74
Balogh, Lőrentey: Architektúrák és operációs rendszerek – 2005–2006. első félév Architektúrák és operációs rendszerek: Adatreprezentáció Balogh Ádám Lőrentey Károly Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Algoritmusok és Alkalmazásaik Tanszék

Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Architektuacuteraacutek eacutesoperaacutecioacutes rendszerekAdatreprezentaacutecioacute

Balogh AacutedaacutemLőrentey Kaacuteroly

Eoumltvoumls Loraacutend TudomaacutenyegyetemInformatikai Kar

Algoritmusok eacutes Alkalmazaacutesaik Tanszeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 2 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 3 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull Emleacutekeztetőuumll a tiacutezes szaacutemrendszer

27343 = 2 102 + 7 101 + 3 100 + 4 10-1 + 3 10-2

bull Aacuteltalaacutenosiacutetaacutesndash Legyen b gt 1 a szaacutemrendszer pozitiacutev egeacutesz alapszaacutema (baacutezisa)ndash Legyenek a

i isin 0 hellip b ndash 1 szaacutemjegyek

ndash Az (hellipa2a

1a

0a

-1a

-2)

b b-szaacutemrendszerbeli szaacutem szaacutemeacuterteacuteke

hellip + a2b2 + a

1b1 + a0 + a

-1b-1 + a

-2b-2 + hellip = Σa

ibi

bull Peacuteldaacutekndash (45382)

9= 4 81 + 5 9 + 3 + 89 + 281 = 372 + 7481 asymp 37291358

ndash (24213)5= 2 25 + 4 5 + 2 + 15 + 325 = 72 + 825 = 7232

ndash (11021121)3= 1 81 + 1 27 + 2 3 + 1 + 13 + 29 + 127 asymp 115592

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 4 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull A tiacutezneacutel nagyobb alapszaacutemuacute szaacutemrendszerek leiacuteraacutesaacutehoz

a 0-9 szaacutemjegyeket az angol aacutebeacuteceacute betűivel egeacutesziacutetjuumlk kindash (3E8)

16 = 3 256 + 14 16 + 8 = 1000

ndash (BEEF)16

= 11 4096 + 14 256 + 14 16 + 15 = 48879

ndash (CICA)20

= 12 8000 + 18 400 + 12 20 + 10 = 103450

bull Vigyaacutezat a jeloumlleacutes nem egyseacutegesndash Ahaacuteny ember annyi jeloumlleacutesndash Gyakran csak a szoumlvegkoumlrnyezetből deruumll ki az alapszaacutemndash (BEEF)

16 helyett aacuteltalaacuteban 0xBEEF-et iacuternak (C nyelv)

ndash (7342)8 helyett gyakran 07342-t iacuternak (szinteacuten C nyelv)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 5 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Aacutetszaacutemolaacutes uacutej alapszaacutemra

bull A szaacutemrendszerek koumlzoumltt a ceacutel-alapszaacutemmal toumlrteacutenő sorozatos maradeacutekos osztaacutessal tudunk aacutetszaacutemolnindashA legkisebb helyieacuterteacutektől kezdve kapjuk meg a

szaacutemjegyeket jobbroacutel balra haladunkndashAz osztaacutes maradeacuteka lesz az eredmeacuteny koumlvetkező

szaacutemjegyendashA haacutenyadost ismeacutet leosztjukndashAddig ismeacuteteljuumlk miacuteg nullaacutet nem kapunk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 6 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bull Iacuterjuk aacutet 1000-et nyolcas alapra

Aacutetszaacutemolaacutesi peacutelda

1000 div 8 = 125125 div 8 = 15

15 div 8 = 11 div 8 = 0

1000 mod 8 = 0125 mod 8 = 515 mod 8 = 71 mod 8 = 1

(veacutege)

Eredmeacuteny 1000 = (1750)8

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 2: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 2 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 3 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull Emleacutekeztetőuumll a tiacutezes szaacutemrendszer

27343 = 2 102 + 7 101 + 3 100 + 4 10-1 + 3 10-2

bull Aacuteltalaacutenosiacutetaacutesndash Legyen b gt 1 a szaacutemrendszer pozitiacutev egeacutesz alapszaacutema (baacutezisa)ndash Legyenek a

i isin 0 hellip b ndash 1 szaacutemjegyek

ndash Az (hellipa2a

1a

0a

-1a

-2)

b b-szaacutemrendszerbeli szaacutem szaacutemeacuterteacuteke

hellip + a2b2 + a

1b1 + a0 + a

-1b-1 + a

-2b-2 + hellip = Σa

ibi

bull Peacuteldaacutekndash (45382)

9= 4 81 + 5 9 + 3 + 89 + 281 = 372 + 7481 asymp 37291358

ndash (24213)5= 2 25 + 4 5 + 2 + 15 + 325 = 72 + 825 = 7232

ndash (11021121)3= 1 81 + 1 27 + 2 3 + 1 + 13 + 29 + 127 asymp 115592

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 4 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull A tiacutezneacutel nagyobb alapszaacutemuacute szaacutemrendszerek leiacuteraacutesaacutehoz

a 0-9 szaacutemjegyeket az angol aacutebeacuteceacute betűivel egeacutesziacutetjuumlk kindash (3E8)

16 = 3 256 + 14 16 + 8 = 1000

ndash (BEEF)16

= 11 4096 + 14 256 + 14 16 + 15 = 48879

ndash (CICA)20

= 12 8000 + 18 400 + 12 20 + 10 = 103450

bull Vigyaacutezat a jeloumlleacutes nem egyseacutegesndash Ahaacuteny ember annyi jeloumlleacutesndash Gyakran csak a szoumlvegkoumlrnyezetből deruumll ki az alapszaacutemndash (BEEF)

16 helyett aacuteltalaacuteban 0xBEEF-et iacuternak (C nyelv)

ndash (7342)8 helyett gyakran 07342-t iacuternak (szinteacuten C nyelv)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 5 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Aacutetszaacutemolaacutes uacutej alapszaacutemra

bull A szaacutemrendszerek koumlzoumltt a ceacutel-alapszaacutemmal toumlrteacutenő sorozatos maradeacutekos osztaacutessal tudunk aacutetszaacutemolnindashA legkisebb helyieacuterteacutektől kezdve kapjuk meg a

szaacutemjegyeket jobbroacutel balra haladunkndashAz osztaacutes maradeacuteka lesz az eredmeacuteny koumlvetkező

szaacutemjegyendashA haacutenyadost ismeacutet leosztjukndashAddig ismeacuteteljuumlk miacuteg nullaacutet nem kapunk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 6 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bull Iacuterjuk aacutet 1000-et nyolcas alapra

Aacutetszaacutemolaacutesi peacutelda

1000 div 8 = 125125 div 8 = 15

15 div 8 = 11 div 8 = 0

1000 mod 8 = 0125 mod 8 = 515 mod 8 = 71 mod 8 = 1

(veacutege)

Eredmeacuteny 1000 = (1750)8

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 3: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 3 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull Emleacutekeztetőuumll a tiacutezes szaacutemrendszer

27343 = 2 102 + 7 101 + 3 100 + 4 10-1 + 3 10-2

bull Aacuteltalaacutenosiacutetaacutesndash Legyen b gt 1 a szaacutemrendszer pozitiacutev egeacutesz alapszaacutema (baacutezisa)ndash Legyenek a

i isin 0 hellip b ndash 1 szaacutemjegyek

ndash Az (hellipa2a

1a

0a

-1a

-2)

b b-szaacutemrendszerbeli szaacutem szaacutemeacuterteacuteke

hellip + a2b2 + a

1b1 + a0 + a

-1b-1 + a

-2b-2 + hellip = Σa

ibi

bull Peacuteldaacutekndash (45382)

9= 4 81 + 5 9 + 3 + 89 + 281 = 372 + 7481 asymp 37291358

ndash (24213)5= 2 25 + 4 5 + 2 + 15 + 325 = 72 + 825 = 7232

ndash (11021121)3= 1 81 + 1 27 + 2 3 + 1 + 13 + 29 + 127 asymp 115592

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 4 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull A tiacutezneacutel nagyobb alapszaacutemuacute szaacutemrendszerek leiacuteraacutesaacutehoz

a 0-9 szaacutemjegyeket az angol aacutebeacuteceacute betűivel egeacutesziacutetjuumlk kindash (3E8)

16 = 3 256 + 14 16 + 8 = 1000

ndash (BEEF)16

= 11 4096 + 14 256 + 14 16 + 15 = 48879

ndash (CICA)20

= 12 8000 + 18 400 + 12 20 + 10 = 103450

bull Vigyaacutezat a jeloumlleacutes nem egyseacutegesndash Ahaacuteny ember annyi jeloumlleacutesndash Gyakran csak a szoumlvegkoumlrnyezetből deruumll ki az alapszaacutemndash (BEEF)

16 helyett aacuteltalaacuteban 0xBEEF-et iacuternak (C nyelv)

ndash (7342)8 helyett gyakran 07342-t iacuternak (szinteacuten C nyelv)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 5 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Aacutetszaacutemolaacutes uacutej alapszaacutemra

bull A szaacutemrendszerek koumlzoumltt a ceacutel-alapszaacutemmal toumlrteacutenő sorozatos maradeacutekos osztaacutessal tudunk aacutetszaacutemolnindashA legkisebb helyieacuterteacutektől kezdve kapjuk meg a

szaacutemjegyeket jobbroacutel balra haladunkndashAz osztaacutes maradeacuteka lesz az eredmeacuteny koumlvetkező

szaacutemjegyendashA haacutenyadost ismeacutet leosztjukndashAddig ismeacuteteljuumlk miacuteg nullaacutet nem kapunk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 6 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bull Iacuterjuk aacutet 1000-et nyolcas alapra

Aacutetszaacutemolaacutesi peacutelda

1000 div 8 = 125125 div 8 = 15

15 div 8 = 11 div 8 = 0

1000 mod 8 = 0125 mod 8 = 515 mod 8 = 71 mod 8 = 1

(veacutege)

Eredmeacuteny 1000 = (1750)8

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 4: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 4 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Helyi eacuterteacutekes szaacutemrendszerekbull A tiacutezneacutel nagyobb alapszaacutemuacute szaacutemrendszerek leiacuteraacutesaacutehoz

a 0-9 szaacutemjegyeket az angol aacutebeacuteceacute betűivel egeacutesziacutetjuumlk kindash (3E8)

16 = 3 256 + 14 16 + 8 = 1000

ndash (BEEF)16

= 11 4096 + 14 256 + 14 16 + 15 = 48879

ndash (CICA)20

= 12 8000 + 18 400 + 12 20 + 10 = 103450

bull Vigyaacutezat a jeloumlleacutes nem egyseacutegesndash Ahaacuteny ember annyi jeloumlleacutesndash Gyakran csak a szoumlvegkoumlrnyezetből deruumll ki az alapszaacutemndash (BEEF)

16 helyett aacuteltalaacuteban 0xBEEF-et iacuternak (C nyelv)

ndash (7342)8 helyett gyakran 07342-t iacuternak (szinteacuten C nyelv)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 5 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Aacutetszaacutemolaacutes uacutej alapszaacutemra

bull A szaacutemrendszerek koumlzoumltt a ceacutel-alapszaacutemmal toumlrteacutenő sorozatos maradeacutekos osztaacutessal tudunk aacutetszaacutemolnindashA legkisebb helyieacuterteacutektől kezdve kapjuk meg a

szaacutemjegyeket jobbroacutel balra haladunkndashAz osztaacutes maradeacuteka lesz az eredmeacuteny koumlvetkező

szaacutemjegyendashA haacutenyadost ismeacutet leosztjukndashAddig ismeacuteteljuumlk miacuteg nullaacutet nem kapunk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 6 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bull Iacuterjuk aacutet 1000-et nyolcas alapra

Aacutetszaacutemolaacutesi peacutelda

1000 div 8 = 125125 div 8 = 15

15 div 8 = 11 div 8 = 0

1000 mod 8 = 0125 mod 8 = 515 mod 8 = 71 mod 8 = 1

(veacutege)

Eredmeacuteny 1000 = (1750)8

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 5: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 5 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Aacutetszaacutemolaacutes uacutej alapszaacutemra

bull A szaacutemrendszerek koumlzoumltt a ceacutel-alapszaacutemmal toumlrteacutenő sorozatos maradeacutekos osztaacutessal tudunk aacutetszaacutemolnindashA legkisebb helyieacuterteacutektől kezdve kapjuk meg a

szaacutemjegyeket jobbroacutel balra haladunkndashAz osztaacutes maradeacuteka lesz az eredmeacuteny koumlvetkező

szaacutemjegyendashA haacutenyadost ismeacutet leosztjukndashAddig ismeacuteteljuumlk miacuteg nullaacutet nem kapunk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 6 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bull Iacuterjuk aacutet 1000-et nyolcas alapra

Aacutetszaacutemolaacutesi peacutelda

1000 div 8 = 125125 div 8 = 15

15 div 8 = 11 div 8 = 0

1000 mod 8 = 0125 mod 8 = 515 mod 8 = 71 mod 8 = 1

(veacutege)

Eredmeacuteny 1000 = (1750)8

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 6: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 6 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bull Iacuterjuk aacutet 1000-et nyolcas alapra

Aacutetszaacutemolaacutesi peacutelda

1000 div 8 = 125125 div 8 = 15

15 div 8 = 11 div 8 = 0

1000 mod 8 = 0125 mod 8 = 515 mod 8 = 71 mod 8 = 1

(veacutege)

Eredmeacuteny 1000 = (1750)8

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 7: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 7 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nevezetes szaacutemrendszerekbull Tiacutezes szaacutemrendszerndash Ezt szoktuk meg ezt szeretjuumlkndash Az ujjaink szaacutemaacutetoacutel eltekintve

keveacutes praktikus haszna van

bull Hatos tizenkettes stb szaacutemrendszerekndash Hagyomaacutenyos

meacuterteacutekegyseacutegrendszerekndash bdquoTucatrdquondash Koumlnnyű harmadolhatoacutesaacuteg

bull Hatvanas szaacutemrendszerndash Babiloacuteniai eredetndash Időmeacutereacutes trigonometria

(fokokoacuteraacutek percek maacutesodpercek)

bull Kettes (binaacuteris) szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek bitek (0 1)

bull Tizenhatos szaacutemrendszerndash Szaacutemjegyek 0 1 2 3 4 5 6 7 8

9 A B C D E Fndash A nyers binaacuteris adatok

leggyakoribb megjeleniacuteteacutesi formaacuteja

bull Nyolcas szaacutemrendszerndash A tizenhatos bdquoreacutegimoacutedirdquo

alternatiacutevaacuteja

bull Hatvanneacutegyes szaacutemrendszerndash Adataacutetvitel (base64 koacutedolaacutes

email melleacutekletek)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 8: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 8 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Eacuterdekesseacuteg egzotikus szaacutemrendszerekbull Negatiacutev alapuacute szaacutemrendszerekndash Ugyanezen keacuteplet alapjaacutenndash A szaacutemjegyek ugyanazok mint a pozitiacutev megfelelőneacutelndash Pl (18005)

-10 = 2005 (2015)

