Các hệ đếm thường dùng trong tin học và biểu diễn thông tin trong máy tính (lập TRÌNH cơ bản SLIDE)

Chương Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính Học phần: LẬP TRÌNH CƠ BẢN Tài liệu tham khảo  Giáo trình tin học sở, Hồ Sỹ Đàm, Đào Kiến Quốc, Hồ Đắc Phương Đại học Sư phạm, 2004 – Chương 4, Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính NỘI DUNG   Các hệ đếm thường dùng tin học  Hệ đếm  Tìm biểu diễn số hệ đếm  Số học nhị phân Biểu diễn thơng tin máy tính  Dữ liệu kiểu số  Dữ liệu phi số  Biểu diễn thông tin máy tính Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thông tin máy tính HỆ ĐẾM  Hệ đếm tập ký hiệu (bảng chữ số) để biểu diễn số xác định giá trị biểu diễn số  Ví dụ: Hệ đếm La mã có bảng chữ {I,V,X,L,C,D,M} đại diện cho giá trị 1, 5,10, 100, 500 1000  Quy tắc biểu diễn số viết chữ số cạnh  Quy tắc tính giá trị chữ số có chữ số bên trái có giá trị nhỏ giá trị cặp số bị tính hiệu hai giá trị Cịn số có giá trị nhỏ đứng phía phải giá trị chung tổng hai giá trị MLVI = 1000 + 50 + +1 =1056 MLIV = 1000 + 50 + -1 = 1054 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính HỆ ĐẾM VD Hệ đếm thập phân  Bảng chữ số {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}  Quy tắc biểu diễn: ghép chữ số  Quy tắc tính giá trị: chữ số x đứng hàng thứ i tính từ bên phải có giá trị x.10 i-1 Như đơn vị hàng có giá trị gấp 10 lần đơn vị hàng kế cận bên phải  Giá trị số tổng giá trị chữ số có tính tới vị trí Giá trị 3294,5 3.103 + 2.102 + 9.101 + 4.100 + 5.10-1 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính HỆ ĐẾM THEO VỊ TRÍ VÀ KHƠNG THEO VỊ TRÍ  Hệ đếm theo vị trí hệ đếm mà giá trị chữ số không phụ thuộc vào vị trí biểu diễn số  Hệ đếm thập phân hệ đếm theo vị trí  Hệ đếm La Mã hệ đếm không theo vị trí Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính HỆ ĐẾM THEO VỊ TRÍ CĨ CƠ SỐ BẤT KỲ  Có thể chọn hệ đếm với số khác 10  Với số tự nhiên b > 1, với số tự nhiên n tồn cách phân tích n dạng đa thức b với hệ số nằm từ đến b-1 n = ak.bk + ak-1.bk-1 +…+ a1b1+a0 , 0≤ ai≤b-1 Khi biểu diễn n số b a kak-1 …a1a0 VD 14 = 1.32 + 1.31 + 2.30 = 1.23+1.22+1.21 +0.20 Do 1410 = 1123 = 11102 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính HỆ ĐẾM NHỊ PHÂN  Hệ nhị phân dùng chữ số {0,1} chữ số hàng có giá trị lần chữ số hàng kế cận bên phải 14,625 = 1.23+1.22+1.21 +0.20+1.2-1+0.2-2 +1.2 -3 Do 14,62510 = 1110,1012  Hệ đếm nhị phân hệ sử dụng nhiều MTĐT MTĐT sử dụng thành phần vật lý có hai trạng thái để nhớ bit Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính SỐ HỌC NHỊ PHÂN  Bảng cộng: 0+0=0, 1+0=0+1=1, 1+1=10  Bảng nhân: 0x0=0x1=1x0=0 1x1=1  Ví dụ 7+5 = 12, 12-5 = 7, 6x5 = 30, 30:6=5 thể hệ nhị phân 111 + 101 _ 1100 101 11 00 11 1 1 110 _ 11110 110 x 110 101 _ 10 01 110 + 110 000 110 11110 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính HỆ HEXA (HỆ ĐẾM CƠ SỐ 16)  Hệ nhị phân tính toán đơn giản biểu diễn số dài Hệ thập phân khơng thích hợp với máy tính Người ta thường dùng hệ 16 (hexa) biểu diễn số ngắn mà chuyển đổi với hệ nhị phân đơn giản  Hệ đếm số 16 dùng chữ số { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}  Bảng cộng, nhân khơng hồn tồn giống hệ thập phân, ví dụ 5+6 = B cách thực phép toán số học tương tự hệ thập phân 10 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thông tin máy tính BIỂU DIỄN CHỮ VÀ VĂN BẢN  Với k bít, biểu diễn 2k mã khác Ta dùng thuật ngữ ký tự (character) để biểu diễn cho ký hiệu phân biệt với chữ (letter) thông thường mà letter chi loại ký tự giống chữ số, dấu