Bölmə 4. Kompüterin hesabi və məntiqi əsasları

Bölmə 4. Kompüterin hesabi və məntiqi əsasları 4.1. Ədədi informasiyanın say sisteminin köməyi ilə təqdim edilməsi
Obyektlərin miqdarı barədə olan informasiyanın yazılışı üçün ədəddən istifadə edilir. Ədədlər müəyyən say sistemlərində ifadə olunur. Say sisteminin əlifbası rəqəmlərdən ibarətdir. Məsələn, 10-luq say sisteminin əlifbası: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Say sistemləri mövqeli və mövqesiz olmaqla 2 iri qrupa bölünür. Mövqeli sistemlərdə rəqəmin qiyməti onun ədəddəki mövqeyindən asılıdır. Məsələn, 10-luq say sistemi mövqeli, Roma rəqəmləri mövqesiz say sisteminə aiddir.
Roma rəqəmləri: I (1), V (5), X (10), L (50), C (100), D (500), M (1000)
Burada kiçik rəqəm soldadırsa çıxılır, sağdadırsa toplanır. Ədəd rəqəmlərin toplanmasından əmələ gəlir: XXX =10+10+10=30.
1998=MCMXCVIII=1000+(1000-100)+(100-10)+5+1+1+1.
Mövqeli say sistemləri. Qədim dövrlərdə 3-lük, 5-lik, 7-lik, 10-luq, 12-lik, 20- lik, 30-luq, 40-lıq, 60-lıq və s. say sistemlərindən istifadə edilmişdir ki, bunların da izləri bu gün də qalmaqdadır.
Hal-hazırda kompüter tətbiqi ilə bağlı olaraq 10-luq, 2-lik, 8-lik və 16-lıq say sistemləri geniş istifadə edilir. Hər bir say sisteminin öz əlifbası və əsası vardır. Say sisteminin əsası onun əlifbasındakı rəqəmlərin sayıdır. Məsələn, 2-lik say sisteminin əlifbası 0 və 1-dən ibarət, 8-lik say sistemininki 0,1,2,3,4,5,6,7-dən, 16-lıq say sistemininki isə 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15)-dən ibarətdir.
10-luq say sistemi. Burada ədəd 10-luq mərtəbələrdən ibarətdir. Mərtəbə sağdan sola artır: 555=500+50+5. Bunu belə də yazmaq olar:
Göründüyü kimi, mövqeli sistemdə ədədi say sisteminin əsası vasitəsilə ifadə etmək mümkündür. Qarışıq ədəd də bu qayda ilə yazılır:
555,5510
5 102
5 101
5 100
5 10 1
5 10 2
Beləliklə, ümumi hal üçün:
n 1
0
1
A10
n 10
...
1 10
0 10
...
m 1 10
m alınır.
Göründüyü kimi, adi yazılış:
A10
an n 1...
1 , a0
1...
m 1 (məsələn, 555) kimidir.
Ədədin 10-a vurulması vergülü sağa sürüşdürür. Bölmə isə sola sürüşdürür:
555,5510 10
5555,510
555,5510 /10
55,55510
2-lik say sistemi. Burada əsas 2, əmsallar 0 və 1 olduğundan:
A2 1 2
2
0 21
1 20
0 2 1
1 2 2
A2 101,01 olacaqdır.
Ümumi hal üçün: A2
n 1 ... 0
1 ... m
İxtiyari əsaslı say sistemləri üçün:
2
1
2
m 1
q
1
2
n
2
0
q
0
Aq n
qn 1
... 0
1 ...
m 1 q
m yazmaq olar.
A8 673,28
8-lik say sistemindədir və A8
6 82
7 81
3 80
2 8 1
kimi açılır.
A16
8 A, F16
16-lıq say sistemindədir. Burada A=10, F=15 olduğundan,
A16
8 161
10 160
15 16
1 alınır.
Ədədlərin bir say sistemindən digərinə keçirilməsi.