-10 = -2005 Nincs szuumlkseacuteg előjelre

bull Valoacutes alapuacute szaacutemrendszerekndash Pl radic2 alapuacute szaacutemrendszerndash Aacuteltalaacuteban csak a 0 1 szaacutemjegyeket megengedvendash Az egeacutesz szaacutemok kifejteacutese aacuteltalaacuteban veacutegtelen hosszuacute

bull Kiegyensuacutelyozott ternaacuteris szaacutemrendszerndash Haacutermas alap -1 0 +1 szaacutemjegyek (bdquotritekrdquo)ndash Sok szeacutep szimmetrikus tulajdonsaacutegndash A binaacuterishoz hasonloacutean koumlnnyű aritmetikandash Szovjet kiacuteseacuterleti szaacutemiacutetoacutegeacutepek alkalmaztaacutek ma sajnos nincs

hasznaacutelatban pedig megeacutepiacuteteni is koumlnnyű

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 9: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 9 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szaacutemaacutebraacutezolaacutes feladata

bull Feladat szaacutemhalmazokat uumlgyes koacutedolaacutessal bitsorozattal aacutebraacutezolnindashA bitsorozat hossza aacuteltalaacuteban előre adott roumlgziacutetettbullNeve szoacutehossz n-nel fogjuk jeloumllnibull n a gyakorlatban aacuteltalaacuteban 8 16 32 vagy 64bull Iacutegy veacuteges szaacutemuacute (2n db) kuumlloumlnboumlző szaacutemot iacuterhatunk le

ndashUgyanaz a bitsorozat maacutes eacutes maacutest jelenthet a kuumlloumlnboumlző megoldaacutesokbanndash Iacutegy jeloumlljuumlk a bitsorozatot b

n-1hellipb

2b

1b

0

ndashPeacutelda 01101011 (vajon mit jelent)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 10: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 10 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Nemnegatiacutev egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Triviaacutelis feladat egyszerűen hasznaacuteljuk a binaacuteris szaacutemrendszerbeli aacutetiacuteraacutes szaacutemjegyeitndashA kettes szaacutemrendszer az informatika szaacutemrendszerendashLeibniz (1703) vilaacutegiacutetott raacute előszoumlrndashNeumann Jaacutenos tette aacuteltalaacutenossaacute alkalmazaacutesaacutetndashPeacuteldaacutek

00000000 = (0)2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107

11111111 = (11111111)2 = 255

bull Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 2n-1]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 11: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 11 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Neacutehaacuteny kerek szaacutem

20 = 121 = 222 = 423 = 824 = 1625 = 3226 = 6427 = 12828 = 256

29 = 512210 = 1024211 = 2048212 = 4096213 = 8192214 = 16384215 = 32768216 = 65536

231 = 2147483648232 = 4294967296264 = 184467440737095516162128 = 3402823669209

38463463374607431768211456

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 12: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 12 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

SI Informatikai mennyiseacutegprefixek

bull kilobyte (kB) 103

bull megabyte (MB) 106

bull gigabyte (GB) 109

bull terabyte (TB) 1012

bull petabyte (PB) 1015

bull exabyte (EB) 1018

bull zettabyte (YB) 1021

bull yottabyte (YB) 1024

bull A gyakorlatban aacuteltalaacuteban kettőhatvaacuteny-eacutertelemben hasznaacuteljuk a baloldali jeloumlleacuteseket is

bull kibibyte (KiB) 210

bull mebibyte (MiB) 220

bull gibibyte (GiB) 230

bull tebibyte (TiB) 240

bull pebibyte (PiB) 250

bull exibyte (EiB) 260

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 13: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 13 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Előjelbites szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hogyan aacutebraacutezoljunk negatiacutev szaacutemokatbull Oumltlet a legnagyobb helyieacuterteacutekű bitet hasznaacuteljuk fel az

előjel aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Ha b

n eacuterteacuteke 0 akkor a sorozat eacuterteacuteke (b

n-1hellipb

2b

1b

0)

2 egyeacutebkeacutent

-(bn-1

hellipb2b

1b

0)

2

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0000000)

2 = 0 10000000 = -(0000000)

2 = 0

01101011 = (1101011)2 = 107 10000001 = -(0000001)

2 = -1

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(1111111)

2 = -127

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1]ndash Geacutepi feldolgozaacutesra kellemetlen keacutenyelmetlen aacutebraacutezolaacutesbull Dupla nulla emellett a nullaacuteboacutel visszaleacutepve vaacuteratlan ugraacutes toumlrteacutenikbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes neheacutezkes az előjelbitet figyelembe kell venni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 14: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 14 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Egyes komplemens aacutebraacutezolaacutesbull Az előjelbitet tovaacutebbra is fenntartjuk de a negatiacutev

szaacutemokat uacutegy aacutebraacutezoljuk hogy az abszoluacuteteacuterteacutekuumlk valamennyi bitjeacutenek eacuterteacutekeacutet az ellenkezőjeacutere aacutelliacutetjukndash Ezzel megszűnik a 0000hellip eacutes az 1111hellip sorozatok koumlzoumltti

kellemetlen ugraacutes jobban kezeljuumlk tehaacutet az alulcsordulaacutestndash Peacuteldaacutek

00000000 = (0000000)2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -127

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(01101011)

2 = -107

01111111 = (1111111)2 = 127 11111111 = -(00000000)

2 = 0

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1-1 2n-1-1] (mint előbb)ndash Hasznaacutelata maacutera szinte teljesen kikopott a gyakorlatboacutelndash A nullaacutet tovaacutebbra is duplaacuten aacutebraacutezoljuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 15: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 15 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Keacutezenfekvő javiacutetaacutes a keacutet nullaeacuterteacutek oumlsszevonaacutesabull A negatiacutev szaacutemokat egyszerűen aacutebraacutezoljuk uacutegy hogy

nullaacuteboacutel egy pozitiacutev szaacutemot kivonva hagyjuk alulcsordulni az eredmeacutenytndash Pontos leiacuteraacutes a -k szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutehoz előszoumlr k binaacuteris

reprezentaacutecioacutejaacutenak komplemenseacutet keacutepezzuumlk majd az iacutegy kapott szaacutemhoz hozzaacuteadunk 1-et

ndash Peacuteldaacutek00000000 = (0)

2 = 0 10000000 = -(01111111)

2= -(10000000)

2= -128

01101011 = (1101011)2 = 107 10010100 = -(10010011)

2= -(1101100)

2= -108

01111111 = -(0)2 = 127 11111111 = -(1)

2 = -1

ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [-2n-1 2n-1-1]ndash Ez szinte valamennyi mai szaacutemiacutetoacutegeacutep-architektuacutera belső

szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacutedszere

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 16: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 16 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kettes komplemens szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Oumlsszeadaacutes kivonaacutes koumlzben nem kell előjelekkel

biacutebelődnindash Oumlsszeadaacuteskor egyszerűen oumlsszeadjuk a szaacutemokatndash Kivonaacuteskor megvaacuteltoztatjuk a kivonandoacute előjeleacutet

(komplemens+1) majd egyszerűen oumlsszeadunkndash Peacutelda Mennyi 45 ndash 23

1 Szaacutemaacutebraacutezolaacutes45 = 00101101 23 = 00010111

2 A kivonandoacute előjelvaacuteltaacutesa-23 = 11101001

3 Oumlsszeadaacutes 45 ndash 23 = 45 + (-23)00101101 + 11101001 = 00010110 (tuacutelcsordulaacutest levaacutegva)

4 Visszaiacuteraacutes tizedes alakba00010110 = 22

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 17: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 17 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull A kuumlloumlnboumlző processzorok maacutes eacutes maacutes sorrendben taacuteroljaacutek a

memoacuteriaacuteban az egeacutesz szaacutemokat reprezentaacuteloacute baacutejtsorozatokatndash A vaacutelasztaacutes oumlnkeacutenyes egyik megoldaacutes sem egyeacutertelműen bdquojobbrdquo a toumlbbineacutel

bull Big-endian A legmagasabb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll a legkisebb memoacuteriaciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 44 33 22 11ndash Motorola 68000 SPARC System370ndash Előnye koumlnnyen olvashatoacute eacuterthető

bull Little-endian A legkisebb helyieacuterteacutekű baacutejt keruumll az első ciacutemrendash 1144201745 = 0x44332211 = 11 22 33 44ndash Intel x86 MOS Technology 6502 DEC VAXndash Előnye a szoacute baacutejtokra vagy duplabaacutejtokra bontaacutesakor a kisebb helyieacuterteacutekű

