Matematičko-logičke osnove rada računara
Savremeni računarski sistemi funkcionišu na bazi elektronskih komponenti koje „operišu“ podacima u digitalnoj formi. Iz tog razloga računaru najviše odgovara da radi sa binarnim brojnim sistemom.
Brojni sistemi
Svaki dan koristimo brojeve kako bismo se izražavali, računali, mjerili i planirali. No, brojevi nisu samo ono što vidimo na papiru ili ekranu. Način zapisivanja brojeva i njihovo tumačenje naziva se brojni sistem. Ovi sistemi omogućavaju ljudima i računarima da komuniciraju i rješavaju probleme.
Brojni sistemi dijele se na pozicione i nepozicione. Nepozicioni brojni sistemi su oni kod kojih značenje pojedine cifre ne zavisi od njenog položaja u zapisanom broju. Najpoznatiji nepozicioni brojni sistem, koji se i danas upotrebljava, je sistem rimskih brojeva. On se sastoji od sljedećih cifara:
cifra | I | V | X | L | C | D | M |
vrijednost | 1 | 5 | 10 | 50 | 100 | 500 | 1000 |
Nepozicioni brojni sistem ima dva velika nedostataka: za zapisivanje većih brojeva treba uvoditi nove cifre i obavljanje aritmetičkih operacija je veoma složeno. Rimski brojni sistem se u Evropi primjenjivao sve do 12. vijeka dok Arapi nisu donijeli dekadni (decimalni), koji je zbog lakšeg izvođenja računskih operacija postao osnovni brojni sistem.
U pozicionim brojnim sistemima upotrebljava se ograničeni broj cifri, s tim da njihova vrijednost zavisi od položaja u zapisanom broju.
Svaki pozicioni brojni sistem ima svoju osnovu (bazu) i cifre. Osnova (baza) je broj različitih cifara u određenom brojnom sistemu.
Osnova pozicionog brojnog sistema može biti bilo koji broj, ali su uz dekadni brojni sistem najpoznatiji brojni sistemi: binarni, oktalni i heksadekadni, zbog svoje primjene u informatici.
Brojni sistem | Osnova(baza) | Cifre |
BINARNI | 2 | 0, 1 |
OKTALNI | 8 | 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
DEKADNI | 10 | 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
HEKSADEKADNI | 16 | 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F |
1. Pretvoriti sljedeće rimske brojeve u dekadni brojni sistem:
a) MMIX
b) DCCXXXIX
c) LXVI
2. Pretvoriti sljedeće dekadne brojeve u rimski zapis:
a) 697
b) 347
c) 3654
1.
a) MMIX = 2009
b) DCCXXXIX = 739
c) LXVI = 66
2.
a) 697 = DCXCVII
b) 347 = CCCXLVII
c) 3654 = MMMDCLIV
Dekadni brojni sistem
Osnova dekadnog sistema je broj 10, cifre pomoću kojih zapisujemo brojeve su 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, i 9. To je sistem u kojem mi od davnih vremena pa sve do danas računamo, a razlog je jednostavan – čovjek je počeo računati uz pomoć 10 prstiju na rukama. Pošto je baza ovog sistema broj deset to znači da se svaki broj u ovom sistemu može razviti preko baze 10. O čemu se zapravo radi možemo vidjeti na primjeru ispod.
Primjer:
134(10) = 1·102 + 3·101 + 4·100
Na primjeru iznad je prikazan razvoj broja 134 u dekadnom brojnom sistemu preko baze 10.
Primjer:
76,23(10) =7·101 + 6·100 + 2·10-1 + 3·10-2
Na primjeru iznad je prikazan razvoj broja 76,23 u dekadnom brojnom sistemu preko baze 10.
Binarni brojni sistem
Baza binarnog brojnog sistema je broj 2 što znači da se u tom sistemu koriste samo dvije cifre: 0 i 1. To je sistem pomoću kojeg rade računari. Zašto je baš binarni sistem pogodan za rad računara, potpuno je shvatljivo. U određenom trenutku električno kolo može biti aktivno ili ne; uključen ili isključen; uređaj može biti pod naponom ili ne; čestica može biti namagnetisana ili ne; laserski zrak se reflektuje ili ne.
Primjer:
- 100101(2) = 1·25 + 0·24 + 0·23 + 1·22 + 0·21 + 1·20 = 25 + 22 + 20 = 32 + 4 + 1 = 37(10)
- 10101,01(2) = 1·24 + 0·23 + 1·22 + 0·21 + 1·20 + 0·2-1 + 1·2-2 = 24 + 22 + 20 + 2-2 = 16 + 4 + 1 + 0,25 = 21,25(10)
Na dva primjera iznad je prikazan postupak pretvaranja binarnih brojeva u dekadni brojni sistem.
Svaki brojni sistem ima svoje prednosti i primjene. Decimalni sistem je intuitivan za nas ljude i koristan za svakodnevne situacije. Binarni sistem je osnova digitalne elektronike i temelj računarskih operacija. Razumijevanje različitih brojnih sistema pomaže nam bolje razumjeti kako rade računari, kako se podaci pohranjuju i kako se komunicira među različitim uređajima.