp. dla urządzeń elektronicznych, w tym standardów dla urządzeń i formatów komputerowych. organizacja powstała w 1963 r. ASIS - American Society for Information Science, (Stowarzyszenie nauk informacyjnych), skupia specjalistów informacji profesjonalnej, poszukuje nowych teorii, technik i technologii zdobywania informacji. 3

Organizacje informatyków PIIiT - Polska Izba Informatyki i Telekomunikacji organizacja samorządu gospodarczego, istnieje od 1993 roku. zrzesza, na zasadzie dobrowolności, podmioty gospodarcze prowadzące działalność w przemyśle teleinformatycznym telekomunikacji i informatyki. do Izby należy ponad 150 firm. PTI Polskie Towarzystwo Informatyczne założone w 1981 r., organizacja non-profit, dążąca do udoskonalania oraz promowania wysokiej jakości standardów w zawodzie informatyka. Jednostki informacji Najmniejszą jednostką informacji jest 1 bit. Bit przyjmuje wartość 0 lub 1: (2 znaki) 1 bajt (ang. byte) = 8 bitów 1 słowo (ang. word) = 2 bajty (16 bitów) 1 dwusłowo = 4 bajty (32 bity) 2 bity: 00, 01, 10, 11 (rozróżniają 4 znaki) 3 bity: 000, 001,..., 111 (rozróżniają 8 znaków) 4 bity: 0000,..., 1111 (rozróżniają 16 znaków) 8 bitów pozwala odróżnić 256 znaków (2 8 ) 4

Jednostki informacji 1 kbajt [KB] = 1024 bajty = 2 10 bajta 1 megabajt [MB] = 1024 KB = 2 20 bajtów 1 gigabajt [GB] = 1024 MB = 2 30 bajtów 1 terabajt [TB] = 1024 GB = 2 40 bajtów 1 petabajt [PB] = 1024 TB = 2 50 bajtów B i b Dwie ważne literki B=bajty, KB=kilobajty, MB=megabajty, GB=gigabajty b=bity, Kb=kilobity, Mb-megabity... Reprezentacja informacji w komputerze Pozycyjne i niepozycyjne systemy liczenia zapis niepozycyjny (liczby rzymskie) zapis pozycyjny - o znaczeniu cyfry w zapisie liczby świadczy jej pozycja Pozycyjne systemy liczenia system dziesiętny system dwójkowy system ósemkowy system szesnastkowy 5

Cechy systemu pozycyjnego Stosuje się ograniczoną liczbę cyfr, które posiadają kolejne wartości 0,1,2,... Pomimo tego, system pozycyjny nie jest w żaden sposób ograniczony co do wielkości zapisywanych liczb. Każdy system pozycyjny ma przypisaną pewną wartość charakterystyczną, którą nazywamy podstawą systemu. Liczba cyfr jest równa wartości podstawy (np. w systemie dwójkowym są dwie cyfry {0, 1}. Cechy systemu pozycyjnego Wartość cyfry w zapisie zależy od jej pozycji, stąd pochodzi nazwa "system pozycyjny". Każda pozycja ma przypisaną wagę. Wagi pozycji są równe kolejnym potęgom podstawy systemu liczonym od strony prawej. Wartość liczby w zapisie pozycyjnym obliczamy jako sumę iloczynów cyfr przez wagi swoich pozycji. 6

System pozycyjny Rozważmy pewien system pozycyjny o dowolnej podstawie p, p > 1. W systemie tym mamy p cyfr, które oznaczymy literką c. Zapiszmy pewną liczbę za pomocą n cyfr: c n-1 c n-2...c 2 c 1 c 0. waga pozycji p n-1 p n-2...p 2 p 1 p 0 cyfra c n-1 c n-2...c 2 c 1 c 0 = c 0 p 0 +c 1 p 1 +c 2 p 2 +...+c n-2 p n-2 +c n-1 p n-1 c n 1 cn 2... c2c1c0 = n 1 i= 0 c i p i System dwójkowy p = 2, zbiór cyfr c - {0,1} c Wartość liczby całkowitej w zapisie dwójkowym obliczamy według wzoru podstawowego: n 1 c n 2... c c 1 0 = c = 0 n 1 i= 0 2 0 c 2 i + c i 1 2 1 +... + c n 2 2 n 2 + c n 1 2 n 1 n liczba cyfr, które w systemie dwójkowym nazywamy bitami = 7

System dwójkowy - przykład 1011 = 0 1 2 3 ( 2) = 1 2 + 1 2 + 0 2 + 1 2 11(10) 8 4 2 1 2 3 2 2 2 1 2 0 1 0 1 1 Waga pozycji Cyfra Liczenie i dodawanie 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10 Klucz do sukcesu! 1 1 1 0 0 1 1 + 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 + 0 0 1 1 0 1 1 0 8

