Kien thuc co so ve cong nghe thong tin

10/10/2011 Môn học: Nhập môn Công nghệ thông tin I      Tổng quan thông tin Hệ thống đếm Biễu diễn thơng tin máy tính Hệ thống mã hố Hệ thống tập tin (theo góc nhìn lập trình) 10/10/2011 Bộ mơn [Tên mơn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên • Khái niệm g tin tất gg ự hiểu – Thơng đem lại biết giới xung quanh (sự vật, tượng ….) người 10/10/2011 Bộ mơn [Tên mơn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 10/10/2011 • Dữ liệu: – Là hình ì thức ứ thể ể ệ ủ thông ô tin mục đích lưu trữ xử lý định • Tri thức: – Có ý nghĩa khái quát thơng tin – Tri thức mục đích nhận thức sở tiếp nhận thông tin – Quá trình xử lý thơng tin q trình nhận thức để có tri thức 10/10/2011 • • • • • • Khái niệm Hệ đếm Hệ đếm Hệ đếm Hệ đếm Hệ đếm NMCNTT1 - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên • Khái niệm: số số số số số 10 16 – Hệ ệ thống ố đếm ế tập ậ hợp kíí hiệu ệ quy tắc để biểu diễn xác định giá trị số – Mỗi hệ đếm có số kí tự hữu hạn Tổng số kí tự hệ đếm gọi số (base hay radix), kí hiệu b – Ví dụ: • Hệ đếm số 10: 10 kí số: • 2112 số hệ 10 10/10/2011 NMCNTT1 - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 10/10/2011 • Hệ đếm số 10: • Tổng quát: – Gồm 10 kíí số: ố 0123456789 – Ví dụ: – Có ó b kíí tự để ể thể ể ệ giá trị số ố Kíí tự nhỏ ỏ 0, lớn b-1 – Số N(b) hệ đếm số b biểu diễn sau: N(b) = anan-1…a0a-1…a-m có giá trị: N(b) = anbn + an-1bn-1 + … + a1b1a0b0.a-1b-1 + … + amb-m 21.12 = 2*101 + 1*100 + 1*10-1 + 2*10-2 21.12 = 2*10 + 1*1 + 1*1/10 + 2*1/100 21.12 = 20 + + 0.1 + 0.02 = 21.12 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên – Trong đó: • • • • • 10/10/2011 b sở biểu diễn, diễn b  N, N b ≥ 2 ký số  N,  i  n,  < b Cách viết gọi biểu diễn sở b a Chiều dài biểu diễn n + Nếu có số lẻ vị trí sau dấu phẩy -1, vị trí -2, 2, -3, 3, … Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 11 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 10 • Gồm kí số: • Ví dụ: 1010.112=1*23+0*22+1*21+0*20+1*2-1+1*2-2 = 8+0+2+0+0.5+0.25=10.7510 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 12 10/10/2011 • Các phép toán: – Phép é – Phép – Phép – Phép • Phép cộng: cộng ộ trừ nhân chia 10/10/2011 – Cộng ộ có ó nhớ cặp số ố ù vị tríí từ phải ả sang trái – Bảng cộng Ví dụ: Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 13 • Phép trừ: 0 1 10 10/10/2011 + 1 1 0 0 1 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 14 • Phép trừ: – Số ố bù 1: đảo đả tất ấ ả bit b ủ số ố nhị h phân hâ ta đ số bù – Số bù 2: lấy số bù cộng ta số bù số nhị phân ban đầu – Ví dụ: x= 1010 – Số bù x: 0101 – Số bù x: 0111 10/10/2011 + Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 15 – Cho số ố nhị phân â x y, phép é trừ: x-y x+ số bù y – Ví dụ: x=1010, y=0101 – Số bù y: 1010 – Số bù yy: 1011(y (y2) – X-y=x+y2=1010+1011=0101 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 16 10/10/2011 • Phép nhân: nhân từ phải qua trái theo cách thông thô thường thườ – Bảng nhân tư hư phép chia hi t hệ số ố 10 10 Ví dụ: x 0 1 10/10/2011 • Phép chia: hệ nhị phân thực tương x • Ví dụ: 1 0 0 1 1 1 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 17 10/10/2011 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 Số