reacuteszek kisebb ciacutemeken lesznek megtalaacutelhatoacutek ami valamivel intuitiacutevebb

bull Az elnevezeacuteseket illetően laacutesd Swift Gulliver utazaacutesait

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 18: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 18 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Baacutejtsorrendbull Egyes processzorok eseteacuteben a baacutejtsorrend menet

koumlzben konfiguraacutelhatoacutendash ARM PowerPC DEC Alpha MIPS PA-RISC IA64 (Itanium)

bull Reacutegebbi architektuacuteraacutekon bdquovegyesrdquo baacutejtsorrend is előfordult (middle-endian)ndash PDP-11 0x44332211 = 33 44 11 22

bull Architektuacuteraacutek koumlzoumltti adataacutetvitelkor gondoskodni kell alkalmas baacutejtsorrend-konverzioacutekroacutelndash Ha erről megfeledkezuumlnk eacutertelmetlen adatokat kapunkndash Igen gyakori kellemetlen hibaforraacutesndash Az internet protokollok egyseacutegesen big-endian aacutebraacutezolaacutest

roumlgziacutetenek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 19: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 19 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Binary Coded Decimal (BCD)bull Gyakran van szuumlkseacuteg tiacutezes szaacutemrendszerbeli szaacutemok

aacutebraacutezolaacutesaacuterandash Pl szaacutemviteli rendszerekndash A binaacuteris aacutebraacutezolaacutes hasznaacutelhatoacute volna de az oda-vissza konverzioacute

rontanaacute a hateacutekonysaacutegot

bull Oumltlet a tiacutezes alapuacute szaacutemaink szaacutemjegyeit koacutedoljuk egy-egy neacutegyes bitcsoportban

0 = 0000 2 = 0010 1 = 0001 3 = 0011 4 = 01005 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 8 = 1000 9 = 1001

ndash A fennmaradoacute hat koacutedpoziacutecioacutehoz nem rendeluumlnk eacuterteacuteket vagy pl előjel jeloumlleacuteseacutere hasznaacuteljuk

ndash A reprezentaacutecioacutehoz neacutegyes bitcsoportokra osztjuk a bitsorozatotndash Peacutelda 4255 = 0100001001010101 (n = 16)ndash Aacutebraacutezolhatoacute szaacutemtartomaacuteny [0 10n4]

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 20: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 20 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

bdquoBigintsrdquo tetszőleges pontossaacuteg

bull Ha nem feacuteruumlnk el egy szoacuteban rakjunk toumlbb szoacutet egymaacutes melleacutebull Az elemi műveletek uacutegy veacutegezhetők mintha 2n

alapuacute szaacutemrendszerben dolgoznaacutenk eacutes a szavak volnaacutenak a szaacutemjegyeinkndashAz oumlsszeadoacuteszorzoacutetaacuteblaacutet a geacutep elemi műveletei

implementaacuteljaacutekndashA tulajdonkeacuteppeni műveleteket bdquokeacutezzelrdquo

programozzuk bebull A reprezentaacutelhatoacute szaacutemtartomaacuteny a

memoacuteriameacuterettől fuumlgg gyakorlatilag korlaacutetlan

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 21: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 21 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted

bull Frank Gray Bell Labs 1953bull Binaacuteris szaacutemrendszer melyben az egymaacutes utaacuteni

eacuterteacutekek csupaacuten egy bitben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutelndashMotivaacutecioacute (mechanikus) kapcsoloacutek nem tudnak

pontosan egyszerre vaacuteltani ezeacutert kapcsolaacutes koumlzben a belőluumlk eacutepiacutetett szaacutemlaacuteloacutek egy roumlvid ideig rossz eacuterteacuteket laacutetszanak felvennindashA Gray-koacuted hasznaacutelata elkeruumlli a dupla

kapcsolaacutesokat iacutegy a hibaforraacutes meszűnikndashSzaacutemlaacutelaacutes ceacuteljaacutera hasznaacutelatos (+1 művelet)

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 22: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 22 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted előaacutelliacutetaacutesabull Aacutebraacutezolaacutesi tartomaacuteny nemnegatiacutev egeacuteszek [02n]bull n szeacutelesseacutegű Gray-sorozatok rekurziacutev definiacutecioacutejandash Ha n = 1 akkor a sorozat 0 1ndash Egyeacutebkeacutent az n szeacuteles sorozatot az n ndash 1 szeacuteles sorozatboacutel

aacutelliacutetjuk előbull Előszoumlr az n-1-sorozat minden eleme eleacute iacuterjunk nullaacutetbullMajd az iacutegy kapott sorozat utaacuten iacuterjuk le az n-1-sorozat

megfordiacutetottjaacutet minden elem eleacute egy 1-est iacutervandash Peacuteldaacutek bull n = 2 00 01 11 10bull n = 3 000 001 011 010 110 111 101 100

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 23: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 23 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

5 szeacuteles Gray-sorozat

00000 01100 11000 1010000001 01101 11001 1010100011 01111 11011 1011100010 01110 11010 1011000110 01010 11110 1001000111 01011 11111 1001100101 01001 11101 1000100100 01000 11100 10000

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 24: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 24 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Gray-koacuted alkalmazaacutesai

bull Kapcsoloacutekkal műkoumldő adataacutetviteli szerkezetekneacutel a mai napig hasznaacuteljaacutekbull Kombinatorikus programozaacutesi feladatokndashPl soroljuk fel egy H halmaz oumlsszes reacuteszhalmazaacutetndashHa a k bit 1 akkor az aktuaacutelis reacuteszhalmaz

tartalmazza H k elemeacutetbull Hanoi tornyai probleacutemandashRendeljuumlk a k bitet a k koronghozndashHa a Gray-sorozat koumlvetkező elemeacuteben a k bit

vaacuteltozott akkor azt a korongot kell mozgatni a koumlvetkező leacutepeacutesben

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 25: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 25 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Linear Feedback Shift Register (LFSR)bull Pszeudoveacuteletlen szaacutemsorozatokat is hasznaacutelhatunk szaacutemlaacutelaacutesrabull Egy linaacuteris visszacsatolaacutesuacute eltoloacuteregiszter uumlgyes

visszacsatoloacutefuumlggveacutennyel igen hosszuacute ciklusuacute veacuteletlennek laacutetszoacute bitsorozatot generaacutel

bull A leggyorsabb szaacutemlaacuteloacutekndash Koumlzvetlenuumll hardverben eacutepiacutethetők

bull Rengeteg eacuterdekes alkalmazaacutesndash Kriptograacutefiandash GPS (minden műhold sajaacutet 1023 bit hosszuacute szekvenciaacutet generaacutel)ndash Digitaacutelis televiacutezioacutezaacutesbull A bitfolyam zavaroacute szabaacutelyossaacutegainak elfedeacuteseacutere

1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

110Visszacsatolaacutes

Kimenet

XOR kapuk

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 26: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 26 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 27: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 27 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull A ceacutel a valoacutes szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa veacuteges bitsorozattalndashToumlkeacuteletes pontossaacuteggal lehetetlenndashMaximum megszaacutemlaacutelhatoacute reacuteszhalmazokat tudunk

csak aacutebraacutezolnindashA ceacutel az bdquoeacuterdekesrdquo szaacutemok mineacutel jobb koumlzeliacuteteacutese

bull Eacuterdekesseacuteg vannak olyan valoacutes szaacutemok amelyek szaacutemjegyeit logikai keacuteptelenseacuteg szaacutemiacutetoacutegeacuteppel előaacutelliacutetanindashKiszaacutemiacutethatatlan szaacutemok Alan TuringndashLaacutesd megaacutellaacutesi probleacutema