L. dziesiętne - > L. dwójkowe 76 (10) =? (2) 76 : 2 = 38, reszta 0 38 : 2 = 19, reszta 0 19 : 2 = 9, reszta 1 9 : 2 = 4, reszta 1 4 : 2 = 2, reszta 0 2 : 2 = 1, reszta 0 1 : 2 = 0, reszta 1 0 : 2 = 0, reszta 0 0 1 0 0 1 1 0 0 System szesnastkowy p = 16, c - {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F} hex bin hex bin 0 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111 10,11,12,13,14,15 (dziesiętnie) Przykład: 7 (16) = 0111 (2) A (16) = 1010 (2) 9

System szesnastkowy 1101 0111 1011 0101 0101 1101 (2) =? (16) 1101 D 0111 7 1011 B 0101 5 0101 5 1101 D 110101111011010101011101 (2) = D7B55D (16) A68F27 (16) =? (2) A 1010 6 0110 8 1000 F 1111 2 0010 7 0111 A68F27 (16) = 101001101000111100100111 (2) L.dziesiętne -> L.szesnastkowe 48 (10) =? (16) 48 : 16 = 3, reszta 0 3 : 16 = 0, reszta 3 15268 (10) =? (16) 3 0 15268 : 16 = 954, reszta 4 954 : 16 = 59, reszta 10 (A) 59 : 16 = 3, reszta 11 (B) 3 : 16 = 0, reszta 3 3 B A 4 10

Liczby ze znakiem i bez znaku 9 (10) = 1001 (2) Przetwarzanie w komputerze oparte na bitach 0 lub 1-10 (10) =? (2) W systemie dziesiętnym możemy posługiwać się znakiem + lub - Liczby ze znakiem i bez znaku Liczby dwójkowe mogą mieć znak lub nie. Wartość ze znakiem jest używana, jeśli operacja matematyczna jest wykonywana na liczbie ujemnej. Decyduje najwyższy bit: wartość 1 oznacza liczbę ujemną wartość 0 oznacza liczbę dodatnią 11

Liczby ze znakiem i bez znaku Dwa główne sposoby kodowania liczb ze znakiem: kod ZNAK-MODUŁ kod Uzupełnienia dwójkowego (U2) Uzupełnienie dwójkowe Należy rozpatrzyć dwa przypadki: 1. Liczba jest dodatnia - znajdujemy jej przedstawienie binarne i uzupełniamy zerami do przyjętego formatu. Przykład: Zapisać wartość 3 (10) w kodzie U2 format 4-bitowy: 3 (10) = 11 (2) Ponieważ format ma 4 bity, to dopisujemy na początku dwie cyfry 0 i otrzymujemy liczbę dodatnią w kodzie U2: 3 (10) = 0011 (U2) 12

Uzupełnienie dwójkowe 2. Liczba jest ujemna (sposób I). W tym przypadku bit znaku (pozycja o wadze -2 n-1 ) musi mieć wartość 1. Należy znaleźć taką wartość, która dodana do wagi bitu znaku da nam liczbę kodowaną. Wartość tę kodujemy na pozostałych bitach. Przykład: Zapisać wartość -3 (10) w 4-bitowym kodzie U2: Bit znaku ma wartość -2 3 = -8, czyli aby otrzymać -3 należy dodać liczbę 5, którą kodujemy na pozostałych bitach: -8 + 5 = -3 1 1 0 1 (U2) = -3 (10) Uzupełnienie dwójkowe 2. Liczba jest ujemna (sposób II). Można również znaleźć przedstawienie modułu tej liczby, a następnie wyliczyć wartość przeciwną w kodzie U2: Zamienić wszystkie bity liczby na przeciwne, tzn. 1 na 0 i 0 na 1 Do tak otrzymanej liczby dodać wartość 1 Przykład: Zapisać wartość -3 (10) w 4-bitowym kodzie U2: 3 (10) = 11 (2) Uzupełniamy do 4 bitów: 3 (10) = 0011 (U2) Zamieniamy bity: 1100 (U2) + 1 Otrzymujemy: 1101 (U2) = -3 (10) 13

Przykład Konwersja liczby dwójkowej ze znakiem na liczbę dziesiętną: 11111111 (2) Odwrócenie bitów: 00000000 Ale bit znaku ustawiony na 1, czyli liczba ujemna: -1 (10) + 1 00000001 Wartość bez znaku = 1 (10) 11111111 (2) = -1 (10) Przykład Konwersja liczby dwójkowej ze znakiem na liczbę dziesiętną: 11101100 (2) Odwrócenie bitów: 00010011 + 1 Ale bit znaku ustawiony na 1, czyli liczba ujemna: -20 (10) 16 8 4 2 1 00010100 Wartość bez znaku = 20 (10) 11101100 (2) = -20 (10) 14

