Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 3: Biểu diễn dữ liệu gồm các nội dung sau: Khái niệm thông tin, lượng thông tin và sự mã hóa thông tin, hệ thống số, các phép tính số học cho hệ nhị phân, số quá n (excess-n), cách biểu diễn số với dấu chấm động, biểu diễn số BCD, biểu diễn các ký tự.
Chương – Biểu diễn liệu 3.1 Khái niệm thơng tin 3.2 Lượng thơng tin mã hóa thơng tin 3.3 Hệ thống số 3.4 Các phép tính số học cho hệ nhị phân 3.5 Số n (excess-n) 3.6 Cách biểu diễn số với dấu chấm động 3.7 Biểu diễn số BCD 3.8 Biểu diễn ký tự Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mục tiêu Hiểu hệ số thông dụng cách chuyển đổi Hiểu phương pháp biểu diễn số nguyên số chấm động Hiểu phương pháp tính đơn giản với số Hiểu phương pháp biểu diễn số BCD ký tự Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình dung “biểu diễn liệu” Mọi thứ máy tính Thế giới bên ngồi có nhiều khái niệm số, chữ cái, hình ảnh, âm thanh,… → biểu diễn liệu = quy tắc “gắn kết” khái niệm giới thật với dãy số máy tính Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.1 Khái niệm thơng tin Dùng tín hiệu điện Phân thành vùng khác 5V Nhị phân Không sử dụng 2V 0.8 V Nhị phân 0V Hình 3.1 Biểu diễn trị nhị phân qua đ i ệ n t h ế Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.2 Lượng thông tin mã hố thơng tin Thơng tin đo lường đơn vị thông tin mà ta gọi bit Lượng thông tin định nghĩa công thức: I = Log2(N) – Trong đó: • I: lượng thơng tin tính bit • N: số trạng thái có – Ví dụ, để biểu diễn trạng thái trạng thái có, ta cần số bit ứng với lượng thông tin là: I = Log2(8) = bit Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.3 Hệ Thống Số Dạng tổng quát để biểu diễn giá trị số: n Vk b i k i i m – Trong đó: • Vk: Số cần biểu diễn giá trị • m: số thứ tự chữ số phần lẻ (phần lẻ số có m chữ số đánh số thứ tự từ -1 đến -m) • n-1: số thứ tự chữ số phần nguyên (phần nguyên số có n chữ số đánh số thứ tự từ đến n-1) • bi: giá trị chữ số thứ i • k: hệ số (k=10: hệ thập phân; k=2: hệ nhị phân; ) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.3 Hệ Thống Số Các hệ đếm (cơ số) thông dụng – Thập phân (Decimal) • 10 chữ số : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, – Nhị phân (Binary) • chữ số: 0, – Bát phân (Octal) • chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, – Thập lục phân (Hexadecimal) • 16 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E – A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi từ số 10 sang b Quy tắc: Chia số cần đổi cho b, lấy kết chia tiếp cho b kết Số số b số dư (của phép chia) viết ngược Ví dụ: 41 = 20 dư 20 = 10 dư 10 =5 dư =2 dư 2 =1 dư =0 dư 4110 = 1010012 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi hệ 10 sang Nhị phân Quy tắc: Người ta chuyển đổi phần nguyên lẻ theo quy tắc sau Phần nguyên: Chia liên tiếp phần nguyên cho giữ lại số dư, Số nhị phân chuyển đổi dãy số dư liên tiếp tính từ lần chia cuối lần chia Phần lẻ: Nhân liên tiếp phần lẻ cho 2, giữ lại phần nguyên tạo thành Phần lẻ số Nhị phân dãy liên tiếp phần nguyên sinh sau phép nhân tính từ lần nhân đầu đến lần nhân cuối Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi hệ 10 sang Nhị phân Ví dụ: Chuyển sang hệ Nhị phân số: 13,6875 Thực hiện: Phần nguyên: 13:2 = dư 6:2 = dư 3:2 = dư 1:2 = dư Phần nguyên số Nhị phân 1101 Phầnlẻ: 0,6875 x = 1,375 Phần nguyên 0,375 x = 0,750 Phần nguyên 0,750 x = 1,500 Phần nguyên 0,5 x = 1,00 Phần nguyên 1 Phần lẻ số Nhị phân là: 0,1011 Ta viết kết là: (13,625)10 = (1101,1011)2 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 10 https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi từ số 10 sang b Quy tắc: Chia số cần đổi cho b, lấy kết chia tiếp cho b kết Số số b số dư (của phép chia) viết ngược Ví dụ: 41 16 16 =2 =0 dư dư 4110 = 2916 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 11 https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ: Chuyển số (3287,5100098)10 sang Cơ số Phần nguyên: 3287:8 = 410dư 410:8 = 51 dư 51:8= dư 6:8 = dư Vậy (3287)10=(6327)8 Phần lẻ: 0,5100098x8 = 4,0800784 phần nguyên 0,0800784x8= 0,6406272 phần nguyên 0,6406270x8= 5,1250176 phần nguyên 0,1250176x8= 1,0001408 phần nguyên Vậy (0,5100098)10=(0,4051)8 Kết chung là: (3287,5100098)10 =(6327,4051)8 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 12 https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi hệ sang hệ 10 Ví dụ: Chuyển đổi sang hệ Thập phân số: m = 1101,011 Thực hiện: Ta lập tổng theo trọng số Bit nhị phân: m = 1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 + 0.2-1 + 1.2-2 + 1.2-3 m=8 + + + + + 1/4 + 1/8 m = 13,375 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 13 https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi số 2-8-16 Quy tắc: Từ phải sang trái, gom chữ số nhị phân thành chữ số bát phân gom chữ số nhị phân thành chữ số thập lục phân Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 14 https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ: Chuyển số M = (574,321)8 sang biễu diễn nhị phân Thực hiện: tương ứng: Thay chữ số nhóm nhị phân bit M= 101 111 100 , 011 010 001 Ví dụ: Chuyển số M = (1001110,101001)2 sang số Thực hiện: M= M= 001 110 , 101 001 M= 1 , (116,51)8 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 15 https://fb.com/tailieudientucntt Số bù Quy tắc chung (r: số, n: số chữ số) – Bù (r-1) N = (rn – 1) – N – Bù r N = rn – N • Bù r (bù r N) = N • Nhận xét: Có tính chất giống – (– N) = N Đối với hệ nhị phân: – Bù = đảo n bit N • Bù (1100) = 0011 – Bù = bù + • Bù (1100) = 0011 + = 0100 • Mẹo: giữ nguyên số bên phải gặp số 1, sau đảo 1100 0100 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 16 https://fb.com/tailieudientucntt Số n (excess-n) 000 001 010 011 -3 -2 -1 000 001 010 011 100 101 110 111 100 101 110 111 Nguyên dương Quá Quy tắc chung: Biểu diễn n N = biểu diễn nguyên dương (N + n) Ví dụ: Biểu diễn (quá 127) là: 127+7 = 134 = 100001102 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 17 https://fb.com/tailieudientucntt Cộng trừ số nhị phân nguyên Quy tắc: -A = bù A A – B = A + (-B) = A + (bù B) Ví dụ: 13 – = 13 + (-6) = 00000110 -6 = 11111010 13 = 00001101 00000111 (7) = Bỏ bit tràn (nếu có) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 18 https://fb.com/tailieudientucntt BCD (Binary Coded Decimal) Biểu diễn chữ số thập phân chữ số nhị phân (ít dùng) = 0000 = 0001 … = 1001 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 19 https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn ký tự Sử dụng mã ASCII mở rộng (8 bit) – 00 – 1F: ký tự điều khiển – 20 – 7F: ký tự in – 80 – FF: ký tự mở rộng (ký hiệu tiền tệ, vẽ khung, …) Ngày dùng mã Unicode (16 bit) (UTF-8) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 20 https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn chấm động F = (-1)S M – – – – RE S: dấu M: định trị R: số e: mũ Ví dụ: 2006 = (-1)0 2.006 103 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 21 https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn chấm động Biểu diễn chấm động gọi chuẩn hóa phần định trị có chữ số bên trái dấu chấm thập phân chữ số khác khơng → số có biểu diễn chấm động chuẩn hóa 2.006 20.06 0.2006 103 (chuẩn) 102 (không) 104 (không) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 22 https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn chấm động hệ nhị phân Sử dụng dạng chuẩn hóa Dùng bit cho phần dấu: 0-dương, 1-âm Không biểu diễn số (R) ln Phần định trị biểu diễn phần lẻ (bên phải dấu chấm) chữ số bên trái dấu chấm ln Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 23 https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn chấm động hệ nhị phân Ví dụ: 31 30 23 22 – Dấu bit – Mũ: bit (từ bit 23 đến bit 30) số 127 (sẽ có trị từ -127 đến 128) – Định trị: 23 bit (từ bit đến bit 22) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 24 https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn chấm động hệ nhị phân Ví dụ: 209.812510 = 11010001.11012 = 1.10100011101 27 Biểu diễn (quá-127) là: 127+7 = 134 = 100001102 Kết quả: 31 30 23 22 10000110 1010001110100000000000 Lưu ý khơng có số bên trái dấu chấm Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 25 https://fb.com/tailieudientucntt ... m = 1. 23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 + 0. 2-1 + 1. 2-2 + 1.2 -3 m=8 + + + + + 1/4 + 1/8 m = 13, 375 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 13 https://fb.com/tailieudientucntt Chuyển đổi số 2-8 -1 6 Quy... chấm động hệ nhị phân Ví dụ: 31 30 23 22 – Dấu bit – Mũ: bit (từ bit 23 đến bit 30 ) số 127 (sẽ có trị từ -1 27 đến 128) – Định trị: 23 bit (từ bit đến bit 22) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com... bên phải gặp số 1, sau đảo 1100 0100 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 16 https://fb.com/tailieudientucntt Số n (excess-n) 000 001 010 011 -3 -2 -1 000 001 010 011 100 101 110 111 100