Ədədlərin 10-luq say sisteminə keçirilməsi. 2-lik, 8-lik və 16-lıq say sistemlərindəki ədədləri 10-luq say sisteminə keçirmək üçün ədədin açıq yazılışından istifadə edilir:
10,112
1 21
0 20
1 2 1
1 2 2
2,7510
67,58
6 81
7 80
5 8 1
55,62510
19F16
1 161
9 160
15 160
41510
Ədədlərin 10-luq say sistemindən 2-lik, 8-lik və 16-lıq say sistemlərinə keçirilməsi.
Bu bir qədər mürəkkəbdir və müxtəlif üsullarla həyata keçirilir.
10-luq say sistemindəki tam ədədi 2-lik say sisteminə keçirmək üçün 2-lik əsasına ardıcıl bölüb qalıqları sağdan sola oxuyub soldan sağa düzmək lazımdır:
1910
X 2 yazılışı 10-luqdakı 19 ədədinin 2-likdəki ekvivalentini tapmağı ifadə edir.
Ardıcıl bölmə: 19:2=9 [1], 9:2=4 [1], 4:2=2 [0], 2:2=1 [0], 1:2 [1] alınır. Yəni
1910 100112 . Bu qaydaya əsasən, mövqeli say sistemlərinin hamısının əsası 10 şəklində göstərilir. Bu, say sisteminin özünün əsasına bölünməsi nəticəsində alınır: 10:10= 1[0], 2:2=1[0] , 8:8=1[0], 16:16=1[0]. Bu baxımdan say sisteminin əlifbasını təşkil edən hər bir işarə say sisteminin əsasına nəzərən qalıq kimi çıxış edir.
10-luq say sistemindəki düzgün kəsrləri 2-lik say sisteminə keçirmək üçün ardıcıl vurmadan istifadə edilir. Yəni 10-luqdakı düzgün kəsr ardıcıl olaraq 2-yə vurulur, aşan mərtəbələr (tam hissələr) sıra ilə yuxarıdan aşağı oxunub, soldan sağa düzülür.
Ardıcıl vurma: 0,75X2=1,50, 0,50X2=1,00
Beləliklə,
0,7510
0,112 alırıq.
Qarışıq ədədin 10-luqdan 2-liyə keçirilməsi üçün tam və kəsr hissələri ayrıca
tərcümə edib birləşdirmək lazımdır: 19,7510
10011,112 .
Bu qayda ilə 10-luq ədədlər həm 8-lik, həm də 16-lıq say sistemlərinə keçirilir. Belə ki, 8-liyə keçid zamanı ardıcıl 8-ə bölmə və 8-ə vurma, 16-lıq say sisteminə keçərkən isə ardıcıl 16-ya bölmə və 16-ya vurma həyata keçirilir.
Məsələn,
42410
X 8 yazılışı üçün: 424:8=53 [0], 53:8=6 [5], 6:8 [6],
42410 6508
42410
X 16 yazılışı üçün: 424:16=26 [8], 26:16=1 [10], 1:16 [1],
42410
1A816
0,4062510
X8 tərcüməsi:
0,4062510
0,328
2-lik say sistemindəki ədədləri 8-lik say sisteminə keçirmək üçün 2-lik ədədi sağdan
üç-üç 8-lik rəqəmlə əvəz etmək kifayətdir. Məsələn, 101=5 əvəzlənməsi etmək lazımdır: 1010012 518
1010012
X8 yazılışı üçün 001=1 və
2-lik say sistemindəki ədədləri 16-lıq say sisteminə keçirmək üçün 2-lik ədədi
sağdan dörd-dörd 16-lıq rəqəmlə əvəz etmək kifayətdir. Məsələn,
1010012
X16
yazılışı
üçün 1001=9 və 0010=2 əvəzlənməsi etmək lazımdır: 1010012 2916 . 10-luq ədədləri 8-lik və 16-lıq say sistemlərinə keçirmək üçün onları əvvəlcə 2-lik say sisteminə keçirib sonra bu qaydadan istifadə etmək daha məqsədəuyğunddur.
2-lik say sistemində hesab əməlləri.
