Bài giảng Kiến trúc máy tính 1 - Chương 3: Biểu diễn dữ liệu - Vũ Đức Lung
Chương 3 – Biểu diễn dữ liệu
3.1. Khái niệm thông tin
3.2. Lượng thông tin và sự mã hóa thông tin
3.3. Hệ thống số
3.4. Các phép tính số học cho hệ nhị phân
3.5. Số quá n (excess-n)
3.6. Cách biểu diễn số với dấu chấm động
3.7. Biểu diễn số BCD
3.8. Biểu diễn các ký tự
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
1
Mục tiêu
Hiểu các hệ cơ số thông dụng và cách chuyển đổi.
Hiểu phương pháp biểu diễn số nguyên và số chấm động.
Hiểu các phương pháp tính đơn giản với các số.
Hiểu các phương pháp biểu diễn số BCD và ký tự
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
2
Hình dung về “biểu diễn dữ liệu”
Mọi thứ trong máy tính đều là 0 và 1
Thế giới bên ngoài có nhiều khái niệm như con số, chữ cái,
hình ảnh, âm thanh,…
→ biểu diễn dữ liệu = quy tắc “gắn kết” các khái niệm trong
thế giới thật với một dãy số 0 và 1 trong máy tính
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
3
3.1. Khái niệm thông tin
Dùng các tín hiệu điện thế
Phân thành các vùng khác nhau
5 V
Không sử
dụng
2 V
0.8 V
Nhị phân 0
0 V
Hình 3.1. Biểu diễn trị nhị phân qua đ
i
ệ
n
t
h
ế
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
4
3.2. Lượng thông tin và sự mã hoá thông tin
Thông tin được đo lường bằng đơn vị thông tin mà ta gọi là
bit.
Lượng thông tin được định nghĩa bởi công thức:
I = Log2(N)
– Trong đó:
• I: là lượng thông tin tính bằng bit
• N: là số trạng thái có thể có
– Ví dụ, để biểu diễn một trạng thái trong 8 trạng thái có thể có, ta cần
một số bit ứng với một lượng thông tin là:
I = Log(8) = 3 bit
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
5
3.3. Hệ Thống Số
Dạng tổng quát để biểu diễn giá trị của một số:
n 1
i
V k
b i .k
i
m
– Trong đó:
• Vk: Số cần biểu diễn giá trị
• m: số thứ tự của chữ số phần lẻ (phần lẻ của số có m chữ số được
đánh số thứ tự từ -1 đến -m)
• n-1: số thguyên của số có n
chữ số được đánh số thứ tự từ 0 đến n-1)
• bi: giá trị của chữ số thứ i
• k: hệ số (k=10: hệ thập phân; k=2: hệ nhị phân;...).
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
6
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, 9
– Nhị phân (Binary)
• 2 chữ số: 0, 1
– Bát phân (O
• 8 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
– 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
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
7
Chuyển đổi từ cơ số 10 sang b
Quy tắc:
Chia số cần đổi cho b, lấy kết quả chia tiếp cho b cho đến khi kết quả
bằng 0. Số ở cơ số b chính là các số dư (của phép chia) viết ngược.
Ví dụ:
41 2
= 20 dư
= 10 dư
1
0
1
0
1
20 2
10 2
5
2
1
= 5
= 2
= 1
= 0
dư
dư
dư
2
2
2
41= 1010012
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
8
Chuyển đổi hệ 10 sang Nhị phân
Quy tắc: Người ta chuyển đổi từng phần nguyên
và lẻ theo quy tắc sau
Phần nguyên: Chia liên tiếp phần nguyên cho 2 giữ lại các số
dư, Số nhị phân được chuyển đổi sẽ là dãy số dư liên tiếp tính
từ lần chia cuối về lần chia đầu tiên.
Phần lẻ: Nhân liên tiếp phần lẻ cho 2, giữ lại các phần
nguyên được tạo thành. Phần lẻ của số Nhị phân sẽ là dãy
liên tiếp phần nân tính từ lần
nhân đầu đến lần nhân cuối
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
9
Chuyển đổi hệ 10 sang Nhị phân
Ví dụ: Chuyển sang hệ Nhị phân số: 13,6875
Thực hiện:
Phần nguyên: 13:2 = 6 dư 1
6:2 = 3 dư 0
3:2 = 1 dư 1
1:2 = 0 dư 1
Phần nguyên của số Nhị phân là 1101
Phầnlẻ:
0,6875 x 2 = 1,375 Phần nguyên là 1
0,375 x 2 = 0,750 Phần nguyên là 0
0,750 x 2 = 1,500 Phần nguyên là 1
0,5 x 2 = 1,00 Phần nguyên là 1
Phần lẻ của số Nhị phân là:
0,1011
Ta viết kết quả là: (13,625)10 = (1101,1011)2
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
10
Chuyển đổi từ cơ số 10 sang b
Quy tắc: Chia số cần đổi cho b, lấy kết quả chia tiếp cho b cho
đến khi kết quả bằng 0. Số ở cơ số b chính là các số dư (của
phép chia) viết ngược.
Ví dụ:
41 16
= 2
= 0
dư
9
2 16
4110 = 2916
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
11
Ví dụ: Chuyển số (3287,5100098)10 sang Cơ số 8.
Phần nguyên:
3287:8 = 410dư
410:8 = 51 dư
7
2
3
6
51:8= 6
6:8 = 0
dư
dư
Vậy (3287)10=(6327)
Phần lẻ:
0,5100098x8 = 4,0800784
0,0800784x8= 0,6406272
0,6406270x8= 5,1250176
0,1250176x8= 1
Vậy (0,5100098)10=(0,4051)8
phần nguyên là 4
phần nguyên là 0
phần nguyên là 5
Kết quả chung là: (3287,5100098)10 =(6327,4051)8
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
12
Chuyển đổi hệ 2 sang hệ 10
Ví dụ: Chuyển đổi sang hệ Thập phân số: m = 1101,011
Thực hiện: Ta lập tổng theo trọng số của từng Bit nhị phân:
m = 1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 + 0.2-1 + 1.2-2 + 1.2-3
m = 8 + 4 + 0 + 1 + 0 + 1/4 + 1/8
m = 13,375
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
13
Chuyển đổi cơ số 2-8-16
Quy tắc: Từ phải sang trái, gom 3 chữ số nhị phân thành một
chữ số bát phân hoặc gom 4 chữ số nhị phân thành một chữ
số thập lục phân
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
14
Ví dụ: Chuyển số M = (574,321)8 sang biễu diễn nhị phân.
Thực hiện: Thay mỗi chữ số bằng nhóm nhị phân 3 bit
tương ứng:
M = 101 111 100 ,
011 010 001
5
7
1
Ví dụ: Chuyển số M = (1001110,101001)2 sang cơ số 8.
Thực hiện: M = 1
M
001 110 ,
101 001
5
1
M = (116,51)8
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
15
Số bù
Quy tắc chung (r: cơ số, n: số chữ số)
– Bù (r-1) của N = (rn – 1) – N
– Bù r của N = rn – N
• Bù r của (bù r của N) = N
• Nhận xét: Có tính chất giống – (– N) = N
Đối với hệ nhị phân:
– Bù 1 = đảo n bit của N
• Bù 1 của (1100) = 0011
– Bù 2 = bù 1 + 1
• Bù 2 của (1100) = 0011 + 1 = 0100
• Mẹo: giữ nguyên các số 0 bên phải cho đến khi gặp số
1, sau đó đảo
1100
0100
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
16
Số quá n (excess-n)
0
1
2
3
4
5
6
7
Nguyên dương
000 001 010 011 100 101 110 111
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Quá 3
000 001 010 011 100 101 110 111
Quy tắc chung:
Biểu diễn quá n của N = biểu diễn nguyên dương của (N + n)
Ví dụ:
Biểu diễn (quá 127) của 7 là:
127+7 = 134 = 100001102
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
17
Cộng trừ số nhị phân nguyên
Quy tắc: -A = bù 2 của A
A – B = A + (-B) = A + (bù 2 của B)
Ví dụ: 13 – 6 = 13 + (-6)
6 = 00000110
-6 = 11111010
13 = 00001101
1
= 00000111 (7)
Bỏ bit tràn (nếu có)
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
18
BCD (Binary Coded Decimal)
Biểu diễn một chữ số thập phân bằng 4 chữ số nhị phân (ít
dùng)
0 = 0000
1 = 0001
…
9 = 1001
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
19
Biểu diễn ký tự
Sử dụng bộ mã ASCII mở rộng (8 bit)
– 00 – 1F: ký tự điều khiển
– 20 – 7F: ký tự in được
– 80 – FF: ký tự mở rộng (ký hiệu tiền tệ, vẽ khung, …)
Ngày nay dùng bộ mã Unicode (16 bit) (UTF-8)
Khoa KTMT
Vũ Đức Lung
20
Tải về để xem bản đầy đủ
25 trang
12/04/2022
5820
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính 1 - Chương 3: Biểu diễn dữ liệu - Vũ Đức Lung", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_kien_truc_may_tinh_1_chuong_3_bieu_dien_du_lieu_vu.pdf