dư Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên • Gồm 16 kí số: A B C D E • Các phép tốn: thực tương tự • Ví dụ: • (Xem tài liệu để tham khảo thêm) F 18 hư hệ thập thậ phân hâ 3F.2 = x 161 + 15 x 160 + x 16-1 =48 + 15 + 0.125 63.12510 =63.125 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 19 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 20 10/10/2011 • Gồm kí số: • Ví dụ: • Các phép toán: thực tương tự hư hệ thập thậ phân hâ • (Xem tài liệu để tham khảo thêm.) 21.218 = x 81 + x 80 + 2x8-1 + 1x8-2 = 16 + + 0.125 + 0.015625 =18.14062510 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 21 • Đặc điểm: Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 22 • Cách 1: – Con người sử dụng hệ ệ thập ậ phân â – Máy tính sử dụng hệ nhị phân, bát phân thập lục phân – Khai triển ể biểu ể diễn ễ tính í giá trị biểu ể thức ứ – Ví dụ: 1011.012 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 + 0x2-1 + 1x2-2 1011.0= + + + + + 0.25 = 11.2510 • Nhu cầu: – Chuyển đổi qua lại hệ đếm – Hệ đếm số 10 sang số – Hệ đếm số 16 sang số 10 10/10/2011 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 23 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 24 10/10/2011 • Cách 2: • Đổi phần nguyên: – Chia Chi phần hầ nguyên ê cho h b giử iử lấy lấ phần hầ nguyên ê ủ kết – Thực thương phép chia – Dãy số dư lần chia a0, a1, , an – Phần nguyên số hệ cở sở b (an…a1a0) – Nhân â chia lồng – Ví dụ: 1011.012 = ((1x2 + 0)x2 + 1)x2 + + (1/2 + 0)/2 1011.012 = 11 + 0.25 = 11.2510 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 25 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 26 – Ví dụ: đổi 21.12510 sang hệ nhị phân (b = 2) • Đổi phần lẻ: – Nhân Nhâ phần hầ lẻ cho h b tiếp tiế tục t lấy lấ phần hầ lẻ ủ kết nhân cho b – Tiếp tục nhân phần lẻ tích – Dãy số nguyên lần nhân a-1, a-2, …, a-m tạo thành phần lẻ hệ sở b Đổi phần nguyên Đổi phần lẻ 0.125 x = 0.25 0.25 x = 0.5 0.5 x = 1.0 21 10 2 1 Kết quả: 21.125= 10101.001 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 27 10/10/2011 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 28 10/10/2011 – Ví dụ: chuyển số 10111101102 ?16 • Từ nhị phân sang thập lục phân: – Nhóm Nhó từ bit t biểu biể diễn diễ nhị hị phân hâ chuyển sang kí số tương ứng hệ thập lục phân – Bảng chuyển đổi: 16 16 16 16 0000 0100 1000 C 1100 0001 0101 1001 D 1101 0010 0110 A 1010 E 1110 0011 0111 B 1011 F 1111 10/10/2011 0010 1111 01102  F A 16 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 29 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 30 • Từ nhị phân sang bát phân: – Nhóm Nhó từ bit t biểu biể diễn diễ nhị hị phân hâ chuyển sang kí số tương ứng hệ bát phân – Bảng chuyển đổi: 10/10/2011 8 000 100 001 101 010 110 011 111 VD: chuyển 101101112  ?8 010  110 1112  2 6 78 Bộ môn CNPM - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 31 10/10/2011 • Số học nhị phân sử dụng hai ký số • Bit (Binary Digit): Đơn vị chứa thông tin nhỏ • Được lưu ghi nhớ • Thanh ghi nhớ có kích thước byte (8 bit) word (16 bit), … 1 bit 22 2 bit 23 3 bit n‐1 n bit 2n … 0…000  1…111 = 2n – 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 33 • Các đơn vị đo thơng tin lớn hơn: Tên gọi ê i Byte KiloByte MegaByte GigaByte TeraByte