Bài giảng kiến trúc máy tính chương 2 biểu diễn thông tin trong máy tính

BIỂU DIỄN THƠNG TIN TRONG MÁY TÍNH VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GỊN Email: trinhtandat@sgu.edu.vn Website: https://sites.google.com/site/ttdat88 Nội dung • Giới thiệu liệu thơng tin • Biễu diễn liệu số • Các hệ thống đếm • Biểu diễn số ngun có dấu • Biểu diễn số ngun khơng dấu • Biểu diễn số thực • Các phép tốn Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính I Giới thiệu thơng tin Dữ liệu (data) • Là liệu thơ, chưa tổ chức • Có thể dạng văn bản, hình ảnh, âm video Thơng tin (information) • Là liệu xử lý thành dạng có ý nghĩa • Xử lý thông tin việc chuyển đổi liệu thành thông tin Các loại liệu (số, văn bản, đa phương tiện,…) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Xử lý liệu Kiến Trúc Máy Tính Thơng tin II Biểu diễn liệu số Các dạng liệu • Số: 0…9 • Phi số: o Chữ thường: a…z o Chữ hoa: A…Z o Các dấu: +, -, @, #, &, [, ],… o… Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II Biểu diễn liệu số • Biểu diễn liệu số (digital data representation) trình biểu diễn liệu dạng số (digital) để máy tính hiểu • Hệ thống mã hóa sử dụng để biểu diễn liệu chương trình theo cách mà máy tính hiểu • Máy tính kỹ thuật số hiểu hai trạng thái, tắt bật (0 1) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II Biểu diễn liệu số • Bit đơn vị liệu nhỏ mà máy tính nhị phân nhận (một đơn vị 0) • Một byte tương đương với bit • Thuật ngữ Byte sử dụng để thể kích thước tài liệu tệp, chương trình khác, v.v Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II Biểu diễn liệu số Tên Ký hiệu Đo theo nhị phân Số byte Bằng với KiloByte KB 210 1,024 1,024 Byte MegaByte MB 220 1.048.576 1,024 KB GigaByte GB 230 1.073.741.824 1,024 MB TeraByte TB 240 1.099.511.627,776 1,024 GB PetaByte PB 250 1.125.899.906.842.624 1,024 TB ExaByte EB 260 1.152.921.504.606.846,976 1,024 PB ZettaByte ZB 270 1.180.591.620,717.411.303.424 1,024 EB YottaByte YB 280 1.208.925.819,614.629.174.706,176 1,024 ZB Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II Biểu diễn liệu số Mã hóa thông tin Là biến đổi thông tin thành dãy bit để máy tính xử lý o Các loại liệu: ▪Dữ liệu nhân tạo: người qui ước mã chuẩn riêng biệt ▪Dữ liệu tự nhiên: tồn khách quan, thường dạng Analog nên cần chuyển đổi Digital o Số bit sử dụng để mã hóa tương ứng với độ dài liệu (thường bội 8bit) Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II Biểu diễn liệu số • Quy tắc chuyển đổi tín hiệu vật lý dạng analog sang dạng digital (ví dụ âm thanh, hình ảnh, video, …) Tín hiệu vật lý Bộ cảm biến tín hiệu (sensor) Tín hiệu điện liên tục Bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) Tín hiệu số Máy tính Tín hiệu vật lý Bộ tái tạo tín hiệu (actuator) Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Tín hiệu điện liên tục Bộ chuyển đổi số - tương tự (DAC) Kiến Trúc Máy Tính Tín hiệu số II Biểu diễn liệu số Mã hóa thơng tin dạng văn bản: mã ASCII (0 – 255), mã Unicode ASCII (American Standard Code for Information Interchange) • Hệ thống mã hóa sử dụng truyền thống với máy tính cá nhân • Thơng thường sử dụng bit cho ký tự Unicode • Mã bao gồm đến 32 bit cho ký tự • Tiêu chuẩn mã hóa phổ quát thiết kế để thể liệu dựa văn viết ngôn ngữ cổ đại đại nào, hàng nghìn ký hiệu ký hiệu khác • Thay ASCIIl làm hệ thống mã hóa văn Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VI Số thực Xác định dấu, phần định trị, số số mũ số sau: • -1130.512 • 0.12345 • 10.125 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VI Số thực • Chuẩn IEEE 754/85: • Có dạng: ➢ Dạng đơn (single precision): 32 bit ➢ Dạng kép (double precision): 64 bit ➢ Dạng kép mở rộng (double – extended precision): 80 bit • Cả dạng có điểm R = Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VI Số thực • Dạng đơn 32 bit 31 30 22 S (dấu) E (phần mũ) M (phần định trị) bit bit 23 bit • Khi đó, số thực biểu diễn: X = (-1)S * 1, M * 2E-127 • Dải giá trị biểu diễn: 2-127 < | X | < 2127 hay: 10-38 < | X | < 1038 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VI Số thực • Các bước chuyển đổi số thực → IEEE 754/85 (32 bit): ➢ Bước 1: Đổi số thực dạng nhị phân ➢ Bước 2: Chuyển dạng nhị phân đổi dạng: ±1.aa…a * 2b ➢ Bước 3: Xác định giá trị: ❑ S = số dương; S = số âm ❑ E - 127 = b ➔ E = 127 + b → nhị phân ❑ M = aa a00…0 Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VI Số thực • Ví dụ: 23.456 → IEEE 754/85 ➢ Bước 1: A = 23.45610 = 10111.0112 ➢ Bước 2: A = 1.0111011 * 24 ➢ Bước 3: Ta có: ❑ S = A > ❑ E – 127 = → E = 131 = 1000 0011 ❑ M = 011 1011 0000 0000 0000 0000 → A = 0100 0001 1011 1011 0000 0000 0000 0000 → A = 41 BB 00 0016 Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VI Số thực • Ví dụ: Tìm giá trị số thực: C2 0D 00 0016 ➢ Ta có: X = C2 0D 00 0016 = 1100 0010 0000 1101 0000 0000 0000 0000 ➢S=1→X 2n – 0+0=0 0+1=1 1+0=1 + = (nhớ vào số tiếp theo) Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VII Các phép tốn hệ nhị phân Phép cộng hai số nhị phân Cộng hai số nhị phân: Cộng hai số thập phân: 11001 25 + 00111 + = 100000 = 32 Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VII Các phép tốn hệ nhị phân Phép trừ hai số nhị phân 0–0=0 – = (mượn từ số tiếp theo) 1–0=1 1–1=0 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VII Các phép toán hệ nhị phân Phép trừ hai số nhị phân Trừ hai số nhị phân: Trừ hai số thập phân: 11001 25 – 00111 – = 10010 = 18 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VII Các phép toán hệ nhị phân Phép nhân hai số nhị phân 0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1 Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VII Các phép tốn hệ nhị phân Phép nhân hai số nhị phân Nhân hai số nhị phân: Nhân hai số thập phân: 11001 × 111 25 × 11001 110010 1100100 35 14 175 10101111 Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính VII Các phép tốn hệ nhị phân Phép chia hai số nhị phân Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính THANK YOU FOR YOUR ATTENTIONS Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính