tài liệu biểu diễn dữ liệu trong máy tính nói về biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử, phân loại dữ liệu, Dữ liệu kiểu số, Dữ liệu kiểu phi số, dữ liệu kiểu logic, hình ảnh, âm thanh, Biểu diễn vật lý của thông tin và truyền tin, .......
BÀI CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MÁY TÍNH Mô đun Biểu diễn thông tin máy tính điện tử Phân loại liệu Để đạt hiệu cao xử lý, lưu trữ truyền thông tin, điều cần thiết phải tìm cách tổ chức biểu diễn (thể hiện) thông tin MTĐT cách hợp lý Như biết, liệu hình thức biểu diễn thông tin xử lý Vì máy tính liệu thông tin mã hoá dạng nhị phân Dữ liệu - thông tin máy tính xử lý có dạng khác Máy tính tính toán số, xử lý thông tin chữ hay thông tin logic, xử lý thông tin đa phương tiện (multimedia) âm hình ảnh Thông tin đối tượng phức tạp thể nhiều liệu có kiểu khác Ví dụ thông tin cán có tên, nơi sinh văn bản; ngày sinh, lương số; tình trạng có gia đình hay chưa logic, ảnh chân dung ảnh Để lưu trữ MTĐT liệu số phi số mã hóa mã nhị phân Theo nghĩa liệu dù chất có khác số hoá Dưới ta trình bày chi tiết lớp liệu Trong trường hợp biểu diễn thông tin không phức tạp ta trình bày chút cách biểu diễn Dữ liệu Dữ liệu số Số dấu phẩy tĩnh Dữ liệu phi số Số dấu phẩy động Văn Đa phương tiện Âm Logic Hình ảnh Hình 4.1 Phân loại dạng liệu 2.Dữ liệu kiểu số Người ta thường dùng hai cách biểu diễn số số dấu phẩy tĩnh số dấu phẩy động 2.1 Biểu diễn số dấu phẩy tĩnh Với kiểu biểu diễn số dấu phẩy tĩnh (fixed point number), người ta chọn độ rộng n bit cho số Trong n bit này, bit dùng để mã dấu số theo cách bit dùng để mã dấu dương, bit dùng để mã dấu âm Trong n-1 bit lại, lấy số bit cho phần nguyên phần lại cho phần lẻ Ví dụ dãy 16 bit sau ta dùng bit cho phần nguyên bit cho phần lẻ bit cho dấu biểu diễn sau thể số 1100101, 11011011 1 0 1 1 1 1 Vị trí dấu phẩy Hình 4.2 Biểu diễn dấu phẩy tĩnh Do với kiểu biểu diễn chọn, vị trí dấu phẩy mang tính quy ước nằm vị trí cố định nên kiểu biểu diễn gọi kiểu dấu phẩy tĩnh Trên thực tế tất máy quy ước dấu phẩy đứng sau ô cuối có nghĩa áp dụng chế độ dấu phẩy tĩnh cho số nguyên Độ dài biểu diễn tuỳ thuộc vào nhu cầu Các số nguyên thường dùng chủ yếu có loại độ dài bit, 16 bit 32 bit 2.2 Biểu diễn số dấu phẩy động Biểu diễn dấu phẩy tĩnh không đáp ứng số nhu cầu, đặc biệt tính toán gần Đối với toán tính gần người ta chấp nhận sai số lớn tuyệt đối tỉ số sai số giá trị thực số nhỏ (sai số tương đối) Mặt khác cách biểu diễn số dấu phẩy tĩnh không đủ mềm dẻo để thể số lớn bé Đã từ lâu, có nhu cầu tính toán gần máy tính người ta thường dùng loại biểu diễn số khác biểu diễn dấu phẩy động (floating point number) Trong dạng số phải phân tích dạng mũ sau: x = mx 10 Px mx gọi phần định trị Px gọi phần bậc Ví dụ 3,14 = 0,314 x 101 - 0.0012 = - 0.12 x 10-2 Như phân tích số dạng mũ không kèm thêm điều kiện phần định trị phải nằm 10-1 phân tích Phân tích gọi dạng chuẩn Với dạng chuẩn, phần định trị phần nguyên nên phải biểu diễn phần lẻ Hơn dạng chuẩn số khác chữ số phần định trị phải khác Trong hệ đếm số phải Để biểu diễn số vùng nhớ n bit người ta dành phần biểu diễn phần định trị vùng biểu diễn phần bậc Phần bậc có dấu bậc Phần định trị Hình 4.3 Biểu diễn dấu phẩy động Nguyên tắc mã dấu phần định trị phần bậc giống trường hợp số dấu phẩy tĩnh Như ví trí dấu phẩy thực số phần bậc định phần định trị Chính người ta gọi kiểu biểu diễn số biểu diễn dấu phẩy động Biểu diễn dấu phẩy động có hai ưu điểm so với biểu diễn dấu phẩy tĩnh là: - Khoảng biểu diễn số lớn theo nghĩa với số vị trí (tương ứng ngăn lưu trữ ô nhớ), kiểu dấu phẩy động biểu diễn số có giá trị tuyệt đối lớn nhỏ so với biểu diễn dấu phẩy tĩnh - Một số lượng ngăn chứa chữ số xác định có nghĩa ta phải chấp nhận sai số làm tròn Giả sử có số x mà làm ta biễu diễn giá trị x’ Khi |x-x’| gọi sai số tuyệt đối |x-x’| /|x| gọi sai số tương đối Kiểu biểu diễn số dấu phẩy động có sai số tương đối tốt Để dễ hình dung, ta minh họa hệ thập phân với ô nhớ gồm 10 ngăn, ngăn chứa chữ số thập phân Giả sử chế độ dấu phẩy tĩnh ta dùng ngăn dấu số, số cho phần nguyên, số cho phần lẻ hoạ sau đây: dấu phần nguyên phần lẻ Số dương lớn biểu diễn 999999, 99 Số dương nhỏ 0,001 Một cách tổng quát dùng m ngăn cho phần nguyên, n ngăn cho phần lẻ số dương lớn biểu diễn 10m-10-n, số dương nhỏ biểu diễn 10-n Nếu 10 ngăn ta dùng ngăn cho phần định trị ngăn cho phần bậc, ngăn cho dấu bậc dấu phần nguyên dấu bậc phần lẻ Số dương lớn biểu diễn 999999 1099 Số dương nhỏ biểu diễn 0, 10-99 = 10-100 Một cách tổng quát, dùng m ngăn cho phần định trị n ngăn cho phần bậc số dương lớn biểu diễn (1 10 m ) 1010 m 1 Còn số dương nhỏ biểu diễn 10 m 10 Rõ ràng khoảng số biểu diễn chế độ dấu phẩy động tốt nhiều so với chế độ biểu diễn dấu phẩy tĩnh Trong ví dụ trên, với kiểu biểu diễn dấu phẩy tĩnh, sai số tuyệt đối 10-3 (0,001) sai số tương đối xấp xỉ 10-9 (0,001/999999,999) Một cách tổng quát ta dùng m ngăn cho phần lẻ n ngăn cho phần nguyên chế độ dấu phẩy tĩnh sai số tuyệt đối gây làm tròn 10-m sai số tương đối lên tới 10-m-n Với chế độ dấu phẩy động, ví dụ trên, sai số tuyệt đối lớn bị khuyếch đại theo hệ số 10Px 0, 000001.1099 Còn sai số tương đối tốt, luôn đạt mức 10-m-n 3.Dữ liệu phi số 3.1 Mã hoá chữ liệu kiểu văn Đơn vị sở liệu văn chữ Ở khái niệm chữ cần hiểu theo nghĩa rộng, không chữ la tinh mà kể chữ số, dấu tả, dấu toán học, kí hiệu để trình bày Mặt khác dân tộc dùng chữ latinh nên số dân tộc có chữ riêng Ví dụ chữ Trung hoa có đến 60 nghìn chữ Để đỡ gây nhầm lẫn khái niệm chữ theo nghĩa chữ thông thường (letter) với "chữ" dùng văn nói chung kể văn máy tính, từ trở dùng thuật ngữ ký tự (character) với ý nghĩa ký hiệu dùng văn Nếu dùng vùng nhớ k bit để mã hoá chữ biểu diễn tối đa 2k kí tạo 2k mã nhị phân khác Điều giải thích người Mỹ cần bit để mã cho chữ họ; để có thêm mặt chữ châu Âu, chữ Hy lạp số ký hiệu trình bày cần bit; người Trung Hoa hay người Nhật phải dùng mã 16 bit Các văn hình dung chuỗi kí tự Nội dung sách, thơ đưa vào máy tính ví dụ cụ thể thông tin văn Hầu hết máy tính môi trường lập trình sử dụng byte để mã hoá chữ 3.2 Các liệu logic Dữ liệu loại logic thể hai trạng thái đối lập đúng/sai, có/không Điều ta thường thấy nhiều loại hồ sơ Ví dụ lý lịch cá nhân: họ tên, quê quán liệu kiểu văn bản, ngày tháng năm sinh, lương thể số, thông tin có đoàn viên không, có gia đình hay không thông tin có kiểu logic Các thông tin kiểu logic chịu tác động phép toán đặc trưng phép toán so sánh, phép toán nhân logic “và”, cộng logic “hoặc” hay phủ định logic “không” Ví dụ hệ thống quản lý sinh viên người ta phải đặt câu hỏi như: In danh sách sinh viên (mà) tuổi ... point number), người ta chọn độ rộng n bit cho số Trong n bit này, bit dùng để mã dấu số theo cách bit dùng để mã dấu dương, bit dùng để mã dấu âm Trong n-1 bit lại, lấy số bit cho phần nguyên phần... khái niệm chữ cần hiểu theo nghĩa rộng, không chữ la tinh mà kể chữ số, dấu tả, dấu toán học, kí hiệu để trình bày Mặt khác dân tộc dùng chữ latinh nên số dân tộc có chữ riêng Ví dụ chữ Trung hoa... hiệu trình bày cần bit; người Trung Hoa hay người Nhật phải dùng mã 16 bit Các văn hình dung chuỗi kí tự Nội dung sách, thơ đưa vào máy tính ví dụ cụ thể thông tin văn Hầu hết máy tính môi trường