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 28: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 28 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Hasznaacuteljuk a papiacuteron megszokott tizedespontos aacutebraacutezolaacutestndash A bdquokettedespontotrdquo keacutepzeljuumlk mindig ugyanazon keacutet bitpoziacutecioacute koumlzeacutendash Peacuteldaacutek (5+3-as aacutebraacutezolaacutessal nyolcbites szavakkal)bull 00110111 = (00110111)

2 = 6875

bull 00000001 = (0001)2 = 0125

bull 00001000 = (1)2 = 1

bull 10101011 = -(01010101)2 = -10625 (kettes komplemens)

bull Viszonylag keacutenyelmes aacutebraacutezolaacutesi moacutedndash A reprezentaacutelt szaacutemok homogeacuten eloszlaacutesuacuteakndash Az oumlsszeadaacuteskivonaacutes vaacuteltozatlan moacutedon elveacutegezhetőndash A szorzaacutesosztaacutes utaacuten normalizaacutelni kell

bull Maja civilizaacutecioacutendash 20-as alapuacute fixpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutes

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 29: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 29 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Racionaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Minden racionaacutelis szaacutem feliacuterhatoacute keacutet egeacutesz szaacutem haacutenyadosakeacutentbull Aacutebraacutezoljuk a szaacutemlaacuteloacutet eacutes a nevezőt kuumlloumln-kuumlloumlnbull A neacutegy alapművelet az ismert oumlsszefuumlggeacutesek alapjaacuten elveacutegezhetőndash (pq) (uv) = pu qvndash (pq) (uv) = pv qundash (pq) plusmn (uv) = (pv plusmn qu) qv

bull A műveletek utaacuten ceacutelszerű egyszerűsiacuteteni a szaacutemlaacuteloacute eacutes a nevező legnagyobb koumlzoumls osztoacutejaacuteval

bull Az eleacuterhető pontossaacuteg a megengedhető szeacutelesseacutegtől fuumlggndash Tuacutelcsordulaacutes eseteacuten uumlgyes algoritmussal meg kell talaacutelni a

legkoumlzelebbi aacutebraacutezolhatoacute szaacutemotndash Gyakori a tetszőleges pontossaacuteguacute egeacuteszek hasznaacutelata

bull Viszonylag művelet- eacutes taacuterigeacutenyes szaacutemaacutebraacutezolaacutesi moacuted

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 30: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 30 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Komplex szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa

bull Aacuteltalaacuteban keacutet kuumlloumln szaacutem aacutebraacutezolaacutesaacutevalndashValoacutes eacutes keacutepzetes reacuteszre bontaacutesndashPolaacuterkoordinaacutetaacutes feliacuteraacutes

bull 2i alapuacute egzotikus szaacutemrendszer is hasznaacutelhatoacutendashSzaacutemjegyek 0 1 2 3ndashNincs szuumlkseacuteg kuumlloumln előjel hasznaacutelataacuterandashSzorzaacutes osztaacutes a valoacutes szaacutemoknaacutel bdquoszokaacutesosrdquo

algoritmussal elveacutegezhetőndashLaacutesd Knuth II

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 31: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 31 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Lebegőpontos szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Induljunk ki a szaacutemok bdquotudomaacutenyosrdquo jeloumlleacuteseacuteből

a = (-1)e m 10k

ndash e 0 1 előjelndash m [1 10) mantissza toumlrtreacuteszndash k Z kitevő exponensndash Peacuteldaacutek 314159 = (-1)0 314159 100

-29192 = (-1)1 29192 103

bull A digitaacutelis szaacutemaacutebraacutezolaacuteshoz az (e m k) haacutermasokat fogjuk szabvaacutenyos formaacuteban roumlgziacutetenindash A mantissza hosszaacutetoacutel fuumlgg a pontossaacuteg

bull Babiloacuteniai Birodalom 60-as alapuacute lebegőpontos szaacutemrendszer kitevő neacutelkuumllndash A nullaacutet ismerteacutek de csak szaacutemjegyek koumlzoumltt volt raacute szuumlkseacuteg

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 32: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 32 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754

bull 32 bites aacutebraacutezolaacutes (egyszeres pontossaacuteg)ndash 1 bit előjel 8 bit kitevő 23 bit bdquoszignifikaacutensrdquo

ndashA kitevő -126 eacutes 127 koumlzoumltt lehet 127 hozzaacuteadaacutesaacuteval keruumll eltaacuterolaacutesrandashA mantissza bdquokettedespontrdquo előtti szaacutemjegye

nemnulla szaacutemokra garantaacuteltan egy ezt nem taacuteroljukndashPeacutelda

1541 asymp (1001101000011001100110011hellip)2

= (1001101000011001100110011hellip)2 2(111)

= 01000011000110100001100110011001

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 33: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 33 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE 754bull A csupa nulla eacutes csupa 1 bitből aacutelloacute kitevő speciaacutelis

jelenteacutessel biacuterndash Kitevő eacutes szignifikaacutens is 0 a nulla szaacutembull Az előjel szerint -0 +0 szaacutemokat is reprezentaacutelhatunk

ndash Kitevő 0 szignifikaacutens nem 0 denormalizaacutelt szaacutembull Alulcsordulaacutes elkeruumlleacuteseacutere hasznaacuteljaacutek

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens 0 veacutegtelen mennyiseacutegbull Az előjel a -infin eacutes a +infin koumlzoumltt tesz kuumlloumlnbseacutegetbull 420 = +infin -420 = -infin

ndash Ha a kitevő 255 a szignifikaacutens nem 0 bdquonemszaacutemrdquo eacuterteacutekbull NaN Not a Numberbull Hibajelzeacutesre szolgaacutelnak pl 00 eseteacuten

bull Dupla pontossaacuteg is definiaacuteltndash 64 bit 11 bit kitevő (1023-as eltolaacutes) 52 bit mantissza

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 34: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 34 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tizedes szaacutemrendszerből

425 = (1010101)

2

= (1010101)2 2101 (101 + 1111111)

2 = (10000100)

2

= 01000010001010100000000000000000 0625 = (0101)

2

= (101)2 2-1 (-1 + 1111111)

2 = (01111110)

2

= 00111111001000000000000000000000

e kitevő+127 szignifikaacutens022233031

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 35: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 35 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Konverzioacute tiacutezes szaacutemrendszerbebull 11000010101101100000000000000000 = Kitevő 10000101 = (10000101)

2 ndash (01111111)

2 = (00000110)

2 = 6

Szignifikaacutens 01101100 = (101101100)2 = 1421875

Eredmeacuteny -1 1421875 32 = -455bull 00000000000000000000000000000001 = Normalizaacutelatlan szaacutem 0000000000000000000001 2-126 = 2-22 2-126 = 2-148

asymp 28025969 10-45

Ez a legkisebb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutensbull 01111111011111111111111111111111 = 11111111111111111111111 2127

asymp 2 2127 = 2128 = 280259692 1039

Ez a legnagyobb abszoluacuteteacuterteacutekű reprezentaacutens

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 36: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 36 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

IEEE754 reprezentaacutensok sűrűseacutegeloszlaacutesaEgyseacutegnyi hosszuacute intervallumba esőreprezentaacutensok szaacutema

0 2-126 2-125 2-1232-124 -2-125-2-124-2-123 -2-126

Normalizaacuteltreprezentaacutensok Normalizaacutelatlan

reprezentaacutensok

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 37: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 37 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull Sok veacuteges tizedestoumlrtnek veacutegtelen a bdquokettedesrdquo kifejteacutesendash 15 110 1100 stbndash Peacutenzuumlgyi szaacutemviteli alkalmazaacutesokra nem joacute (laacutesd BCD)

bull Mindig eacuteszben kell tartani hogy koumlzeliacutető mennyiseacutegekkel dolgozunkndash Szigoruacute egyenlőseacutegvizsgaacutelat szinte mindig hiba

f = 01 while not f = 100 do f = f + 01 endndashA fenti programkoacuted veacutegtelen ciklust eredmeacutenyezndashMindig kisebbnagyobb relaacutecioacutet vizsgaacuteljunk vagy

