Informatica als wetenschap van verzameltechnieken,ordening en verwerking van verschillende gegevens begint zijn ontwikkeling in het midden van de twintigste eeuw. Hoewel sommige historici geloven dat het begin van de vorming van de informatica in de 17e eeuw plaatsvond, met de uitvinding van de eerste mechanische rekenmachine, associëren de meesten deze met het tijdperk van meer geavanceerde computertechnologie. In de jaren 40 van de 20e eeuw, met de komst van de eerste computers, kreeg de informatica een nieuwe impuls in de ontwikkeling.
Studieonderwerp informatica
Het was met de komst van de eerste computerser was behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe methoden voor systematisering, berekening en verwerking van grote hoeveelheden gegevens, evenals aan de ontwikkeling van algoritmen die het mogelijk zouden maken om het volledige potentieel van nieuwe computers te benutten. De informatica kreeg de status van een onafhankelijke wetenschappelijke discipline en verschoof van het vlak van wiskundige berekeningen naar de studie van berekeningen in het algemeen.
Alle moderne informatica is gebaseerd oplogische operaties. Ze kunnen een fundamenteel onderdeel worden genoemd. Bij het programmeren van computersystemen is het concept van een logische operatie een soort handeling, waarna na uitvoering een nieuw concept of betekenis wordt gegenereerd, die wordt gevormd op basis van reeds bestaande concepten. De reeks van dergelijke acties kan variëren afhankelijk van het processorelement dat de opdrachten moet uitvoeren. Er zijn echter enkele bewerkingen die gemeenschappelijk zijn voor bijna alle bestaande systemen. Dit zijn bewerkingen die werken met de inhoud van de waarden zelf, bijvoorbeeld ontkenning, of bewerkingen die de kwantitatieve kenmerken van een concept veranderen - optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen.
Soorten Booleaanse operanden
Aangezien de algebra van de logica inhoudt dat we moeten werken aanabstracte concepten, dan fungeren gegeneraliseerde gegevenstypen als operanden van alle logische bewerkingen. De klassieke elementen waarmee propositiealgebra werkt, zijn proposities, onwaar of waar. In elektronica en programmeren worden de Booleaanse variabelen true en false, of de integer-waarden 1 (true) en 0 (false), gebruikt om deze termen te beschrijven. De combinatie van deze waarden, hoe ongelooflijk het ook mag klinken, is verbonden met het werk van de meest complexe en grootschalige systemen. Alle programmacode die in een computer of een digitaal apparaat wordt uitgevoerd, wordt dynamisch vertaald in een reeks van enen en nullen - een universele code die door elke processor kan worden verwerkt.
Soorten logische bewerkingen
Zoals eerder vermeld, in de klassiekerBooleaanse algebra, er zijn 2 soorten functies. Logische basisbewerkingen op binaire gegevenstypen zijn acties die de instructie zelf beïnvloeden (unaire of unaire bewerking). Hieronder vallen ook operaties die nieuwe statements genereren op basis van bestaande waarden (binaire operaties, of two-place). De volgorde van logische bewerkingen is hetzelfde als bij het uitvoeren van wiskundige berekeningen: van links naar rechts, inclusief haakjes.
De meest eenvoudige en een van de meest bekendeBooleaanse logische functie is de ontkenningsfunctie. Deze eenvoudigste logische bewerking is het tegenovergestelde van de invoeroperand. In de elektronica wordt deze actie ook wel inversie genoemd. Als u bijvoorbeeld het oordeel 'waar' omkeert, is het resultaat 'onwaar'. Omgekeerd zal het negeren van de waarde "false" resulteren in de waarde "true". Een dergelijke logische bewerking bij het programmeren wordt heel vaak gebruikt voor vertakkingsalgoritmen en het implementeren van een "selectie" van een volgende reeks instructies op basis van reeds beschikbare resultaten of gewijzigde omstandigheden.
Binaire bewerkingen
In programmeren en informatica wordt het gebruiktbeperkte reeks binaire (binaire) bewerkingen. Ze ontlenen hun naam aan het Latijnse woord bi, wat 'twee' betekent, en zijn een soort functie die twee argumenten als invoer nodig heeft en als resultaat één nieuwe waarde retourneert. Waarheidstabellen worden gebruikt om alle functies van Booleaanse algebra te beschrijven.
Waar zijn ze voor nodig?
Dit systeem is samengesteld voor een specifiekehet aantal invoeroperanden en beschrijft alle resulterende waarden die een bepaalde logische bewerking kan retourneren voor een bepaalde set invoerparameters.
De meest gebruikte functies in de informatica en informatica zijn bewerkingen voor logische optelling (disjunctie) en logische vermenigvuldiging (conjunctie).
