Tin học đại cương - bài 5: biểu diễn thông tin trên máy tính doc

1
TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
www.uit.edu.vn
BÀI 5
BÀI 5
BIỂU DIỄN THÔNG TIN
BIỂU DIỄN THÔNG TIN
TRÊN MÁY TÍNH
TRÊN MÁY TÍNH
Tin học đại cương
2
BIỂU DIỄN THÔNG TIN TRÊN MT

Nguyên lý hoạt động của máy tính

Biểu diễn và xử lý thông tin

Đơn vị dữ liệu

Hệ đếm và các phép tính

Biểu diễn thông tin
•
BD số nguyên âm
•
BD các dạng thông tin khác
Tin học đại cương
3
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MT
Tin học đại cương

4
SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA MT
Tin học đại cương
5
CHU KỲ MÁY (MACHINE CYCLE)
Tin học đại cương
6
TỪ BÀN PHÍM ĐẾN MÀN HÌNH
Tin học đại cương
7
BIỂU DIỄN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN
Thông tin có thể được phát sinh, lưu trữ,
truyền, tìm kiếm, sao chép, xử lý, nhân
bản. Thông tin cũng có thể biến dạng, sai
lệch hoặc bị phá hủy.

Trong máy tính, thông tin được biểu diễn
bằng số nhị phân.

Chỉ dùng 2 ký số là 0 và 1 mà ta gọi là bit
để biểu diễn, xử lý. Các loại thông tin như
văn bản, hình ảnh, âm thanh, video, đều
được lưu trữ, xử lý theo dạng này.
Tin học đại cương
8
ĐƠN VỊ DỮ LIỆU

Bit: Số 0 hoặc 1

Byte = 8 bit


1 Kilobyte (KB) = 2
10
= 1024 byte

1 Megabyte (MB) = 2
10
KB
≈ 1,000,000 byte

1 Gigabyte (GB) = 2
10
MB
≈ 1,000,000,000 byte

1 Tetrabyte (TB) = 2
10
GB
≈ 1,000,000,000,000 byte

1 Petabyte (PB) = 2
10
TB
Tin học đại cương
9
HỆ ĐẾM VÀ CÁC PHÉP TÍNH
Các chữ số cơ bản của một hệ đếm là các chữ số tối thiểu để biểu
diễn mọi số trong hệ đếm ấy.
Ví dụ:


Hệ thập phân có các chữ số cơ bản: 0, 1, , 8, 9.

Hệ nhị phân có các chữ số cơ bản: 0, 1.

Hệ thập lục phân có các chữ số cơ bản: 0,1, , 9, A, B, C, D, E, F.
X = a
n
a
n-1
a
1
a
0
= a
n
b
n
+ a
n-1
b
n-1
+ + a
1
b + a
0
Trong đó: b là cơ số hệ đếm,
a
0
, a
1

, a
2
, , a
n
là các chữ số cơ bản,
X là số ở hệ đếm cơ số b.
Tin học đại cương
10
HỆ ĐẾM VÀ CÁC PHÉP TÍNH
X = a
n
a
n-1
a
1
a
0
= a
n
b
n
+ a
n-1
b
n-1
+ + a
1
b + a
0
Ví dụ 1:

Giá trị số 1235 ở cơ số b = 10 (a
0
=5, a
1
=3, a
2
=2, a
3
=1)
1235
10
= 1.1000 + 2.100 + 3.10 + 5
= 1.10
3
+ 2.10
2
+ 3.10 + 5
Ví dụ 2:
Giá trị số 1011 ở cơ số b = 2 (a
0
=1, a
1
=1, a
2
=0,
a
3
=1)
1011
2

= 1.2
3
+ 0.2
2
+ 1.2 + 1
= 1.8 + 0.4 + 1.2 + 1 = 11
Tin học đại cương
11
CHUYỂN CƠ SỐ
Tin học đại cương
12
CHUYỂN CƠ SỐ
Tin học đại cương
13
CHUYỂN CƠ SỐ
Tin học đại cương
14
BIỂU DIỄN THÔNG TIN
Tin học đại cương
15
BIỂU DIỄN SỐ ÂM

Các phương pháp để biểu diễn số âm
trong máy tính:

Dấu lượng

Bù 1

Bù 2


…

Các máy tính hiện nay hầu hết sử dụng
phương pháp biểu diễn số bù 2.
Tin học đại cương
16
CÁC DẠNG BIỂU DIỄN (4 BIT)
Tin học đại cương
17
PHƯƠNG PHÁP DẤU LƯỢNG

Dùng bit cực trái làm bit dấu (sign-bit),
đại diện cho dấu của số:

Bit dấu là 0: số dương ("+")

Bit dấu là 1: số âm ("−").