ε-sugaruacute koumlrnyezettel hasonliacutetsunkf = 01 while f lt 100 do f = f + 01 end

f = 01 while f ndash ε gt 100 or f + ε lt 100 do f = f + 01 end

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 38: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 38 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A lebegőpontos aacutebraacutezolaacutes probleacutemaacuteibull A szaacutemaacutebraacutezolaacutes tartomaacutenya nem homogeacutenndash Nullaacutehoz koumlzel nagyon sűrűek a reprezentaacutensokndash Ahogy noumlveljuumlk az abszoluacuteteacuterteacuteket uacutegy csoumlkken a pontossaacuteg

bull Keacutet egymaacuteshoz koumlzeli szaacutemot kivonva egymaacutesboacutel romlik a pontossaacutegndash A mantissza elejeacuteről kiesnek az azonos szaacutemjegyekndash Ha nem vigyaacutezunk egeacuteszen rossz eredmeacutenyt kapunk

bull Toumlbb nagysaacutegrendben elteacuterő szaacutemokat oumlsszeadva a nagyobb szaacutem bdquolenyelirdquo a kisebbetndash Nem mindegy hogy milyen sorrendben adunk egy szaacutemsorozatot

bull Nullaacuteval koumlzeli szaacutemmal osztva is hibaacutet vezetuumlnk bebull A numerikus analiacutezis nevű tudomaacutenyaacuteg egyik feladata hogy stabil

algoritmusokat talaacuteljon melyek elkeruumllik a fenti szituaacutecioacutekat

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 39: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 39 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Szimbolikus szaacutemaacutebraacutezolaacutesbull Egyelőre csak erre specializaacutelt matematikai

programcsomagokbanbull A pontosan nem reprezentaacutelhatoacute fuumlggveacutenyeredmeacutenyek

helyett megőrizzuumlk a kiszaacutemolandoacute formulaacutet iacutegy dolgozunk tovaacutebbndash Azonossaacutegok segiacutetseacutegeacutevel egyszerűsiacutetjuumlk a keacutepletetbull radic(x2 + 2x + 1) = x + 1

ndashMesterseacuteges intelligencia algoritmusokbull Első alkalmazaacutesok szimbolikus derivaacutelaacutes Lisp

hatvanas eacutevekbull Manapsaacuteg bdquouacutej matematikardquondashMathematica Maple

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 40: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 40 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrtszaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 41 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Karakterek -halmazok -koacutedolaacutesokbull Karakter egy nyelvi szimboacutelumot grafeacutemaacutet reprezentaacuteloacute

informaacutecioacuteegyseacutegndash Peacuteldaacutek A 5 Ж ق vagy akaacuter a szoacutekoumlzndash Nem tartalmazza a megjeleniacuteteacutes pontos moacutedjaacutet (a karakter alakjaacutet)ndash A kuumlloumlnboumlző megjeleniacuteteacutesi variaacutecioacutekat (pl a a a) ugyanannak a

karakternek tekintjuumlk

bull Karakterhalmaz (koacutedkeacuteszlet) ezek valamely egyuumlttesebull Karakterkoacutedolaacutes a karakterhalmaz elemei eacutes az őket

reprezentaacuteloacute bitsorozatok koumlzoumltti hozzaacuterendeleacutesndash Egy adott karakterhalmazhoz toumlbb kuumlloumlnboumlző szabvaacutenyos koacutedolaacutes

is tartozhat

bull Karakterek sorozataacutet sztringeknek vagy fuumlzeacutereknek szokaacutes hiacutevni

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 42 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

bull Az IBM bdquohagyomaacutenyosrdquo koacutedtaacuteblaacutezatandashLyukkaacutertyaacutek olvashatoacute koacutedolaacutesa voltndashEmberi szemmel is viszonylag koumlnnyen leolvashatoacutendashAz IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken a mai napig hasznaacuteljaacutek

bull Nyolcbites koacutedolaacutes sok nemzeti eacutes egyeacuteb variaacutensndash 95 koumlzoumls koacutedpoziacutecioacute

bull Jellegzetesseacutege hogy az angol aacutebeacuteceacute 26 betűjeacutenek koacutedpoziacutecioacutei nem folytonosakndashAz ij eacutes az rs betűk koumlzeacute maacutes karakterek eacutekelődnekndashOka a lyukkaacutertyaacutes eredet

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 43 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EBCDIC

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 44 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Emleacutekeztető Lyukkaacutertya

bull 18725mm szeacuteles 8255mm magas (775x325)bull A fenti kaacutertyaacuten balroacutel jobbra betűk (A-Z)

szaacutemjegyek (0-9) eacutes speciaacutelis szimboacutelumokhttpwwwstaffnclacukrogerbroughtoniomediapchtm

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 45 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)bull American Standard Code for Information Interchangebull 1963 a Bell ceacuteg taacuteviacuteroacutegeacutep-koacutedjaiboacutelbull Heacutetbites 127 karaktert tartalmazoacute koacutedtaacuteblandash Angol aacutebeacuteceacute szaacutemjegyek iacuteraacutesjegyek maroknyi speciaacutelis karakter

(^_`|~)ndash Nyomtataacutesi keacuteppel rendelkező karakterek

$amp()+-0123456789lt=gtABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|~

ndash Az első 32 koacutedpoziacutecioacuten uacuten vezeacuterlő karakterek talaacutelhatoacutekbull Toumlbbseacuteguumlk maacutera okafogyottaacute vaacutelt

bull Minden idők legsikeresebb informatikai szabvaacutenyandash Az IBM nagyszaacutemiacutetoacutegeacutepeken kiacutevuumll mindenhol ezt hasznaacuteljaacutekndash Manapsaacuteg a Unicode kezdi levaacuteltani

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 46 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ASCII (ISO 646)

httpaspellnetcharsets

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 47 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859bull Nyolcbites karakterkoacutedolaacutesok ISOIEC nemzetkoumlzi

szabvaacutenyandash ASCII kompatibilis az első 127 jel megegyezik velendash Jelenleg 15 kuumlloumlnboumlző koacutedlapot iacuter lendash ISO 8859-1 Nyugat-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-1)bull A Latin-2 ő ű helyeacuten otilde ill ucirc aacutell a magyar szoumlvegek iacutegy is olvashatoacutek

baacuter a rossz eacutekezetek szuacuterjaacutek a szemet

ndash ISO 8859-2 Koumlzeacutep-euroacutepai koacutedkeacuteszlet (Latin-2)bull Teljes magyar aacutebeacuteceacute

ndash ISO 8859-15 A Latin-1 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-9)bull Euroacute karakter (euro) egzotikusabb francia finn eacutes eacuteszt betűk

ndash ISO 8859-16 A Latin-2 maacutesodik kiadaacutesa (Latin-10)bull Euroacute karakter alsoacute ideacutezőjelekbull Sajnos az ű karakter koacutedpoziacutecioacuteja elteacuter a Latin-2-től

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 48 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