Conjunctie
De logische AND-bewerking is een functie naar keuzede kleinste van twee of n invoeroperanden. Aan de ingang kan deze functie twee (binaire functie), drie waarden (ternair), of een onbeperkt aantal operanden (n-aire bewerking) hebben. Bij het evalueren van het resultaat van de functie zal dit de kleinste van de opgegeven invoerwaarden zijn.
Een analoog in de gewone algebra is de functievermenigvuldiging. Daarom wordt de conjunctiebewerking vaak logische vermenigvuldiging genoemd. Bij het schrijven van een functie is het teken ofwel het vermenigvuldigingsteken (punt) of de ampersant. Als je een waarheidstabel voor deze functie compileert, zul je zien dat de functie alleen de waarde "true" of 1 aanneemt als alle invoeroperanden waar zijn. Als ten minste één van de invoerparameters gelijk is aan nul, of als de waarde "false" is, dan zal het resultaat van de functie ook "false" zijn.
Dit weerspiegelt de analogie met rekenkundige vermenigvuldiging:het vermenigvuldigen van een willekeurig getal en een reeks getallen met 0 levert altijd 0 op. Deze logische bewerking is commutatief: de volgorde waarin de invoerparameters worden ontvangen, heeft geen invloed op het uiteindelijke resultaat van de berekening.
Een andere eigenschap van deze functie is:associativiteit, of combinatie. Deze eigenschap maakt het mogelijk om de volgorde van berekening te negeren bij het berekenen van een reeks binaire bewerkingen. Daarom is het voor 3 of meer opeenvolgende logische vermenigvuldigingsbewerkingen niet nodig om haakjes in aanmerking te nemen. Bij het programmeren wordt deze functie vaak gebruikt om ervoor te zorgen dat specifieke opdrachten alleen worden uitgevoerd als aan een reeks bepaalde voorwaarden is voldaan.
disjunctie
Logische bewerking "OF" - een soort Booleaanse functie,wat analoog is aan algebraïsche optelling. Andere namen voor deze functie zijn logische optelling, disjunctie. Net als een logische vermenigvuldigingsbewerking, kan een disjunctie binair zijn (bereken een waarde op basis van twee argumenten), ternair of n-air.
Waarheidstabel voor een bepaalde logische bewerkingis een soort alternatief voor conjunctie. De logische OF-bewerking berekent het maximale resultaat onder de opgegeven argumenten. Disjunctie neemt de waarde "false" aan de uitgang, of 0 alleen als alle invoerparameters komen met waarden van 0 ("false"). In elk ander geval zal de uitvoer "waar" of 1 zijn. Om deze functie te schrijven, wordt het wiskundige teken van optelling ("plus") of twee verticale strepen meestal gebruikt. De tweede optie is gebruikelijk in de meeste programmeertalen en heeft de voorkeur omdat u hiermee een logische bewerking duidelijk kunt scheiden van een rekenkundige.
Algemene eigenschappen van logische bewerkingen
Basis logische bewerkingen, hetzij unair,binaire, ternaire of andere functies zijn onderworpen aan bepaalde regels en eigenschappen die hun gedrag beschrijven. Een van zulke fundamentele eigenschappen die de hierboven beschreven logische functies hebben, is commutativiteit.
Deze eigenschap zorgt ervoor dat van een permutatieplaatsen van operanden, zal de waarde van de functie niet veranderen. Niet alle bewerkingen hebben deze eigenschap. In tegenstelling tot conjunctie en disjunctie, die voldoen aan de vereisten van commutativiteit, is de matrixvermenigvuldigingsfunctie niet zo, en permutatie van factoren in deze bewerking zal resulteren in een verandering in het resultaat, evenals in machtsverheffing.
Bijkomend aspect
Een andere belangrijke eigenschap die vaak wordt gebruikt in elektronica en circuits, is de ondergeschiktheid van paren logische bewerkingen aan de wetten van De Morgan.
Deze wetten verbinden paren van logische bewerkingen met:met behulp van de logische ontkenningsfunctie, dat wil zeggen, ze stellen u in staat om de ene logische bewerking uit te drukken met behulp van een andere. De functie van ontkenning van een conjunctie kan bijvoorbeeld worden uitgedrukt met behulp van de disjunctie van ontkenningen van individuele operanden. Met behulp van deze wetten kunnen logische bewerkingen "AND", "OF" onderling worden uitgedrukt en geïmplementeerd met minimale hardwarekosten. Deze eigenschap is uiterst nuttig in circuits, omdat het middelen bespaart bij het berekenen en vormen van microschakelingen.