2-likdə toplama:
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=10
2-likdə çıxma:
110 2
0-0=0
112
10012
2-likdə vurma:
1102
112
112
2-likdə bölmə:
1102
112
10010 2
8-lik və 16-lıq say sistemlərində hesab əməlləri də bu qayda ilə gedir. Lakin sadəlik üçün hesablamanı 2-likdə aparıb üç-üç 8-ə, dörd-dörd 16-ya tərcümə etmək daha məsləhətdir.
Məntiqin əsasları və kompüterin məntiqi əsasları 4.4.1.Təfəkkür formaları
Təfəkkürün formaları və üsulları haqqında elm olan formal məntiqin əsaslarını Aristotel yaratmışdır. Təfəkkürün əsas formaları bunlardır: anlayış, mülahizə və hökm (nəticə, qərar).
Anlayış. Anlayış bir obyekti digər obyektlərdən fərqləndirən əsas əlamətləri ayırır. Anlayışda əhatə edilən obyekt müəyyən çoxluq təşkl edir. Məsələn, ―kompüter‖ anlayışı çoxsaylı elektron və elektromexaniki qurğuları özündə birləşdirir. Anlayışın məzmun və həcm cəhətləri vardır. Anlayışın məzmunu əhəmiyyətli əlamətlər yığınıdır. Məsələn,
―Fərdi kompüter‖ anlayışının məzmunu ona verilən tərifdə açıqlanır: ―Fərdi kompüter dedikdə, bir istifadəçi üçün nəzərdə tutulan informasiyanı avtomatik emal etməkdən ötrü olan universal elektron qurğu nəzərdə tutulur‖. Anlayışın həcmi dedikdə, onun əhatə etdiyi əşyaların sayı nəzərdə tutulur. Məsələn, ―Fərdi kompüter‖ dedikdə, dünyada mövcud olan bütün fərdi kompüterlər göz önünə gətirilir.
Mülahizə. Mülahizə anlayışlar əsasında qurulan nəqli cümlədir. Mülahizə müxtəlif formalarda, təbii və formal dillərdə tərtib edilə biləndir. Mülahizə gerçək və yanlış ola biləndir. Əgər anlayışlararası əlaqələr real gerçəkliyi adekvat əks etdirirsə, mülahizə gerçək sayılır. Məsələn, ―Prosessor informasiya emal edən qurğudur‖ -gerçək mülahizədir. Lakin mülahizənin gerçəkliyi nisbidir. Mülahizə təfəkkürün elə formasıdır ki, o, real hadisə və predmetlərin xassələrini və münasibətlərini ya təsdiq, ya da inkar edir və ya doğru, ya da yalan olur. Sadə mülahizələrdən mürəkkəb mülahizələr yaradılır. Məsələn,
―Prosessor emaledici, printer çapedici qurğudur‖ – mürəkkəb mülahizədir. Mürəkkəb mülahizələrin doğruluğu mülahizələr cəbrinin köməyi ilə təyin edilir.
Hökm. Mülahizələrdə ifadə edilən məlum faktlara əsasən hökm çıxarılır. Hökm bir və ya bir neçə mülahizə əsasında meydana çıxan yeni mülahizədir. Məsələn, üçbucağın bütün tərəflərinin bərabər olmasını təsdiq edən mülahizə əsasında hökm verilir ki, bu, bərabərtərəfli üçbucaqdır.
Mülahizələr cəbri
Mülahizələr cəbri mürəkkəb mülahizələrin məzmununa varmadan onların doğru və ya yalan olduğunu təyin etmək üçün yaradılmışdır. Burada hər bir mülahizəyə bir məntiqi dəyişən kimi baxılır.
Fərz edək ki:
x1 =‖İkinin üstünə iki əlavə etdikdə dörd alınır‖
x2 =‖İkinin üstünə iki əlavə etdikdə beş alınır‖ – kimi 2 sadə mülahizə vardır. Doğru
mülahizə 1, yalan – 0-la qiymətləndirilərsə, onda
x1 =1,
x2 =0 alarıq.