ISO 8859-1 eacutes -2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 49 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull Universal Character Set ISOIEC 10646ndash Jelenleg mintegy szaacutezezer karaktert tartalmazoacute koacutedkeacuteszletndash Kb 221 kuumlloumlnboumlző karakterig bőviacutethetőbullPontos eacuterteacutek 220 + 216 = 0x10FFFF = 1114112 karakter

ndashMinden eacutelő (eacutes sok holt) nyelv oumlsszes iacuteraacutesjele matematikai szimboacutelumok valamennyi koraacutebbi karakterkeacuteszlet oumlsszes jelendash Toumlbb-baacutejtos karakter-koacutedok

bull Unicode ipari szabvaacutenyndash Kezdetben joacuteval egyszerűbb eacutes korlaacutetozottabb voltndashMaacutera a kettő teljesen kompatibilisndash A Unicode szabvaacutenyok reacuteszletes hasznaacutelati uacutetmutatoacutet

implementaacutecioacutes segeacutedletet is adnak az egyes karakterekhezndash Rendezeacutesi megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi uacutetmutatoacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 50 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode koacutedtaacuteblaacutezat

httpwwwianalbertcommiscunichartphp

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 51 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Unicode eacutes UCS

bull A Unicode aacuteltalaacutenos nemzetkoumlzi koacutedkeacuteszletndash Latin aacutebeacuteceacutektől a kiacutenai iacuteraacutesjeleken aacutet az egyiptomi

hieroglifaacutekigndash Jellegzetesseacuteg hogy az eacutekezetes karaktereket

eacutepiacutetőelemeikből egyeseacutevel is oumlszerakhatjukndash Igen kifinomult megjeleniacuteteacutesi szerkeszteacutesi rendezeacutesi

konverzioacutes szabaacutelyok

bull A karakterekhez a szabvaacuteny szaacutemeacuterteacuteket rendelndash Jeloumlleacutesuumlk U+koacutedpoziacutecioacute peacutelda A = U+0041

bull A koacutedpoziacutecioacutehoz kuumlloumlnfeacutele szabvaacutenyos eljaacuteraacutesokkal rendelhetuumlnk bitsorozatokatndashUTF-8 UCS-2 UTF-16 UTF-32UCS-4

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 52 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

A Unicode koacutedok

bull A 1114112 koacutedpoziacutecioacutet a koumlnnyebb kezelhetőseacuteg eacuterdekeacuteben 17 db 65536 (216) koacutedot tartalmazoacutebdquosiacutekrardquo (plane) osztottaacutekbull A legelső siacutekba keruumlltek a leggyakoribb

karakterekndashBasic Multilingual Plane (BMP)ndashEzen a karakterek reprezentaacutecioacuteja a leggazdasaacutegosabbndashEgyes reprezentaacutecioacutek csak ezt az egy siacutekot taacutemogatjaacutek

bull Az első 256 koacutedpoziacutecioacute megegyezik a Latin-1 koacutedtaacuteblaacutezat kiosztaacutesaacutevalndashEbből koumlvetkezően az első 128 poziacutecioacute az ASCII

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 53 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Basic Multilingual Plane (BMP)bull Az aacutebra minden neacutegyzete 256 koacutedpoziacutecioacutet takarndash Latin karakterekndash Egyeacuteb euroacutepai karakterekEgyeacuteb euroacutepai karakterekndash Nyelveacuteszeti karakterekndash Koumlzelkeletndash Afrikandash Deacutel-Aacutezsiandash Kelet-Aacutezsiandash Egyseacutegesiacutetett CJKndash Ausztraacuteliandash Szimboacutelumokndash Eacutekezet-eacutepiacutető karakterekEacutekezet-eacutepiacutető karakterekndash Tiltott (UTF-16) ill privaacutet felhasznaacutelaacutesndash Egyeacutebndash Kiosztatatlan

httpenwikipediaorgwikiBasic_multilingual_plane

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 54 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-32 UCS-4bull Oumltlet minden Unicode karaktert reprezentaacuteljunk a koacutedpoziacutecioacutejaacutevalndash Neacutegy baacutejton keacutenyelmesen elfeacuterndash A legegyszerűbb megoldaacutesndash Peacutelda az bdquoSzőrrdquo sztring koacutedjai

0x00000053 0x0000007A 0x00000151 0x00000072

bull Minden karaktert azonos hosszuacutesaacuteguacute bitsorozat reprezentaacutelndash Az eacutekezet-eacutepiacutető karakterek miatt iacutegy is előfordulhat hogy egyetlen

megjeleniacutetett szimboacutelumot toumlbb neacutegybaacutejtos karakteren aacutebraacutezolunkndash Pl az bdquoőrdquo betűt az U+006F U+030B paacuterral is megadhatjuk

0x00000053 0x0000007A 0x0000006F 0x0000030B 0x00000072

bull Haacutetraacutenyaindash A reprezentaacutecioacute fuumlgg az alkalmazott baacutejtsorrendtőlndash Viszonylag gazdasaacutegtalan koacutedolaacutes (32 baacutejt neacutegy karaktereacutert)bull Az extra biteket viszont kuumlloumlnboumlző egyeacuteb ceacutelokra hasznaacutelhatjuk

ndash Nulla baacutejtokat tartalmaz ami megzavarhatja a koraacutebban iacutert programokat

bull Viszonylag ritkaacuten hasznaacutelatos

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 55 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull 1993 Ken Thompson Rob Pikebull Az egyes Unicode karaktereket 1-4 baacutejt hosszuacutesaacuteguacute

baacutejtsorozatokra keacutepezindash Az ASCII karakterek reprezentaacutecioacuteja nem vaacuteltozik 0xxxxxxx (7 bit)ndash A BMP toumlbbi karaktere keacutet vagy haacuterom baacutejt hosszuacute 110xxxxx 10xxxxxx (11 bit) 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (16 bit)ndash A toumlbbi 16 siacutek karakterei neacutegybaacutejtosak 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx (21 bit)ndash A karakterekhez a lehető legroumlvidebb sorozatot rendeljuumlkndash Az első baacutejt legmagasabb helyieacuterteacutekű egyes bitjeinek szaacutema hataacuterozza meg

a sorozat hosszaacutetndash A tovaacutebbi baacutejtok egyeacutertelműen megkuumlloumlnbeztethetőek a karakterkezdő

baacutejtoktoacutel

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 56 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8

bull Peacuteldaacuteul a bdquoSzőrrdquo reprezentaacutecioacuteja

S = U+0053 0x53 = (1010011)

2

z = U+007A 0x7A = (1111010)2

ő = U+0151 0x0151 = (101010001)2

r = U+0072 0x72 = (1110010)2

01010011 01111010 11000101 10010001 011100100x53 0x7A 0xC5 0x91 0x72

S z ő r

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 57 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-8bull Előnyoumlkndash Baacutejtsorrend-fuumlggetlen reprezentaacutecioacutendash Az U+0000 (0x00) karaktertől eltekintve egy karakter

reprezentaacutecioacutejaacuteban sem fordul elő nulla baacutejtbull A leacutetező programok joacute reacutesze szaacutemaacutera iacutegy az UTF-8 szoumlvegek

kezelhetőek maradnak

ndash Aacutellapotmentes koacutedolaacutes ha hiba toumlrteacutenik a koumlvetkező karaktertől egyeacutertelműen folytathatoacute a dekoacutedolaacutes

bull Haacutetraacutenyokndash A vaacuteltozoacute hossz miatt a sztringműveletek neheacutezkesebbekndash Elvileg ugyanaz a karakter toumlbbfeacutelekeacuteppen is koacutedolhatoacute volna bull Pl 00000001 == 11000000 10000001bull A jelenlegi szabvaacuteny maacuter tiltja a hosszabb forma elfogadaacutesaacutet

bull Az adataacutetvitelben az UTF-8 kezdi felvaacuteltani az ASCII-t

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 58 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2

bull A C C++ Java C programozaacutesi nyelvek bdquoszeacutelesrdquo karaktereinek reprezentaacutecioacutejabull Az UTF-16 a BMP karaktereit egyseacutegesen 2

baacutejton a toumlbbi siacutek (ritka) karaktereit pedig 4 baacutejton reprezentaacuteljabull A BMP karaktereinek szaacutemeacuterteacuteke megegyezik az

Unicode koacutedpoziacutecioacutejukkalndashPeacuteldaacuteul bdquoSzőrrdquo 0x0053 0x007A 0x0151 0x0072

bull Ha csak a BMP karaktereit engedjuumlk meg az iacutegy kapott egyszerűsiacutetett koacutedolaacutes az UCS-2

