Bài giảng kiến trúc máy tính chương 2 phan trung kiên

1
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Chương 2.
BIỂU DIỄN DỮ

LIỆU TRONG MÁY TÍNH
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
2
Chương 2.BIỂU DIỄN DỮ

LIỆU TRONG MÁY TÍNH


Thông tin trong máy tính


Các hệ đếm và

các loại mã dùng trong máy
tính


Biểu diễn số

nguyên


Biểu diễn số

thực bằng số

dấu phẩy động


Biểu diễn ký tự
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
3
2.1. Thông tin trong máy tính


Phân loại thông tin


Độ

dài từ


Thứ

tự

nhớ
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
4
Phân loại thông tin


Dữ

liệu nhân tạo: do con người quy ước



Số

nguyên


Số

thực


Ký tự


Dữ

liệu tự

nhiên: tồn tại khách quan với con
người


Âm thanh


Hình ảnh


Nhiệt độ…

Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
5
Độ

dài từ

dữ

liệu


Là

số bit được sử

dụng để

mã hóa loại dữ
liệu tương ứng


Trong thực tế thường là

bội của 8 bit: 1, 8,
16, 32, 64 bit …
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
6
Thứ

tự

nhớ


Thứ

tự lưu trữ

các byte của từ

dữ

liệu


Bộ

nhớ

chính:


Theo byte


Độ

dài từ

dữ

liệu


Một hoặc nhiều byte


Cần phải biết thứ

tự lưu trữ

các byte của
từ

dữ

liệu trong bộ

nhớ

chính
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
7
Lưu trữ

kiểu đầu nhỏ

(little-endian)


Byte có

ý nghĩa thấp hơn được lưu tữ

trong bộ

nhớở
địa chỉ

nhỏ hơn


Ví

dụ: Từ

dữ

liệu 2 byte: 00001111 10101010


Trong bộ

nhớ
Byte1 Byte 0
00001111 10101010
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
8
Lưu trữ

kiểu đầu to (big-endian)


Byte có

ý nghĩa thấp hơn được lưu tữ

trong bộ

nhớở
địa chỉ

lớn hơn


Ví

dụ: Từ

dữ

liệu 2 byte: 00001111 10101010


Trong bộ

nhớ
Byte1 Byte 0
0000111110101010
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc

9
Lưu trữ

của các bộ

xử lý điển hình


Intel 80x86 và

các Pentium: Little-endian


Motorola 680x0 và

các bộ

xử

lý RISC: Big-endian


Power PC và

Itanium: cả

hai (bi-endian)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
10
2.2. Các hệ đếm và

các loại mã dùng trong
máy tính


Hệ

thập phân


Hệ

nhị

phân


Hệ

bát phân


Hệ

thập lục phân
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
11
Hệ

thập phân (Decimal System)



Dùng 10 chữ

số

0  9 để

biểu diễn các số


A = a
n

a
n-1

…a
1

a
0.

a
-1

a
-2

…a

-m


Giá

trị

của A


= a
n*

10
n
+ a
n-1*

10
n-1
+ … + a
1*

10
1
+ a
0*

10
0

+ a
-1*

10
-1
+ a
-2*

10
-2
+
…+ a
-m*

10
-m


Ví

dụ: 123.456


Mở

rộng cho cơ số

r bất kỳ


= a
n*
r
n
+ a
n-1*
r
n-1
+ … + a
1*
r
1
+ a
0*
r
0
+ a
-1*
r
-1
+ a
-2*
r
-2
+ … + a
-m*
r
-
m


Một chuỗi n chữ

số

của hệ đếm cơ số

r sẽ

biểu diễn
được r
n

chữ

số.
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
12
Hệ

nhị

phân


Sử

dụng 2 chữ

số

0 và 1 để

biểu diễn các số


Chữ

số

nhị

phân gọi là

bit (binary digit) là
đơn vị

thông tin nhỏ

nhất


n bit biểu diễn được n giá

trị

khác nhau.


00…000



……


11…111
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
13
Dạng tổng quát của số

nhị

phân


Có

một số

nhị phân A như sau:


A = a
n

a
n-1

a
1

a
0

.a
-1

a
-m


Giá

trị

của A được tính như sau:


A = a
n

2
n

+ a
n-1

2
n-1

+ + a
0

2
0

+ a
-1

2
-1

+
+ a
-m

2
-m
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
14
Ví

dụ:
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
15
Chuyển đổi từ

dạng thập phân sang nhị

phân



Phương pháp 1: chia dần cho 2 rồi lấy phần
dư


Phương pháp 2: phân tích thành tổng của
các số

2
i

 nhanh hơn
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
16
Phương pháp chia dần cho 2


Ví

dụ: chuyển đổi 105
(10)


105:2 = 52 dư 1


52:2 =

26 dư 0



26:2 =

13 dư 0


13:2 =

6 dư 1


6:2 =

3 dư 0


3:2 = 1 dư 1


1:2 = 0 dư 1
Kết quả: 105
(10)

= 1101001
(2)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
17
Phương pháp phân tích thành tổng của
các 2

i


Ví

dụ

1: chuyển đổi 105
(10)


105 = 64 + 32 + 8 + 1 = 26 + 25 + 23 + 20
Kết quả: 105
(10)

= 1101001
(2)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
18
Chuyển số

lẻ

thập phân sang nhị

phân


Ví

dụ

1: chuyển đổi 0.6875
(10)


0.6875 x 2 = 1.375 phần nguyên = 1


0.375 x 2 = 0.75 phần nguyên = 0


0.75 x 2 = 1.5 phần nguyên = 1


0.5 x 2 = 1.0 phần nguyên = 1
Kết quả: 0.6875
(10)

=0.1011
(2)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
19
Chuyển số

lẻ

thập phân sang nhị

phân



Ví

dụ

2: chuyển đổi 0.81
(10)


0.81 x 2 = 1.62 phần nguyên = 1


0.62 x 2 = 1.24 phần nguyên = 1


0.24 x 2 = 0.48 phần nguyên = 0


0.48 x 2 = 0.96 phần nguyên = 0


0.96 x 2 = 1.92 phần nguyên = 1


0.92 x 2 = 1.84 phần nguyên = 1


0.84 x 2 = 1.68 phần nguyên = 1
Kết quả: 0.81

(10)

~ 0.1100111
(2)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
20
Chuyển số

lẻ

thập phân sang nhị

phân


Ví

dụ

3: chuyển đổi 0.2(10)


0.2 x 2 = 0.4 phần nguyên = 0


0.4 x 2 = 0.8 phần nguyên = 0


0.8 x 2 = 1.6 phần nguyên = 1


0.6 x 2 = 1.2 phần nguyên = 1


0.2 x 2 = 0.4 phần nguyên = 0


0.4 x 2 = 0.8 phần nguyên = 0


0.8 x 2 = 1.6 phần nguyên = 1


0.6 x 2 = 1.2 phần nguyên = 1
Kết quả: 0.2
(10)

~ 0.00110011
(2)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
21
Hệ

bát phân (octal)


Dùng 8 chữ

số

0 7 để

biểu diễn các số


3 chữ

số

nhị

phân ứng với 1 chữ

số

octal


Ví

dụ:


Số

nhị

phân: 011 010 111


Số

octal:
327
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
22
Số

thập lục phân (Hexa)


Dùng 10 chữ

số

09 và

6 chữ

cái
A,B,C,D,E,F để

biểu diễn các số.


Dùng để

viết gọn cho số

nhị

phân: cứ

một
nhóm 4 bit sẽ được thay thế

bằng 1 chữ
số

Hexa
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
23
Quan hệ

giữa số

nhị

phân và

số

Hexa


Ví

dụ

chuyển đổi số

nhị

phân 

số

Hexa:


0000 0000
2

= 00
16


1011 0011
2

= B3
16


0010 1101 1001 1010
2

= 2D9A
16


1111 1111 1111 1111
2

= FFFF
16
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
24
2.3. Biểu diễn số

nguyên


Số

nguyên không dấu


Số

nguyên có

dấu


Mã BCD
Phan Trung Kiên – ĐH Tây bắc
25
Số

nguyên không dấu (Unsigned Integer)


Biểu diễn số

nguyên không dấu:


Nguyên tắc tổng quát: Dùng n bit biểu diễn số

nguyên không dấu A: a
n-1

a
n-2

… a
2

a
1

a
0


Giá

trị

của A được tính như sau:


A = a
n

2
n

+ a
n-1

2
n-1

+ + a
0

2
0


Dải biểu diễn của A: từ 0 đến 2
n
-1