Yəni mülahizələr cəbrində istifadə edilən məntiqi dəyişənlər yalnız 2 qiymət (0 və 1) ala bilir. Mülahizələr üzərində müəyyən məntiqi əməllər icra etməklə mürəkkəb mülahizə- nin doğru və ya yalan olduğunu aşkara çıxarmaq mümkündür. Əsas məntiq əməlləri:
―VƏ‖, ―VƏ Y A‖, ―D EYİ L‖. ―V Ə‖ mə nt iqi vur ma əməli o lub, konyunksiya a dl anır. ―VƏ YA‖ mə nt iqi to pla ma əməlidir. Buna dizyunksiya de yilir. ―DEYİ L‖ mə nt iqi inkar ə məl idir ki, b una da inversiya de yilir.
Riyazi məntiqin elementləri
Kompüterin aparat və proqram vasitələrinin fəaliyyət məntiqini təsvir etmək üçün riyazi məntiqdən istifadə edilir.
Məntiqi dəyişən 2 qiymət alır: 0 və 1. 0-yalan, 1-gerçək deməkdir.
x1, x2,..., xn
məntiqi dəyişənlərinin qiymətləri çoxluğu dəyişənlər yığımı adlanır.
Məntiqi dəyişənlər yığınını n mərtəbəli 2-lik ədəd kimi təsvir edirlər ki, bunun da hər mərtəbəsi bir dəyişənin qiymətinə uyğundur.
Məntiqi dəyişənlər yığınının ( x1, x2,..., xn ) məntiqi funksiyası f (x1, x2,..., xn ) elə funksiya- dır ki, yalnız iki qiymət alır: 0 və 1.
Məntiqi funksiyanın təyinolunma oblastı həmçinin arqumentlərin mümkün yığınla- rının sayından da asılıdır. İstənilən məntiqi funksiya gerçəklik cədvəlinin köməyi ilə verilə bilir. Cədvəlin sol tərəfində arqumentlərin mümkün yığınları, sağ tərəfində isə uyğun funksiyanın qiyməti verilir. Lakin arqumentlər çoxsaylı olduqda cədvəl münasib olmur. Buna görə də mürəkkəb məntiqi ifadələri sadələşdirmək lazım gəlir. Beləliklə mürəkkəb məntiqi funksiya elementar funksiyalar vasitəsilə ifadə edilir. İstənilən mürəkkəblikdə olan məntiqi funksiyanı ifadə etməyə imkan verən elementar məntiqi funksiyalar tam funksional sistem təşkil edir.
n dəyişənli məntiqi funksiyaların ümumi sayı 22
n
4 funksiyası vardır:
qədər olur. Beləliklə, 1 arqumentin
x
|
f0 ( x )
|
f1 ( x )
|
f 2 ( x )
|
f 3 ( x )
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
Göründüyü kimi, f0 ( x )
0 və f3 ( x )
1 sabitdir. f1( x ) funksiyası arqumenti təkrar
edir: f1( x )
x . f2 ( x ) funksiyası isə arqumenti inkar edir: f2 ( x ) .
2 arqumentli məntiqi funksiyaların sayı 16-dır:
x1 x2 f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
Göründüyü kimi, bu funksiyalardan 6-sı cırlaşmış funksiyadır. Bunlar aşağıdakılardır:
f0 ( x1, x2 ) 0
f10 ( x1, x2 ) x2
f3 ( x1, x2 ) x1
f12 ( x1, x2 ) x1
f5 ( x1, x2 ) x2
f15 ( x1, x2 ) 1
f1( x1, x2 ) və f7 ( x1, x2 ) funksiyaları uyğun inversiya (inkar) funksiyaları ilə birlikdə təcrübədə tez-tez rast gələn tam funksional sistem təşkil edir. Bu sistem 3 elementar məntiq əməli ilə təşkil edilir: inversiya, konyunksiya və dizyunksiya.
Konyunksiya əməliyyatı ( f1 funksiyası) ilə işarə edilir. Hərdən nöqtə ilə əvəz olunur. Çox zaman nöqtə də atılır.