Các bit còn lại dùng để biểu diễn độ lớn
của số (hay giá trị tuyệt đối – absolute
value – của số).
Tin học đại cương
18
PHƯƠNG PHÁP DẤU LƯỢNG

Với số 8 bit:

7 bit (trừ đi bit dấu) được dùng để biểu
diễn cho các số có giá trị từ 0000000

(0
10
) đến 1111111 (127
10
).

Thêm dấu sẽ biểu diễn các số từ
−127
10
đến +127
10
.

Biểu diễn số 0?

Ví dụ:

5
10
↔ 00000101
2

−5
10
↔ 10000101
2
Tin học đại cương
19
PHƯƠNG PHÁP BÙ 1


Tương tự phương pháp dấu lượng, nhưng
khác ở cách biểu diễn độ lớn của số.

Bit dấu là 0: số dương.

Bit dấu là 1: số âm.

Đảo tất cả các bit của số nhị phân
dương (không tính bit dấu) để biểu
diễn số âm tương ứng.

Ví dụ:

43
10
↔ 00101011
2


−43
10
↔ 11010100
2
Tin học đại cương
20
CỘNG VỚI SỐ BÙ 1

Giống phép cộng nhị phân bình thường.

Nếu thực hiện phép cộng đến bit cực trái

mà phát sinh bit nhớ thì cộng tiếp bit
nhớ này vào kết quả vừa nhận được.

Ví dụ:
1. Cộng hai số 8 bit −5
10
và 2
10
:
1111 1010 (số bù 1 của −5
10
)
+ 0000 0010 (bd nhị phân số 2
10
)

1111 1100 (số bù 1 của −3
10
)
Tin học đại cương
21
2. Cộng hai số 8 bit −5
10
với −7
10
1111 1000 (số bù 1 của −7
10
)
+ 1111 1010 (số bù 1 của −5
10

)

1111 0010 (còn nhớ 1)
+ 1 (cộng tiếp với bit nhớ)

1111 0011 (số bù 1 của −12
10
)
CỘNG VỚI SỐ BÙ 1
Tin học đại cương
22
PHƯƠNG PHÁP BÙ 2

Biểu diễn giống như phương pháp bù 1,
nhưng phải cộng thêm 1 vào kết quả
(ở hệ nhị phân).

Ví dụ: Biểu diễn nhị phân số −5
10
(8 bit):

PP bù 1: 1111 1010

PP bù 2: + 1
1111 1011
Tin học đại cương
23
PHƯƠNG PHÁP BÙ 2

Số 0 mẫu 8 bit chỉ có 1 cách biểu diễn

duy nhất là 0000 0000.

Biểu diễn số 8 bit từ -128
2
đến 127
2

Đổi dấu (“-” → “+” hoặc “+” → “-”)

B1: Đảo tất cả các bit.

B2: Cộng 1 vào kết quả từ B1.
Tin học đại cương
24
VD TÓM TẮT BD SỐ BÙ 2
Biểu diễn số 8 bit -5
10

B1: Biểu diễn nhị phân: 0000 0101

B2: Đảo tất cả các bit: 1111 1010

B3: Cộng thêm 1: + 1
1111 1011

B4: Kiểm tra lại: vì -5
10
là số âm nên bit
trái bên cùng (bit dấu) được giữ là 1.
Tin học đại cương

25
CỘNG VỚI SỐ BÙ 2

Giống phép cộng nhị phân bình thường.

Nếu thực hiện phép cộng đến bit cực trái
mà phát sinh bit nhớ thì bỏ bit nhớ này
đi.

Ví dụ:
1. Cộng hai số 8 bit −5
10
và 2
10
:
1111 1011 (số bù 2 của −5
10
)
+ 0000 0010 (bd nhị phân số 2
10
)

1111 1101 (số bù 2 của −3
10
)