Peta 10/10/2011 Ký hiệu ý hiệ B KB MB GB TB PB Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 34 • Đặc điểm – Biểu diễn đại lương ln dương dương – Ví dụ: chiều cao, cân nặng, mã ASCII… – Tất bit sử dụng để biểu diễn giá trị – Số nguyên không dấu byte lớn 1111 11112 = 28 – = 25510 – Số nguyên không dấu word lớn 1111 1111 1111 11112 = 216 – = 6553510 – Tùy nhu cầu sử dụng số 2, 3… word Giá trị Giá ị 8 bit 210 B = 1024 Byte 210 KB = 220 Byte 210 MB  MB = 2 230 Byte 210 GB = 240 Byte 210 TB = 250 Byte Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 10/10/2011 35 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 36 10/10/2011 • Đặc điểm – Lưu số dương âm âm – Bit cao dùng để biểu diễn dấu – Ví dụ số nguyên sử dụng bit lưu trữ (gọi tắt số nguyên bits) Số 5 (1 byte) 0 0 1 Số bù 1 của 5 1 1 1 + • biểu diễn số dương VD: 0101 0011 • biể biểu diễn diễ số ố âm â VD: VD 1101 0011 Số bù 2 của 5 1 1 1 + Số 5 Số 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 – Số âm máy biểu diễn dạng số bù Kết quả Kết (1 byte) 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 37 • Nhận xét 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 38 • Tính giá trị khơng dấu có dấu số? – Số bù x cộng với x dãy toàn bit (khơng tính bit cao vượt phạm vi lưu trữ) Do số bù x giá trị âm x hay – x – Đổi số thập phân âm –5 sang nhị phân? • => Đổi sang nhị phân lấy số bù nó – Ví dụ số word (16 bit): 1100 1100 1111 0000 – Số ngun khơng dấu ? • Tất 16 bit lưu giá trị • => giá trị 52464 – Số ngun có dấu ? • • • • – Thực phép tốn a – b? • a – b = a + (–b) => Cộng với số bù b 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 39 10/10/2011 Bit cao hất = d số ố số ốâ âm => độ lớn giá trị số bù Số bù = 0011 0011 0001 0000 = 13072 => giá trị –13072 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 40 10 10/10/2011 • Sử dụng dấu chấm động (floating-point) • Ví dụ: • Với ví dụ trên: -1.234 x 102 – Bit biểu ể diễn ễ dấu ấ (ứng ứ với giá trị âm) â – Biểu diễn số mũ – Biểu diễn phần trị 1234 – Số thực hệ 10: -123.4d = -12.34 x 101 = -1.234 x 102 = -0.1234 x 103 • Biểu diễn khoa học: -1.234 x 102 • Chia làm phần: • Quy ước bên trái dấu chấm ký số khác không – bit để ể biểu ể diễn ễ dấu – Một chuỗi bit để biểu diễn số mũ – Một chuỗi bit để biểu diễn phần định trị 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 41 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 42 • Lưu trữ xử lý: bit ~ số • Hiển thị văn bản: ký tự # số -> Cần phải có bảng mã, làm nhiệm vụ quy ước tương ứng giá trị số giá trị ký tự • Bảng mã thông dụng: ASCII Unicode 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 44 11 10/10/2011 • American Standard Code for Information Interchange • ASCII công bố làm tiêu chuẩn lần đầu vào năm 1963 • Là mã ký tự dựa bảng chữ tiếng g Latinh ((a – z,, A – Z)) • Ban đầu, bảng mã ASCII chứa 128 mô tả cặp ký tự số 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 45 • Bảng mã ASCII mở rộng chứa 256 mô tả cặp ký tự số – 128 ký tự đầu giống ASCII ban đầu – 128 ký tự sau bao gồm số ký hiệu tiếng Hy Lạp (‘α’, ‘β’, ‘π’, …), biểu diễn tiền tệ (Ê, Ơ, ), ã B Bng mó ó ASCII không khô thể biểu biể diễn diễ ký tự ngơn ngữ khác tiếng Việt (có dấu), Nga, Nhật, … 