Dizyunksiya əməliyyatı ( f7 funksiyası) ilə işarə edilir. İnkar, konyunksiya və dizyunksiya əməliyyatlarının gerçəklik qiymətləri aşağıdakı kimidir:
İnkar Konyunksiya Dizyunksiya
x
|
x
|
x1
|
x2
|
x1 x2
|
x1
|
x2
|
x1 x2
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
Məntiqi əməliyyatlarla birləşdirilmiş məntiqi dəyişənlər məntiqi ifadə əmələ gətirir. Daxili mötərizələrdə əvvəlcə inversiya, sonra konyunksiya, sonra isə dizyunksiya əməli icra edilir. Məsələn,
f ( x1, x2 , x3 ) ( x1 x2 x2
x3 ) x1
x3 ifadəsi (0,1,1) yığınında yalan (0),
(1,0,1) yığınında isə gerçək (1) qiymət alır.
Riyazi məntiqin əsas qanunları aşağıdakılardır: Kommutativlik qanunu:
x1 x2
x1 x2
x2 x1
x2 x1
x1 ( x2
x1 ( x2
x3 ) ( x1
x3 ) ( x1
x2 ) x3
x2 ) x3
x1 ( x2
x3 )
x1 x2
x1 x3
x1 ( x2
x3 ) ( x1
x2 ) ( x1
x3 )
x1 x2
x1 x2
x1 x2
x1 x2
0 və 1 sabitləri ilə əməllər:
0 1 1 0 1 x x 0 x 0
0 x x 1 x 1
Dəyişənin öz inkarı ilə aparılan əməllər:
x x 1 x x 0
Udulma qanunu:
x1 x1
x1 ( x1
x2 x1
x2 ) x1
İdempotentlik qanunu:
x x x
x x x
İkiqat inkar qanunu:
Qalan 8 funksiya inversiya, konyunksiya və dizyunksiya əməliyyatları vasitəsilə ifadə edilə bilir. Belə ki:
f2 ( x1, x2 ) funksiyası x2 üzrə qadağan funksiyasıdır və x1
x2 əməliyyatı ilə ifadə edilir.
Bu, ―əgər x1 gerçəkdirsə, onda x2 də gerçəkdir hökmü yalandır‖- deməkdir.
f4 ( x1, x2 ) funksiyası x1 üzrə qadağan funksiyasıdır və x2
x əməliyyatı ilə ifadə edilir.
Bu, ―əgər x2 gerçəkdirsə, onda x1 də gerçəkdir hökmü yalandır‖- deməkdir.
f6 ( x1, x2 ) funksiyası 2 modulu üzrə toplama adlanır. x1 x2
x1 x2 əməliyyatı ilə ifadə
edilir və x1
x2 kimi işarə edilir. Bu, ― x1 x2 ilə eyniqiymətli deyil‖ - kimi oxunur.
f8 ( x1, x2 ) funksiyası Pirs oxu adlanır və dizyunksiyanın inkarıdır. x1
x2 kimi işarə
edilir. Bu, həm də de Morqan qaydasına uyğundur: x1 x2
x1 x2 .
f8 ( x1, x2 ) funksiyası ―nə x1 -dir, nə də x2 -dir‖-kimi oxunur.
f9 ( x1, x2 ) funksiyası ekvivalentlik funksiyasıdır. x1 x2
x1 x2 ilə ifadə edilir. x1 x2
kimi işarə edilir. ― x1 -lə x2 eyni qiymətlidir‖ - kimi oxunur.
f11( x1, x2 ) implikasiya funksiyasıdır. x1
x2 ilə ifadə edilir. x2
x1 kimi işarə edilir.
―Əgər x2 gerçəkdirsə, x1 də gerçəkdir‖ - kimi oxunur.
f13 ( x1 , x2 ) implikasiya funksiyasıdır. x2
x1 ilə ifadə edilir. x1
x2 kimi işarə edilir.
―Əgər x1 gerçəkdirsə, x2 də gerçəkdir‖ - kimi oxunur.
f14 ( x1, x2 ) Şeffer ştrixi (konyunksiyanın inkarı) adlanır. Bu da de Morqan qaydasına
uyğundur: x1 x2
x1 x2 . Şeffer ştrixi x1 / x2
kimi işarə edilir. Bu, ― x1 və x2 gerçəkdirsə,
funksiya yalandır‖ deməkdir.
|