Przykład Konwersja liczby szesnastkowej (9Bh = 9B (16) ) ze znakiem na liczbę dziesiętną: 9Bh Odwrócenie bitów: Ale bit znaku ustawiony na 1, czyli liczba ujemna: -101 (10) 10011011 (2) 01100100 = 64h + 1 64 32 16 8 4 2 1 01100101 = 65h Wartość bez znaku = 101 (10) Przykład Uzupełnienie dwójkowe liczby szesnastkowej (9Bh): Uzupełnienie jedynkowe: 15 9 = 6 15 B = 4 Otrzymaliśmy: 64h Uzupełnienie dwójkowe, czyli dodajemy 1 do wyniku: 64h + 1= 65h 15

Przykład Uzupełnienie dwójkowe liczby szesnastkowej (6A295CD4h): Uzupełnienie jedynkowe: 15 6 = 9... 15 4 = B Otrzymaliśmy: 95D6A32Bh Uzupełnienie dwójkowe, czyli dodajemy 1 do wyniku: 95D6A32Bh + 1 = 95D6A32Ch Odejmowanie liczb dwójkowych Liczbę odejmowaną należy przekonwertować na postać uzupełnienia dwójkowego. Przykład: 00011100b 00010000b =?b 28 (10) 00011100 + -16 (10) + 11110000 12 (10) 00001100 Uzupełnienie dwójkowe W systemie dziesiętnym: 28 16 = 12 16

Odejmowanie liczb szesnastkowych bez konieczności przekształcania na format uzupełnienia dwójkowego Przykład: -1 3 E 6 2h - 0 0 0 9h 3 E 5 9h W systemie szesnastkowym pożyczka oznacza użycie wartości 16! Kod BCD ang. Binary Coded Decimal (Liczby dziesiętne zakodowane binarnie). W systemie tym nie koduje się wartości binarnej liczby, tylko jej poszczególne cyfry dziesiętne. Każdą cyfrę dziesiętną przedstawia się za pomocą 4 bitów według tabeli kodu BCD. cyfra BCD 0 0000 (2) 1 0001 (2) 2 0010 (2) 3 0011 (2) 4 0100 (2) 5 0101 (2) 6 0110 (2) 7 0111 (2) 8 1000 (2) 9 1001 (2) 17

Przykład: Kod BCD 9234 (10) = 1001 0010 0011 0100 = 1001001000110100 (BCD) 10000110000001110001 (BCD) = =1000 0110 0000 0111 0001 = 86071 (10) Liczba zapisana w kodzie BCD po zamianie na system szesnastkowy da się bezpośrednio odczytać jako liczba dziesiętna. Jest to bardzo miła cecha liczb BCD, z której często korzystają programiści pracujący z takimi liczbami. Reprezentacja informacji w komputerze ASCII (American Standard Code for Information Interchange) kod przyporządkowujący liczby z zakresu 0-127 literom alfabetu angielskiego, cyfrom, znakom przestankowym, symbolom i poleceniom sterującym. Z racji tego, że kod ASCII jest 7-bitowy, a większość komputerów operuje na 8-bitowych bajtach, powstało wiele różnych rozszerzeń kodu ASCII zagospodarowujących ósmy bit (np. norma ISO 8859). 18

ASCII Dec Hex Znak Dec Hex Znak Dec Hex Znak 32 20 Spacja 64 40 @ 96 60 ` 33 21! 65 41 A 97 61 a 34 22 " 66 42 B 98 62 b 35 23 # 67 43 C 99 63 c 36 24 $ 68 44 D 100 64 d 37 25 % 69 45 E 101 65 e 38 26 & 70 46 F 102 66 f 39 27 ' 71 47 G 103 67 g 40 28 ( 72 48 H 104 68 h 41 29 ) 73 49 I 105 69 i Reprezentacja informacji w komputerze Unicode zestaw znaków mający w zamierzeniu obejmować wszystkie pisma używane na świecie. Definiują go dwa standardy: Unicode oraz ISO 10646. Znaki obu standardów są identyczne. Różnią się m.in. określeniem sposobu składu. Standard Unicode nie obejmuje sposobów kodowania znaków. Jest kilka metod kodowania: UCS-4 (Universal Character Set) UTF-8 (Unicode Transformation Format) 19

Dziękuję za uwagę 20