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 59 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Az UTF-16-ban a BMP-n kiacutevuumll rekedt (220 db)

koacutedpoziacutecioacutet keacutet duplabaacutejtos koacuteddal aacutebraacutezoljukndash Surrogate pairs bdquopoacutetpaacuterokrdquondash A duplabaacutejtos oumlsszetevők eacuterteacuteke 0xD800 eacutes 0xDFFF koumlzeacute esikbull Ez egy 11 bit szeacuteles tartomaacuteny amit keacutet 10 bites reacuteszre osztunk Felső feacutel 110110xxxxxxxxxx Alsoacute feacutel 110111xxxxxxxxxxbull A BMP-ben ezekhez a poziacutecioacutekhoz nincs karakter rendelvebull Az x-ek helyeacutere szabadon vaacutelaszthatoacute 10+10 bit eacuterteacuteke az aacutebraacutezolandoacute

karakter Unicode poziacutecioacuteja miacutenusz 216

ndash Peacutelda muumlkeacuteneacutei Lineaacuteris B bdquoNőrdquo karakter U+10081 0x10081 ndash 0x10000 = 0x0081 = (0000000000 0010000001)

2

(1101100000000000 1101110010000001)2 = 0xD800 0xDC81

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 60 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

UTF-16 UCS-2bull Előnyoumlkndash A neacutepszerű programozaacutesi nyelvek beeacutepiacutetett taacutemogataacutest adnakndash Viszonylag gazdasaacutegos koacutedolaacutesndash A heacutetkoumlznapi hasznaacutelatban leacutevő karakterekre egyseacutegesen keacutetbaacutejtos

reprezentaacutecioacutehossz

bull Haacutetraacutenyokndash A BMP-n kiacutevuumlli karakterek vaacuteltozoacute hosszuacutesaacuteguacute koacutedolaacutest

eredmeacutenyeznekndash A konkreacutet reprezentaacutecioacute fuumlgg az architektuacutera baacutejtsorrendjeacutetőlbull UTF-16 UTF-16BE UTF-16LEbull A szoumlvegeket baacutejtsorrend-jelző (BOM Byte Order Mark) U+FEFF

karakterrel szokaacutes kezdeni (bdquonulla hosszuacutesaacuteguacute nem toumlrhető teacuterkoumlzrdquo)bull Az U+FFFE koacutedpoziacutecioacutehoz nincs karakter rendelve iacutegy egyeacutertelmű a

doumlnteacutes

bull Az UTF-16-t gyakran hasznaacuteljaacutek belső aacutebraacutezolaacuteshoz

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 61 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

1 Egeacutesz szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa2 Toumlrt szaacutemok aacutebraacutezolaacutesa3 Szoumlvegek aacutebraacutezolaacutesa4 Digitaacutelis logika

Tartalomjegyzeacutek

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 62 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk logikai kapuk

bull A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben csupaacuten keacutet logikai eacuterteacuteket kuumlloumlnboumlztetuumlnk megndashPl 0V = 0 (hamis) 5V = 1 (igaz)

bull A logikai kapuk egyszerű digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk melyeket eacutepiacutetőkockakeacutent hasznaacutelhatunk bonyolultabb aacuteramkoumlroumlk keacutesziacuteteacuteseacutehezbull A kapuk oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz valamilyen

kapcsoloacutekeacutent viselkedő aacuteramkoumlrielemre van szuumlkseacutegndashReleacute vaacutekumcső tranzisztor

B

C

E

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 63 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM kapu (NOT)

bull A NEM kapu a bemeneteacutere eacuterkező jel ellenkezőjeacutet aacutelliacutetja elő a kimeneteacutenndash bdquoInverterrdquo avagy bdquofordiacutetoacuterdquo

A X

A X0 11 0

Ube

Uki

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 64 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-EacuteS kapu (NAND)

bull A NAND kapu eacuterteacuteke mindig 1 kiveacuteve ha mindkeacutet bemenete is 1

A

BX

A B X0 0 10 1 11 0 11 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 65 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NEM-VAGY kapu (NOR)

bull A NOR kapu eacuterteacuteke csak akkor 1 ha mindkeacutet bemenete 0

A

BX

A B X0 0 10 1 01 0 01 1 0

U2

Uki

+Ucc

U1

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 66 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

EacuteS kapu (AND)

bull Az EacuteS kapu csak akkor ad 1-es eacuterteacuteket ha mindkeacutet bemenete egyaraacutent 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 01 0 01 1 1

U2

Uki

+Ucc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 67 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

VAGY kapu (OR)

bull A VAGY kapu kimeneteacutere akkor keruumll 1-es jel ha legalaacutebb az egyik bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

U2

Uki+U

cc

U1

+Ucc

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 68 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Kizaacuteroacute VAGY kapu (XOR)

bull Akkor keruumll 1 a kimeneteacutere ha pontosan egy bemenete 1-es

A

BX

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 0

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 69 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Boole-fuumlggveacutenyeknek nevezzuumlk az egy vagy toumlbb igazsaacutegeacuterteacutekről igazsaacutegeacuterteacutekre keacutepező fuumlggveacutenyeketndash A Boole-fuumlggveacutenyeket egyeacutertelműen megadhatjuk ha feliacuterjuk

hogy mely parameacutetereacuterteacutekekre milyen eacuterteacuteket vesznek fel (igazsaacutegtaacutebla 2n szaacutemuacute sor)

bull Baacutermely Boole-fuumlggveacutenyhez keacutesziacutethető egy NOT OR AND kapukboacutel aacutelloacute őt előaacutelliacutethatoacute aacuteramkoumlrndash Az igazsaacutegtaacutebla 1-es eacuterteacutekű soraihoz rendeljuumlnk AND

kapukat a megfelelően beinvertaacutelt bemenetekkel majd koumlssuumlk őket oumlssze OR kapuval

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 70 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Boole-fuumlggveacutenyek

bull Pl Toumlbbseacutegi fuumlggveacuteny

A B C M0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1

A B C A B C

A

B

C

M

ABC

ABC

ABC

ABC

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 71 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

NAND (eacutes NOR) aacuteramkoumlroumlk

bull A NAND eacutes NOR kapuk egymagukban is keacutepesek a toumlbbi kapu megvaloacutesiacutetaacutesaacuterandashNOT egyszerűen koumlssuumlk oumlssze a bemeneteketndashAND OR

A

BAampB A

B

A|B

A

B

A|BAampB

B

A

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 72 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda 1 bites oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Adjuk oumlssze A-t eacutes B-tndashAz oumlsszeg keruumlljoumln S-bendashAz esetleges tuacutelcsordulaacutest (aacutetvitelt) jelezzuumlk C-ben

A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

A

BS

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 73 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda Teljes oumlsszeadoacute aacuteramkoumlr

bull Ha toumlbbbites oumlsszeadoacutet szeretneacutenk eacutepiacuteteni bemenő aacutetvitelre is szuumlkseacuteg van

A B C S C0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

AB

S

C

C

Adataacutebraacutezolaacutes2005 oktoacuteber 13 1252 74 oldal B

alog

h L

őren

tey

Arc

hite

ktuacuter

aacutek eacutes

ope

raacuteci

oacutes re

ndsz

erek

ndash 2

005ndash

2006

első

feacuteleacutev

Peacutelda toumlbbites oumlsszeadoacute

bull Ha toumlbb bites szaacutemokat szeretneacutenk oumlsszeadni egyszerűen egymaacutes melleacute koumltjuumlk a teljes oumlsszeadoacuteinkat

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

Teljesoumlsszeadoacute

C1 C0C2C

A1 A0A2A3

B0B1B2B3S3 S2 S1 S0

Page 41: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 42: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 43: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 44: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 45: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 46: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 47: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 48: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 49: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 50: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 51: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 52: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 53: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 54: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 55: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 56: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 57: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 58: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 59: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 60: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 61: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 62: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 63: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 64: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 65: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 66: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 67: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 68: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 69: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 70: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 71: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 72: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 73: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –
Page 74: Architektúrák és operációs rendszerekaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/05-Adatreprezentacio.1.pdf · 2008. 10. 8. · 01111111:= (1111111) 2 = 127 11111111:= -(1111111) 2 = -127 –