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 47 • Ký tự in được: – ‘ ’ (khoảng trắng): 32 (0x20) – ‘0’ -> ‘9’: 48 (0x30) -> 57 (0x39) – ‘A’ -> ‘Z’: 65 (0x41) -> 90 (0x5A) – ‘a’ -> ‘z’: 97 (0x61) -> 122 (0x7A) • Ký tự điều khiển: – – – – 10/10/2011 ký tự rỗng: ‘ ’ (tab): ký tự xuống dịng: 10 ký tự đầu dịng: 13 Bộ mơn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 46 • Unicode mã chuẩn quốc tế thiết kế để dùng làm mã cho tất ngôn ngữ khác giới • Hiện tại, mã unicode có 1.114.112 mã (code points), chia thành 17 miền, ỗ miền có 65535 (216) mã 10/10/2011 Bộ mơn [Tên mơn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 48 12 10/10/2011 • Có nhiều cách biểu diễn mã unicode tùy theo kích thước lưu trữ phần tử mã (code point) – UTF – 8: sử dụng từ -> bytes – UTF – 16: sử dụng bytes – UTF – 32: sử dụng bytes 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 49 • Trong bảng mã unicode, có phần mã dành riêng tương ứng với ký tự tiếng Việt • Bảng mã unicode ký tự tiếng Việt http://vietunicode.sourceforge.net/charset /v3.htm 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 50 • Mỗi mã có nhiều cách hiển thị • Font thực chức ánh xạ giá trị mã unicode với hình [ký tự] hiển thị tương ứng • Các font hỗ trợ unicode (có tiếng Việt) phổ biến: – Times New Roman, Roman – Arial, – Tahoma, –… 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 51 13 10/10/2011 • Tập tin văn thơ • Tập tin nhị phân 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên • Thường dùng để tập tin văn có cấu trúc đơn giản thơng dụng, dụng xem nội dung sửa chữa lệnh hệ điều hành hay chương trình soạn thảo đơn giản • Khơng có header – phần thông tin nằm đầu tập tin, mô tả cấu trúc liệu tập tin sau phần header 53 • *.txt • *.cpp * cpp 10/10/2011 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 54 • Tập tin theo cấu trúc ANSI text (hay ASCII text): chứa ký tự (mã từ) bảng mã ASCII • Đơi tập tin văn tổ chức theo quy ước để phục vụ mục đích xác định: gọi tập tin văn cấu trúc hóa Bộ mơn [Tên mơn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 55 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 56 14 10/10/2011 • Ví dụ: Cần lưu trữ nội dung ma trận có dòng cột – Dòng đầu cho biết số dòng, số cột – dòng dòng giá trị: nội dung ma trận • Các loại tập tin văn cấu trúc thông dụng tại: – *.RTF – *.HTML 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 57 • Đa số tập tin nhị phân cấu trúc hóa theo quy ước • Thường có phần header: chứa thơng tin mơ tả bố trí mối liên hệ byte liệu phía sau • Mở g cơng g cụ ụ (p (phần mềm)) chuyên y dụng 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 59 • Văn thơ ANSI text dựa sở ký tự bit (256 ký hiệu) 8-bit -> Bất tiện lưu văn nhiều ngôn ngữ -> Văn thô dạng mở rộng cho phép lưu trữ ợ nhiều ngôn g ngữ g – Unicode text (lưu ký tự UTF-16) – UTF-8 text 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 58 • Tập tin mã thực thi: – *.EXE, * EXE *.COM, * COM *.DLL * DLL Windows • Tập tin văn tích hợp liệu văn bản, hình ảnh, bảng biểu – *.DOC MS Word hay Open Office • Tập tin multimedia – Ảnh: *.bmp, *.jpg, … – Âm thanh: *.wav, *.mp3, … – Video: *.avi, *.mp4, … 10/10/2011 Bộ môn [Tên môn] - Khoa CNTT - ĐH Khoa học tự nhiên 60 15 10/10/2011 16