Презентация на тему "Системы счисления" по информатике в формате powerpoint. Объемная презентация для школьников 7 класса состоит из 38 слайдов, где много интересной информации о системах счисления, о представлении информации в компостере, о кодировании информации. Автор презентации: Винников В. Э., учитель информатики.
Фрагменты из презентации
Что толкнуло людей начать считать?
Учиться считать люди начали в незапамятные времена, а учителем у них была сама жизнь.
Древние люди добывали себе пищу главным образом охотой.
На крупного зверя – бизона или лося – приходилось охотиться всем племенем.
Чтобы добыча не ушла, ее надо было окружить, но вот хотя бы так: пять человек справа, семь сзади, четыре слева.
Даже в те времена, когда человек не знал таких слов, как "пять” или ”семь”, он мог показать числа на пальцах рук.
Какие системы счисления сложились исторически?
Для любых операций над числами необходимы два понятия: "единица” и "ноль”.
И, если понятие "единица (счета)”, в принципе, может быть установлено произвольно, то понятие "ноль” – универсальный математический постулат.
Без этого постулата введение какой-либо универсальной системы счисления невозможно.
Счет на пальцах дал основание, по крайней мере, пяти системам счисления помимо десятеричной, а именно: четверичной, пятиричной, восьмиричной, двадцатиричной и сорокаричной.
Остатки двух последних сохранились, например, в русском сорок и словацком meru "сорок, дословно: мера”, в английском score "двадцать” и в том, что в английском фунте до недавнего времени было 20 шиллингов, во французском 80 - quatre-vingt, т.е. "четыре двадцатки”, и т. д.
Кстати, про Москву еще в 17 веке говорили, что в ней "сорок сороков церквей", хотя их было порядка ста, т.е. слово "40" еще ассоциировалось не только с число 40, но и с понятием "конец счета", т.е. "минимальный цикл", уже равный к тому времени 10.
(Сорокаричная система - это начало торговли: т.е. все пальцы продавца и покупателя).
Остатки восьмиричной системы сохранились в русском "осьмушка” (результат троекратного деления пополам) и названии буквы I в русской гражданской азбуке до 1918 г. "и восьмиричное”, в отличие от И - "десятиричного”. (Заметим, что вторая часть этого сложного слова - ричное - однокоренное с решать, т.е. "считать”, ср. укр. рахувати, нем. rechnen. О буквах-числах будет подробно сказано ниже.) Восьмиричная система счисления лежит и в основе всех натуральных музыкальных ладов (октава) и была единственной до появления хроматической гаммы (до XVIII в.).
Все системы счисления, основанные на пальцевом счете, связаны между собой. Наиболее старыми из них являются четверичная и пятиричная. Четверичная система основана на пальцах руки, не считая большого пальца. В английском языке, например, эти четыре пальца называются одним словом (fingers), а большой палец – другим (thumb, соответствует русскому дыб). То же касается и пальцев ног (большой палец – англ. toe). Слово пять - однокоренное с пясть (т.е. ладонь).
Четверичная система произошла от самой древней – двоичной (две руки, два глаза, двоичное число существительных и т. д. ), которая теперь применяется в компьютерах. В четверичной пальцевой системе большой палец означал конец счета – т. е. эквивалент нуля. Остатки четверичной системы прослеживаются в музыкальной нотации (октава делится на два тетрахорда), в средневековых французских стихах-катренах (XVII в.), в названии русской меры жидкостей "четверть”, в делении года на четыре сезона и т. п.
Так называемые "римские” цифры также основаны на пальцевом счете и, по сути, являются сочетанием двоичной, четверичной, пятиричной и сорокаричной систем. В системе римских цифр числа от 1 до 39 (XXXIX) отображаются некоторой комбинацией одинаковых палочек (не букв латиницы I, V, X, порядок которых в алфавите не имеет ничего общего со счетом, в отличие, например от греческого!). А вот число сорок - "конец счета” - отображалось буквой L (от лат. Libra – вес) – отсюда знак фунта стерлингов.
"Римские” цифры-буквы C (100), D (500), M (1000) – это первые буквы французских слов cent (сто), demi (половина) и mille (ныне тысяча, в XIV веке означало просто "много”, ср. русское тьма = 10000) и появились они не ранее XV века (первая папская энциклика, датированная от "Рождества Христова”, MCDXXXI, т.е. 1431 г.), тогда же и L приобрело значение 50 вместо 40. Это была безнадежная попытка путем приведения системы римских цифр к подобию десятиричной системы сделать их конкурентоспособными по сравнению с арабскими.
Нуля среди римских цифр никогда не было.
