Информатиката като наука за колекционните техники,подреждането и обработката на различни данни започва своето развитие в средата на ХХ век. Въпреки че някои историци смятат, че началото на формирането на компютърните науки е поставено още през 17 век, с изобретяването на първия механичен калкулатор, повечето го свързват с ерата на по-напредналите компютърни технологии. През 40-те години на 20-ти век, с появата на първите компютри, информатиката получава нов тласък в развитието.
Предмет на компютърни науки
Това беше с появата на първите компютриимаше нужда от разработване на нови методи за систематизиране, изчисляване и обработка на големи количества данни, както и от разработване на алгоритми, които биха направили възможно използването на пълния потенциал на новите компютри. Информатиката получи статут на независима научна дисциплина и премина от равнината на математическите изчисления към изучаването на изчисленията като цяло.
Цялата съвременна компютърна наука се основава налогически операции. Те могат да бъдат наречени основен компонент. При програмирането на компютърни системи понятието логическа операция е вид действие, след изпълнението на което се генерира нова концепция или значение, което се формира на базата на вече съществуващи понятия. Наборът от такива действия може да варира в зависимост от процесорния елемент, който трябва да изпълнява командите. Има обаче някои операции, които са общи за почти всички съществуващи системи. Това са операции, които работят със съдържанието на самите стойности, например отрицание, или такива, които променят количествените характеристики на дадена концепция - събиране, изваждане, умножение, деление.
Видове булеви операнди
Тъй като алгебрата на логиката предполага работа върхуабстрактни понятия, след това обобщените типове данни действат като операнди на всички логически операции. Класическите елементи, с които работи предложната алгебра, са предложения, неверни или верни. В електрониката и програмирането булевите променливи true и false или целочислените стойности 1 (true) и 0 (false) се използват за описване на тези термини. Комбинацията от тези стойности, колкото и невероятно да звучи, е свързана с работата на най-сложните и мащабни системи. Всички програмни кодове, които се изпълняват в компютър или цифрово устройство, се преобразуват динамично в последователност от единици и нули - универсален код, който може да бъде обработен от всеки процесор.
Видове логически операции
Както бе споменато по-рано, в класическияБулева алгебра, има 2 типа функции. Основните логически операции върху двоични типове данни са действия, които засягат самия оператор (унарна или унарна операция). Това включва и операции, които генерират нови изрази въз основа на съществуващи стойности (двоични операции или двуместни). Редът на логическите операции е същият, както при извършване на всякакви математически изчисления: отляво надясно, включително скоби.
Най-простият и един от най-известнитеБулевата логическа функция е отрицателната функция. Тази най-проста логическа операция е противоположна на входния операнд. В електрониката това действие понякога се нарича и инверсия. Например, ако обърнете преценката „true“, резултатът е „false“. Обратно, отричането на стойността „false“ ще доведе до стойността „true“. Подобна логична операция при програмирането много често се използва за разклоняване на алгоритми и реализиране на "избора" на следващия набор от инструкции въз основа на вече налични резултати или променени условия.
Двоични операции
В програмирането и компютърните науки се използваограничен набор от двоични (двоични) операции. Те получават името си от латинската дума bi, което означава „две“, и са вид функция, която приема два аргумента като вход и в резултат връща една нова стойност. Таблиците на истината се използват за описание на всички функции на булева алгебра.
За какво са необходими
Тази система е съставена за конкретнаброя на входните операнди и описва всички получени стойности, които дадена логическа операция може да върне за даден набор от входни параметри.
Най-често използваните функции в компютърните науки и изчисленията са операциите на логическо събиране (дизюнкция) и логическо умножение (конюнкция).
Съчетание
Логическата операция И е функция по изборнай-малкият от два или n входни операнда. На входа тази функция може да има две (двоична функция), три стойности (тройка) или неограничен брой операнди (n-арна операция). Когато се оценява резултатът от функцията, това ще бъде най-малката от предоставените входни стойности.
Аналог в обикновената алгебра е функциятаумножение. Следователно операцията за свързване често се нарича логическо умножение. Когато пишете функция, знакът е или знакът за умножение (точка), или амперсантът. Ако компилирате таблица на истината за тази функция, ще видите, че функцията приема стойността "true" или 1, само ако всички входни операнди са истина. Ако поне един от входните параметри е равен на нула или стойността е "false", резултатът от функцията също ще бъде "false".
Това отразява аналогията с аритметичното умножение:умножаването на произволен брой и набор от числа по 0 винаги ще върне 0. Тази логическа операция е комутативна: редът, в който получава входните параметри, няма да повлияе на крайния резултат от изчислението.
Друго свойство на тази функция еасоциативност или комбинация. Това свойство прави възможно игнорирането на реда на изчисление при изчисляване на последователност от двоични операции. Следователно за 3 или повече операции на последователно логическо умножение не е необходимо да се вземат предвид скобите. При програмирането тази функция често се използва, за да се гарантира, че конкретни команди се изпълняват само когато са изпълнени набор от определени условия.
Дизюнкция
Логическа операция "ИЛИ" - вид логическа функция,което е аналог на алгебричното събиране. Другите имена на тази функция са логично добавяне, дизюнкция. Подобно на операцията за логическо умножение, дизюнкцията може да бъде двоична (изчислява стойност въз основа на два аргумента), тройна или n-арна.
Таблица на истината за дадена логическа операцияе един вид алтернатива на конюнкцията. Логическата операция ИЛИ изчислява максималния резултат сред предоставените аргументи. Дизюнкцията приема стойността „false“ на изхода или 0, само ако всички входни параметри идват със стойности 0 („false“). Във всеки друг случай изходът ще бъде "вярно" или 1. За да напишете тази функция, най-често се използва математическият знак на добавяне ("плюс") или две вертикални ивици. Вторият вариант е често срещан в повечето езици за програмиране и е за предпочитане, защото ви позволява ясно да отделите логическа операция от аритметична.
Общи свойства на логическите операции
Основни логически операции, независимо дали са унарни,бинарни, тройни или други функции са обект на определени правила и свойства, които описват тяхното поведение. Едно от тези основни свойства, които притежават гореописаните логически функции, е комутативността.
Това свойство гарантира, че пермутациятаместа на операнди, стойността на функцията няма да се промени. Не всички операции имат това свойство. За разлика от конюнкцията и дизюнкцията, които отговарят на изискванията за комутативност, функцията за умножение на матрицата не е такава и пермутацията на факторите в тази операция ще доведе до промяна в резултата, както и до степенуване.
Допълнителен аспект
Друго важно свойство, което често се използва в електрониката и схемите, е подчиняването на двойки логически операции на законите на Де Морган.
Тези закони свързват двойки логически операции сизползвайки функцията за логическо отрицание, т.е. те ви позволяват да изразите една логическа операция, използвайки друга. Например, функцията на отрицание на конюнкция може да бъде изразена с помощта на дизюнкция на отрицания на отделни операнди. С помощта на тези закони логическите операции „И“, „ИЛИ“ могат да бъдат взаимно изразени и изпълнени с минимални хардуерни разходи. Това свойство е изключително полезно в схемите, тъй като спестява ресурси при изчисляване и формиране на микросхеми.