tả dấu đặc biệt khác  Bộ mã Mã EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) năm 70 dùng bit mã 64 ký tự  Bộ mã ASCII (American Standard Codes for Information Interchange) dùng bít cho phép biểu diễn 128 kì tự (32 mã dùng cho mã điều khiển truyền thông, dấu tả, chữ số, chữ thường, chữ in dấu đặc biệt)  Bộ mã ASCII mở rộng dùng byte cho ký tự nên có khả biểu diễn 256 ký tự 128 chỗ vùng cho chữ nước châu Âu, chữ Hy lạp chữ tiếng Việt hay ngôn ngữ Slavơ, đủ cho tiếng Trung Quốc hay Nhật Bản 28 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính BẢNG CHỮ ASCII (128 ký tự đầu) 29 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thông tin máy tính BIỂU DIỄN CHỮ VỚI UNICODE  Đối với quốc gia có chữ lớn (như Trung quốc, Nhật bản) mã bít khơng đủ chỗ cho tất chữ Nhật Bản đưa dự án lập chữ cho toàn cầu gọi UNICODE Bộ chữ chia trang cho quốc gia Mặt chữ nước có dùng lại phần mềm khác  Sau tổ chức chuẩn chấp nhận UNICODE chuẩn ISO 10646  Mỗi quốc gia nhận trang mã (code page), ký tự thể qua mã trang mã số thứ tự (code point) ký tự trang mã - số byte) Trong bảng mã UNICODE, chữ “ơ” có điểm mã 01A1 (so sánh với bảng mã CP1258 Microsoft, bảng mã bít, chữ “ơ” có điểm mã F5) 30 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính MÃ TIẾNG VIỆT (tự đọc)  Từng tồn tới 40 mã tiếng Việt bít dẫn đến tình trạng loạn mã, khơng chia sẻ liệu Có 141 ký tự đặc thù Việt Nam khơng có chỗ (vùng mở rộng có 128 chỗ)  Năm 1993 xây dựng mã TCVN 5712 Thực chất giải pháp chắp vá với mã khác Bộ mã 1, chiếm thêm số chỗ vùng mã điều khiển – nguy hiểm cho truyền thông) Bộ mã mã tổ hợp, dùng chuối ký tự để thể mã cho chữ Việt Bộ mã hy sinh số ký tự hoa có dấu ví dụ Ẫ Cả giải pháp không giải triệt để  Từ 2001, Bộ KHCN ban hành tiêu chuẩn TCVN 6909/2001 việc sử dụng mã UNICODE có hiệu lực từ 1/1/2003 Các quan nhà nước buộc phải dùng mã trao đổi liệu  TCVN 6909 chấp nhận hai kiểu: mã dựng sẵn (pre-compound) với ký tự thể bới mã byte kiểu tổ hợp cho phép dùng chuỗi ký tự bít để thể ký tự 31 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính BIỂU DIỄN CÁC GIÁ TRỊ LOGIC (tự đọc)  Trong đời sống, có loại thơng tin mà giá trị có hai trạng thái đối lập “có/khơng”, “đúng/sai” Dữ liệu loại gọi liệu logic  Các liệu logic tương tác với thơng qua phép tốn logic mệnh đề “Và”, “hoặc”, “khơng”  Về ngun tắc mã hố đại lượng logic bít (1 có, sai khơng có) Tuy nhiên người ta làm đơn vị nhớ sở byte Trong cài đặt cụ thể người ta dung kí tự T (true) F (false) để biểu diễn hai giá trị “đúng” “sai” 32 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính BIỂU DIỄN DỮ LIỆU HÌNH ẢNH (tự đọc)  Ảnh tập hợp điểm ảnh (pixel), có màu sắc tạo từ màu (red, green, blue) với cường độ khác  Ví dụ ảnh màu 24 bít, dùng byte để mã màu với mức từ đến 255 Như có 224 (khoảng 19 triệu ) sắc độ màu khác  Có chuẩn ảnh khác chủ yếu khác việc cấu trúc thông tin ảnh phù hợp với phương pháp nén ảnh thể ảnh Một số chuẩn ảnh thông dụng bitmap, jpeg, gif, tiff  Ảnh trực tiếp thể điểm ảnh gọi ảnh bitmap hay ảnh raster Còn kiểu ảnh khác ảnh vector 33 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính BIỂU DIỄN ÂM THANH (tự đọc)  Cách đơn giản mã hố cách xấp xỉ dao động sóng âm chuỗi byte thể biên độ dao dộng tương ứng theo khoảng thời gian  Các đơn vị thời gian cần phải đủ nhỏ để không làm nghèo âm Đơn vị thời gian gọi chu kỳ lấy mẫu  Khi phát lại, người ta dùng mạch điện để tái tạo lại âm từ biên độ dao động chu kỳ lấy mẫu Có số chuẩn định dạng âm wav,một số chuẩn khác cho phép nén âm với hình ảnh động 