Комбинация четверичной и пятиричной систем проявляется в том, что первая "новая единица” V отражает наименьший цикл (5), но появляется при отображении числа 4 (IV). "Скачок” от системы, кратной двум, к системе, кратной пяти происходит на цифре 9, которая именно поэтому во всех западноевропейских языках называется "новой” (лат. nona, англ. nine, фр. neuf и т. п.), а в балтославянских – "чудесной”: девять, лит. devyni- от "диво”.
Переход от восьмиричной к десятиричной систенме на Руси оставил след и в слове девяносто. Сто - слово, однокоренное с сыт, насыщение, и также изначально обозначало "конец счета", то есть не число 100, а число 5, ср. с фр. cinq (5), ит. cinque, наряду с фр. cent, ит. cento (100). Поэтому девяносто - это "насыщение девятками" в десятиричной системе, попытка комбинации восьми- и десятиричной систем, аналогичная комбинации четверичной и пятиричной в системе римских цифр.
Рассматривая эволюцию систем счисления, основанных на пальцевом счете, можно с большой вероятность сделать вывод, что десятиричная система стала вытеснять остальные только к XV в. – под влиянием арабов и Орды (что, впрочем, по сути, одно и то же, поскольку арабская культура и есть часть ордынской.)
Другая группа систем счисления основана на природных циклах.
Это семиричная система дней недели, двенадцатиричная система месяцев, двадцатичетырехричная система часов, шестидесятиричная система минут и секунд, девятнадцатиричная система девятнадцатилетнего "круга Луны” и двадцативосьмиричная система аналогичного "круга Солнца”.
Мало кто знает, что Базельский Собор 1431 г. занимался, в числе главных вопросов, проблемой календаря, а вопрос о единой системе счисления вообще впервые поставил именно на нем в своем докладе выдающийся ученый (математик и астроном) кардинал Николай Кузанский. Опираясь на данные лучшего к тому времени звездного каталога Улугбека, он убедительно доказал, что без введения десятиричной системы счисления, самой удобной для наглядного обучения (!), в обозримом будущем возникнет катастрофическая проблема "обнуления астрономического счетчика”.
Достоверно известно, что в 9 веке в Индии уже использовали цифру «ноль» и позиционную десятиричную систему счисления. Существует так же мнение, что ноль позаимствован был из Древнего Вавилона, где он использовался в позиционной шестидесятиричной системе счисления (от сюда в часе 60 минут), а индусы перенесли его, как понятие, на десятиричную систему счисления.
Так же известно, что «ноль» использовался древними майя в двадцатиричной системе счисления.
Основные понятия
Система счисления — способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).
Разряд числа - позиция, которую занимает цифра.
Позиционная система счисления - система счисления, в которой вес цифры меняется с изменением положения цифры в числе, но при этом полностью определяется написанием цифры и местом, которое она занимает. В частности, это означает, что вес цифры не зависит от значений окружающих ее цифр.
Непозиционная система счисления - система счисления, в которой вес цифры не зависит от ее положения.
Системы счисления используемые в компьютере
Какую же числовую систему удобно положить в основу компьютера?
С точки зрения человека, конечно, лучше всего традиционная десятичная система.
Но вот технически реализовать ее на ЭВМ крайне сложно: для хранения десятичной цифры требуется устройство с десятью устойчивыми состояниями!
Разработать такую электрическую схему можно, но она будет достаточно сложной и дорогой (не забывайте, что таких элементов потребуется огромное количество!).
Поэтому на практике чаще всего переходят к более компактной системе счисления с основанием, кратным двойке - к шестнадцатеричной системе счисления.
Из таблицы хорошо видно, что один шестнадцатеричный разряд заменяет четыре двоичных.
Представление информации в компьютере
Как мы хорошо знаем, вычислительная техника первоначально возникла как средство автоматизации вычислений, о чем совершенно недвусмысленно говорит название ЭВМ.
Следующим видом обрабатываемой информации стала текстовая.
Сначала тексты просто поясняли труднообозримые столбики цифр, но затем машины все более и более существенным образом стали преобразовывать текстовую информацию.
Обязательной частью программного обеспечения стал текстовой редактор.
Естественно, что оформление текстов достаточно быстро вызвали у людей стремление дополнить их графиками и рисунками.
Делались попытки частично решить эти проблемы в рамках символьного подхода: вводились специальные символы для рисования таблиц и диаграммам (их называли псевдографическими). Но практические потребности людей в графике делали ее появление среди видов компьютерной информации неизбежной.
Числа, тексты и графика образовали некоторый относительно замкнутый набор, которого было достаточно для многих решаемых на компьютере задачи.
Наконец, относительно недавно постоянный рост быстродействия вычислительной техники создал широкие технические возможности для обработки звуковой информации, а также для быстро сменяющихся изображений (видео) – компьютер стал мультимедийным.
