Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 3: Biểu diễn số học trong máy tính

Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 3: Biểu diễn số học trong máy tính cung cấp cho học viên những kiến thức về mã hóa và lưu trữ dữ liệu trong máy tính, các hệ đếm liên quan đến máy tính, biểu diễn số nguyên, biểu diễn số dấu phẩy động, biểu diễn ký tự,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chương Biểu diễn số học máy tính Nội dung      Mã hóa lưu trữ liệu máy tính Các hệ đếm liên quan đến máy tính Biểu diễn số nguyên Biểu diễn số dấu phẩy động Biểu diễn ký tự 3.1 Mã hoá lưu trữ liệu máy tính Ngun tắc chung mã hố liệu:  Mọi thơng tin đưa vào máy tính mã hoá thành liệu nhị phân  Độ dài từ liệu (word)  Độ dài từ liệu số bit sử dụng để mã hoá loại liệu tương ứng  Thường bội bit  Ví dụ: 8, 16, 32, 64 bit     bits = Byte 210 bytes = 1024 bytes = Kilobyte (1K) 210 KB = 1024 KB = Megabyte (MB) 210 MB = 1024 MB = Gigabyte (GB) Nguyên tắc chung mã hố liệu (tiếp)  Mã hóa theo chuẩn quy ước  Dữ liệu số:  Số nguyên: mã hóa theo số chuẩn  Số thực: mã hóa số dấu phẩy động  Dữ liệu ký tự:  Mã hóa theo mã ký tự  Ví dụ: mã ASCII (American Stadards Code for Information) mã Unicode Thứ tự lưu trữ byte nhớ  Bộ nhớ thường tổ chức theo byte:  Độ dài từ liệu chiếm từ đến nhiều byte  Phải biết thứ tự lưu trữ byte nhớ liệu nhiều byte  Có cách lưu trữ:  Lưu trữ đầu nhỏ (Little-endian): Byte có ý nghĩa thấp lưu trữ ngăn nhớ có địa nhỏ hơn, byte có ý nghĩa cao lưu trữ ngăn nhớ có địa lớn  Lưu trữ đầu to (Big-endian): Byte có ý nghĩa cao lưu trữ ngăn nhớ có địa nhỏ hơn, byte có ý nghĩa thấp lưu trữ ngăn nhớ có địa lớn Ví dụ lưu trữ liệu 32-bit 3.2 Các hệ đếm liên quan đến máy tính    Hệ thập phân Hệ nhị phân Hệ thập lục phân Biểu diễn số tổng quát  Nguyên tắc chung biểu diễn số:     Dùng số hữu hạn ký hiệu Số ký hiệu dùng gọi số hệ, ký hiệu r Ghép với theo qui ước vị trí Trọng số hệ ri, với i số nguyên dương âm Biểu diễn số tổng quát (tiếp)  Biểu diễn số A hệ đếm số r: A = (an-1an-2 … a0,a-1a-2 …a-m)r Phần nguyên  Trong    Phần lẻ ai: Các chữ số hệ đếm r: số hệ đếm Giá trị A: A = (an-1rn-1 + an-2rn-2 + … + a0r0 + a-1r-1 + a-2r-2 + … + a-mr-m)10 Biểu diễn số tổng quát (tiếp)  Các hệ đếm bản: Tên hệ đếm Các ký hiệu Cơ số (r) Hệ thập phân (Decimal) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10 Hệ nhị phân (Binary) 0, Hệ thập lục phân (Hexadecimal) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 16 10 Dạng xác đơn 32 bit s bit e m bit 23 bit 32 bit  S bit dấu:     m (23 bit) phần lẻ phần định trị M e (8 bit) số mũ dịch chuyển B   S =  số dương S =  số âm B = 28-1 – = 127 Công thức xác định giá trị số thực X: X = (-1)s x 1,m x 2E = (-1)s x 1,m x 2e-127 (E = e-127) 106 Các quy ước đặc biệt 107 Ví dụ 108 Ví dụ 109 Ví dụ Giải: 110 Bài tập áp dụng Biểu diễn số thực sau dạng số dấu phẩy động IEEE 754 32 bit: X = -27,0625 Y = 24,2 111 Bài tập nhà  Tìm hiểu tính tốn số học với số dấu phẩy động  Tài liệu: Mục 9.5 giáo trình Stallings, William Computer organization and architecture: designing for performance 2010, 8th edition 112 3.5 Biểu diễn ký tự   Bộ mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Bộ mã Unicode 113 Bộ mã ASCII   Do ANSI (American National Standard Institute) thiết kế Bộ mã 8-bit mã hóa 28 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 ÷ FF16 114 115 Bộ mã hợp nhất: Unicode     Do hãng máy tính hàng đầu thiết kế Bộ mã 16-bit Bộ mã đa ngơn ngữ Có hỗ trợ ký tự tiếng Việt 116 117 Bài tập Tìm hiểu mã ASCII Unicode Biểu diễn số sau ghi bit theo: qui tắc dấu trị tuyệt đối, mã bù 1, mã bù a 121 b 35 c - 89 d - 125 a 384 b - c 73,25 d - 43,2 Biểu diễn số sau sang số dấu phẩy động theo tiêu chuẩn IEEE 754 32 bit, 64 bit 118 Bài tập Tính giá trị thập phân số nguyên có dấu biểu diễn theo mã nhị phân a 0101 1001 c 1001 1100 b 1100 1111 d 1010 0100 Cho số dấu phẩy động biểu diễn theo tiêu chuẩn IEEE 32 bit: C2828000H Hãy tính giá trị thập phân số cho? 119 Hết chương 120 ... (tiếp)  Biểu diễn số A hệ thập phân: A = (an-1an-2 … a0,a-1a-2 …a-m)10  Giá trị A tính sau: A = an-110n-1 + an-210n-2 + … + a0100 + a-11 0-1 + a-21 0-2 + … + a-m10-m 12 Ví dụ số thập phân Trọng số. .. phân: A = (an-1an-2 … a0,a-1a-2 …a-m)2  Giá trị A tính sau: A = (an-12n-1 + an-22n-2 + … + a020 + a-1 2-1 + a-2 2-2 + … + a-m2-m)10 15 Ví dụ số nhị phân Trọng số  22 21 20    2-1 2-2   1,1... a0,a-1a-2 …a-m)r Phần nguyên  Trong    Phần lẻ ai: Các chữ số hệ đếm r: số hệ đếm Giá trị A: A = (an-1rn-1 + an-2rn-2 + … + a0r0 + a-1r-1 + a-2r-2 + … + a-mr-m)10 Biểu diễn số tổng quát (tiếp)  Các