Báo cáo chuyên đề học phần kiến trúc máy tính đề ti trình by cách biểu diễn thông tin trong máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ HỌC PHẦN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐỀ TI: TRÌNH BY CÁCH BIỂU DIỄN THƠNG TIN TRONG MÁY TÍNH Sinh viên thực : VŨ ANH TÙNG Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN THỊ NGỌC TÚ Ngành : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ PHẦM MỀM Lớp : D15CNTT4 Khóa : 2020 - 2021 Hà Nội, tháng năm 2021 PHIẾU CHẤM ĐIỂM STT Họ tên sinh viên Vũ Anh Tùng Nội dung thực Điểm Đề tài số Trình bày cách biểu diễn thông tin Họ tên giảng viên Giảng viên chấm 1: Giảng viên chấm 2: máy tính Chữ ký Ghi Chữ ký MỤC LỤC Trang Các hệ đếm (Thập phân, nhị phân, hexa) ., 1.1 Hệ thập phân 1.1.1 Phần số phập phân .1 1.1.2 Vị trí số thập phân 1.2 Hệ nhị phân .1 1.2.1 Chuyển đổi nhị phân thập phân 1.3 Hệ Hexa Phương pháp biểu diễn tính tốn số nguyên máy tính .5 2.1 Biểu diễn tính tốn số ngun khơng dấu 2.2 Biểu diễn tính tốn số ngun có dấu 2.3 Biểu diễn số nguyên theo mã BCD .8 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Các kiểu lưu trữ mà BCD Biểu diễn số dấu phẩy động máy tính 3.1 Nguyên tắc chung 3.2 Chuẩn IEEE754/85 3.3 Chuẩn IEEE754/85 Biểu diễn kí tự 10 4.1 Bộ mã ASCII 10 4.2 Bộ mã hợp Unicode 10 Tài liệu tham khảo 12 Phụ Lục .13 1.1 Các hệ đếm (Thập phân, nhị phân, hexa) Hệ thập phân  Hệ đếm số 10  Sử dụng 10 chữ số {0; 1; 2;… 9} để biểu diễn  Mỗi chữ số số nhân với 10 mũ i, i tương ứng với vị trí chữ số đó: - 83 = (8 * 101) + (3 * 100) - 0.256 = (2 * 10-1) + (5 * 10-2) + (6 * 10-3)  Dạng tổng quát: - , 1.1.1 Phần số phập phân  Phân số thập phân tuân theo nguyên tắc tương tự, 10 mũ âm  Ví dụ: - 0.256 = (2 * 10 - 1) + (5 * 10 - 2) + (6 * 10 - 3)  Một số có phần nguyên phần phân số chữ số tăng lên theo 10 mũ dương âm: - 442.256 = (4 * 102) + (4 + 101) + (2 * 100) + (2 * 10-1) + (5 * 10 - 2) + (6 * 10 - 3)  Chữ số quan trọng - Chữ số bên trái (mang giá trị lớn nhất)  Chữ số quan trọng - Chữ số ngồi bên phải 1.1.2 Vị trí số thập phân 2 100 Vị trí 1.2 10 1i 1/10 1/100 Vị trí Vị trí Vị trí -1 Vị trí -2 Bảng 1: Vị trí số thập phân 1/1000 Vị trí -3 Hệ nhị phân  Hệ đếm số  Hai chữ số:  Chữ số ký hiệu nhị phân có ý nghĩa ký hiệu thập phân: - = - =  Biểu diễn số nhị phân: - = (1 * ) + (0 * )) = - = (1 * )) + (1 * )) = - = (1 * ) + (0 * ) + (0 * ) = - Các giá trị phân số biểu diễn số mũ âm số: 1001.101 + + + = 1.2.1 Chuyển đổi nhị phân thập phân  Nhị phân sang thập phân - Nhân chữ số nhị phân với cộng vào kết  Thập phân sang nhị phân - Chia lặp lặp lại số cho Phép chia dừng lại kết lần chia cuối - Lấy số dư theo chiều đảo ngược số nhị phân cần tìm  Phần nguyên thập phân sang nhị phân - Cách 1:  Chia lặp lặp lại số cho Phép chia dừng lại kết lần chia cuối  Lấy số dư theo chiều đảo ngược số nhị phân cần tìm - Cách 2:  Phân tích số thành tổng số 2i (a) 1110 (b) 2110 Hình 1: Ví dụ chuyển đổi từ thập phân sang nhị phân phần nguyên  Phần thập phân - Nhân liên tiếp phần phân số số thập phân với - Lần lượt lấy phần nguyên tích thu sau lần nhân kết cần tìm - Lấy phần phân số tích nhân làm số bị nhân bước (a) = (xấp xỉ) (b) = (chính xác) Hình 2: Ví dụ chuyển đổi từ thập phân sang nhị phân kiểu phân số 1.3 Hệ Hexa  Cơ số 16  16 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F  Các chữ số nhị phân nhóm thành nhóm bốn bit  Mỗi tổ hợp có bốn chữ số nhị phân biểu diễn ký tự, sau :  Ví dụ: - 2C16 = (216 * 161) + (C16 * 160) = (210 * 161) + (1210 * 160) = 44 Bảng 2: Thập phân, nhị phân thập lục phân Phương pháp biểu diễn tính tốn số ngun máy tính  Có phương pháp biểu diễn số ngun máy tính: - Số ngun khơng dấu - Số nguyên có dấu - Số BCD 2.1 Biểu diễn tính tốn số ngun khơng dấu  Ngun tắc tổng quát: Dùng n bit để biểu diễn số nguyên không dấu A: an – an – a2 a1 a0  Giá trị a tính sau: A = an 2n + an – 2n - + + a0 20  Dải biểu diễn A: từ đến 2n -  Ví dụ: Biểu diễn số ngun khơng dấu sau 8-bit: A=41; B=150 Giải: A = 41 = 32 + + = 25 + 23 + 20 41 = 0010 1001 B = 150 = 128 + 16 + + = 27 + 24 + 22 + 21 150 = 1001 0110  Trục số học số nguyên không dấu bit: P h  ép cộng số nguyên không dấu:  Phép trừ số nhuyên không dấu:  Phép nhân số nguyên không dấu:  Phép chia số nguyên không dấu: 2.2 Biểu diễn tính tốn số ngun có dấu  Số bù số bù 10  Cho số thập phân A biểu diễn n chữ số thập phân,ta có: - Số bù chín A = (10n - 1) – A - Số bù mười A = 10n – A  Số bù mười A = (số bù chín A) +  Số bù số bù  Định nghĩa: Cho số nhị phân A biểu diễn n bit,ta có: - Số bù A = (2n - 1) - A - Số bù hai A = 2n - A  Số bù hai A = (số bù A) +  Quy tắc tìm số bù số bù 2: - Số bù A = đảo giá trị bit A - (Số bù hai A) = (Số bù A) +  Biểu diễn số nguyên có dấu mã bù hai:  Nguyên tắc tổng quát: Dùng n bit biểu diễn số nguyên có dấu A: A = an - an - a1 a0 - Với A số dương an-1=0,các bit cịn lại biểu diễn độ lớn số không dấu - Với A số âm biểu diễn số bù hhai số dương tương ứng,vì bit an – =  Biểu diễn số nguyên có dấu mã bù hai (số dương)  Dạng tổng quát số dương A : A = 0an - a1 a0  Giá trị số dương A :  Dải biểu diễn cho số dương: đến 2n-1-1  Biểu diễn số nguyên có dấu mã bù hai (số âm)  Dạng tổng quát số âm A: A = 1an – a1 a0  Giá trị số âm A:  Biểu diễn tổng quát cho số nguyên có dấu  Dạng tổng quát số âm A: A = an - an – a1 a0  Giá trị số âm A:  Dải biểu diễn cho số dương: -2n - đến (2n – - 1)  Biểu diễn số nguyên có dấu  Trục số với n = bit 2.3 Biểu diễn số nguyên theo mã BCD 2.3.1 Khái niệm  Mã BCD Binary Coded Decimal Code  Dùng bit để mã hóa cho chữ số thập phân từ đến 9:  Cịn tổ hợp khơng sử dụng: 1010; 1011; 1100; 1101; 1110; 1111  Mã BCD số 35; 61; 1087; 9640 2.3.2 Các kiểu lưu trữ mà BCD  BCD khơng gói (unpacked BCD):Mỗi số BCD bit lưu trữ bit thấp byte  BCD gói (PachkedBCD): Hai số BCD lưu trữ byte 3.1 Biểu diễn số dấu phẩy động máy tính Nguyên tắc chung  Floating Poin Number  biểu diễn cho số thực  Tổng quát: số thực X biểu diễn theo kiểu số dấu phẩy động sau X = M * RE - M phần định trị (Mantissa) - R số (Radix) - E phần mũ (Exponent) 3.2 Chuẩn IEEE754/85  Cơ số R=2  Các dạng: 32 bit; 44 bit; 64 bit; 80 bit 3.3 Chuẩn IEEE754/85  Cơ số R = 2, dạng 32 bit - S bit dấu,với S=0  số dương, S =  số âm - e (8 bit) mã excess - 127 phần mũ E:  e = E + 127  E = e - 127  giá trị 127 gọi độ lệch (bias) 10 - m (23 bit) phần lẻ phần định trị M:  M=1.m - Công thức xác định giá trị số thực: X=(-1)S * m * 2e – 127 4.1 Biểu diễn kí tự Bộ mã ASCII  Do ANSI (American National Standard Institute) thiết kế  Bộ mã bit  mã hóa = 256 ký tự, có mã từ: 0016  FF16, đó: - 128 ký tự chuẩn, có mã từ 0016  7F16 - 128 ký tự mở rộng, có mã từ 8016  FF1 Hình 3: Bộ mã ASCII Các ký tự mở rộng: có mã 8016¸ FF16 - Các ký tự mở rộng định nghĩa bởi:  Nhà chế tạo máy tính  Người phát triển phần mềm  Ví dụ: - Bộ mã ký tự mở rộng IBM: IBM-PC  11 - Bộ mã ký tự mở rộng Apple: Macintosh - Có thể thay đổi ký tự mở rộng để mã hóa cho ký tự riêng tiếng Việt, ví dụ mã TCVN3 4.2 Bộ mã hợp Unicode  Do hãng máy tính hàng đầu thiết kế  Có hỗ trợ ký tự tiếng  Bộ mã 16-bit  Bộ mã đa ngôn ngữ 12 Tài liệu tham khảo Nguyễn Ngọc Tú – Bộ mơn Kiến Trúc Máy Tính - Khoa Cơng nghệ Thông Tin - Đại học Điện Lực Nguyễn Ngọc Tú – Bộ môn Thương Mại Điện Tử - Khoa Công nghệ Thông Tin - Đại học Điện Lực Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc Chương 2.BIỂU DIỄN DỮ LIỆU TRONG MÁY TÍNH 13 Phụ lục:  Hình 1: Ví dụ chuyển đổi từ thập phân sang nhị phân phần ngun  Hình 2: Ví dụ chuyển đổi từ thập phân sang nhị phân kiểu phân số  Hình 3: Bộ mã ASCII  Bảng 1: Vị trí số thập phân  Bảng 2: Thập phân, nhị phân thập lục phân 14