34 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính TRI THỨC = SỰ KIỆN + LUẬT (tự đọc)  Tri thức (knowledge) kiện (fact) mà ta biểu diễn liệu thơng thường mà cịn thể cách suy luận cho luật (rule)  VD quan hệ “Làbố” cho chuỗi ký tự hiểu theo nghĩa tên bố tên Làbố (Hùng, Cường) nghĩa Hùng bô Cường  Quy tắc “Nếu (A bố B) (B bố C) A ông nội C” cho phép từ số quan hệ suy số quan hệ khác  Chẳng hạn từ Làbố (Bé, Cường) Làbố (Cường, Đại) theo quy tắc rút Bé ông nội Đại 35 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thông tin máy tính TRUYỀN DỮ LIỆU (tự đọc)  Dữ liệu lưu trữ dạng trạng thái nhị phân truyền sóng điện từ  Cần điều chế (modulation) tín hiệu sóng mang kênh truyền vật lý  Có thể điều chế theo tần số, biên độ pha  Đôi người ta điều chế điều pha điều biên, cho phép truyền thông với tốc độ cao tần số sóng mang modem 9.6 kb/s với mã hố kiểu chịm (constellation) 36 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thông tin máy tính TỔNG KẾT NỘI DUNG  Trong tin học, người ta thường dùng hệ đếm số số 16  Việc đối số nguyên thực cách chia liên tiếp cho số tách phần dư liên tiếp sau lấy theo chiều ngược lại số dư  Việc đổi phần lẻ thực cách nhân liên tiếp tách phần nguyên  Để chuyển đổi từ hệ đếm số sang 16 cần nhóm cụm đủ chữ số hệ kể từ dấu phảy hai phía thay cụm chữ số hệ 16 tương ứng  Ngược lại để đổi số từ hệ đếm số 16 sang hệ đếm số cần thay chữ số hệ đếm số 16 bới nhóm đủ chữ số hệ đếm số 37 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính Tóm tắt nội dung  Dữ liệu cách thể thơng tin với mục đích lưu trữ, xử lý truyền tin  Có nhiều loại liệu số, văn bản, logic, đa phương tiện tri thức Mỗi loại có đặc thù riêng kèm với mã hoá  Để truyền liệu, người ta phải điều chế Đối với tín hiệu điện, thường phải gửi theo sóng mang với chế mã hố theo kiểu điều tần, điều pha, điều biên hay hỗn hợp 38 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính THẢO LUẬN  Biểu diễn liệu máy tính, dạng nén  Biểu diễn liệu hình ảnh 39 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Vì người ta sử dụng hệ nhị phân để biểu diễn thông tin cho MTĐT? Hãy đổi số thập phân sau hệ nhị phân (chú ý tin học ta thường dùng cách viết số theo kiểu Anh, dấu phân cách phần nguyên phần lẻ dấu chấm dấu phảy) 5, 9, 17, 27, 6.625 Hãy đổi số nhị phận sau hệ thập phân: 11, 111, 1001, 1101, 1011.110 Đổi số nhị phân sau hệ 16 11001110101, 1010111000101, 1111011101.1100110 Đổi số hệ 16 hệ nhị phân 3F8, 35AF, A45 40 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Người ta nói liệu hình thức biểu diễn thơng tin Cũng có người nói liệu thơng tin xử lý máy tính Hai cách nói có mâu thuẫn không Thế liệu số, liệu phi số Tại cần chế độ biểu diễn số khác chế độ dấu phảy động chế độ dấu phảy tĩnh 41 Nêu phương pháp điều chế tín hiệu để truyền liệu Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính HỎI VÀ ĐÁP Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính ... tin học  Hệ đếm  Tìm biểu diễn số hệ đếm  Số học nhị phân Biểu diễn thông tin máy tính  Dữ liệu kiểu số  Dữ liệu phi số  Biểu diễn thơng tin máy tính Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn. .. 0111 → 101001111,0111 19 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính DỮ LIỆU VÀ BIỂU DIỄN DỮ LIỆU 20 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thông tin máy tính PHÂN LOẠI DỮ LIỆU... Quốc hay Nhật Bản 28 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính BẢNG CHỮ ASCII (128 ký tự đầu) 29 Các hệ đếm thường dùng tin học biểu diễn thơng tin máy tính BIỂU DIỄN CHỮ VỚI