Bài giảng nhập môn công nghệ thông tin và truyền thông nguyễn kim khánh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.39 MB, 78 trang )
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
Thông tin liên hệ
n
n
Nhập môn
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
Introduction to ICT
(Information and Communication Technology)
n
n
Bộ môn KTMT: P502-B1
Phone: 091-358-5533
E-mail:
Bài giảng dwld tại: />
khanhnk/ict
Nguyễn Kim Khánh
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Viện CNTT&TT, ĐHBK Hà Nội
Nhập môn CNTT&TT
N2K-HUST
2
N2K-HUST
Tài liệu tham khảo chính
Nội dung
Bài 1. Giới thiệu chung
Bài 2. Dữ liệu trong máy tính
Bài 3. Các phép toán số học và logic
Bài 4. Kiến trúc máy tính
Bài 5. Phần cứng máy tính
Bài 6. Phần mềm máy tính
Bài 7. Mạng máy tính và Internet
Bài 8. Lập trình và ngôn ngữ lập trình
Bài 9. Cơ sở dữ liệu
Bài 10. Hệ thống thông tin
1. Thimothy J. O’Leary, Linda J. O’Leary Computing Today – 2004.
WebSite: www.mhhe.com/it/ct05
2. Brian K. Williams, Stacey C. Sawyer Using Information Technology - 2003
3. Quách Tuấn Ngọc – Tin học cơ bản
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
3
Nhập môn CNTT&TT
4
1
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
Nội dung
1.
2.
3.
4.
Bài 1
Giới thiệu chung
Khái niệm CNTT và TT
Máy tính và sự phát triển của máy tính
Hệ thống thông tin
Mạng máy tính và Internet
TS. Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Nhập môn CNTT&TT
5
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
N2K-HUST
2. Máy tính và sự phát triển của máy tính
1. Khái niệm Công nghệ thông tin và Truyền thông
n
n
6
Tin học (Informatics) hay Khoa học máy tính
(Computer Science) là ngành khoa học nghiên
cứu về máy tính (computer) và xử lý thông tin
trên máy tính.
Định nghĩa máy tính: Máy tính (Computer) là
thiết bị thực hiện theo chương trình để nhận
dữ liệu vào, xử lý dữ liệu và tạo ra thông tin.
n Chương trình (program) là dãy các lệnh
được lưu trong bộ nhớ để điều khiển máy
tính thực hiện theo.
à Máy tính hoạt động theo chương trình (phần
mềm).
n
Công nghệ Thông tin - CNTT (Information
Technology - IT), hay Công nghệ Thông tin và
Truyền thông - CNTT&TT (Information and
Communication Technology - ICT) là sự kết
hợp của Tin học và Công nghệ truyền thông.
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
7
Nhập môn CNTT&TT
8
2
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Mô hình cơ bản của máy tính
Phân loại máy tính
n
Các
thiết bị vào
(Input Devices)
Bộ xử lý
trung tâm
(Central
Processing Unit)
n
Các
thiết bị ra
(Output
Devices)
n
n
Siêu máy tính (Supercomputers)
Máy tính lớn (Mainframe Computers)
Máy tính nhỏ (Minicomputers)
Máy vi tính (Microcomputers)
Bộ nhớ chính
(Main Memory)
Nhập môn CNTT&TT
9
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
N2K-HUST
Các thế hệ máy tính
n
n
n
n
n
10
Máy tính dùng đèn điện tử
Thế hệ thứ nhất: Máy tính dùng đèn điện
tử (1946-1955)
Thế hệ thứ hai: Máy tính dùng transistor
(1956-1965)
Thế hệ thứ ba: Máy tính dùng vi mạch SSI,
MSI và LSI (1966-1980)
Thế hệ thứ tư: Máy tính dùng vi mạch
VLSI (1981 - 1990)
Thế hệ thứ năm: Máy tính dùng vi mạch
ULSI (1991 - nay)
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
n
ENIAC- Máy tính điện tử đầu tiên
n Electronic Numerical Intergator
And Computer
n Dự án của Bộ Quốc phòng Mỹ, do
John Mauchly và John Presper
Eckert ở Đại học Pennsylvania
thiết kế.
n Bắt đầu từ 1943, hoàn thành 1946
n
Nặng 30 tấn
18000 đèn điện tử và 1500 rơle
n
5000 phép cộng/giây
n
Xử lý theo số thập phân
n
n
n
11
Bộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu
Lập trình bằng cách thiết lập vị trí
của các chuyển mạch và các cáp
Nhập môn CNTT&TT
nối.
12
3
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Máy tính von Neumann
UNIVAC và IBM
Đó là máy tính IAS:
n
Princeton Institute for Advanced Studies
n Được bắt đầu từ 1947, hoàn thành1952
n Do John von Neumann thiết kế
n Được xây dựng theo ý tưởng “chương trình
được lưu trữ” (stored-program concept) của
von Neumann/Turing (1945)
n Trở thành mô hình cơ bản của máy tính
n
Nhập môn CNTT&TT
13
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
N2K-HUST
Máy tính dùng transistor
n
n
n
n
14
Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI và LSI
Máy tính PDP-1 của
DEC là máy tính mini
đầu tiên
IBM 7000
Hàng trăm nghìn phép
cộng trong một giây.
Các ngôn ngữ lập
trình bậc cao ra đời.
n
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
n
SSI (Small Scale Integration) – vi mạch cỡ nhỏ
n
MSI (Medium Scale Integration) – vi mạch cỡ vừa
n
LSI (Large Scale Integration) – vi mạch cỡ lớn
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
Vi mạch (Integrated Circuit - IC): nhiều transistor
và các phần tử khác được tích hợp trên một chip
bán dẫn.
15
VLSI (Very Large Scale Integration) (dùng cho máy
tính thế hệ thứ tư)
ULSI (Ultra Large Scale Integration) (dùng cho máy
tính thế hệ thứ năm)
Siêu máy tính xuất hiện: CRAY-1, VAX
Nhập môn CNTT&TT
16
4
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
IBM 360 và CRAY-1
Máy tính hiện đại
n
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
17
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
n
n
18
N2K-HUST
Thiết bị di động cá nhân
n
Các thiết bị di động cá nhân (Personal
Mobile Devices): Smartphone, Tablet
Máy tính để bàn (Desktop Computers)
Máy tính nhúng (Embedded Computers)
Máy chủ (Servers)
Máy tính để bàn
Smartphone: iPhone, Galaxy, ...
Tablet: iPad, Galaxy Tab, ...
Có giá thành dưới 1000USD
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
19
Máy tính để bàn (Desktop Computers)
Máy tính xách tay (Notebook Computers,
Laptop Computers)
Giá thành: hàng trăm đến hàng nghìn
USD
Nhập môn CNTT&TT
20
5
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Máy chủ (Servers)
n
n
n
n
n
n
Máy chủ
Thực chất là máy phục vụ
Dùng trong mạng theo mô hình Client/
Server (Khách hàng/Người phục vụ)
Tốc độ và hiệu năng tính toán cao
Dung lượng bộ nhớ lớn
Độ tin cậy cao
Giá thành cao (hàng nghìn đến hàng triệu
USD).
Nhập môn CNTT&TT
21
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
N2K-HUST
Máy tính nhúng (Embedded Computer)
n
n
n
3. Hệ thống thông tin (Information System)
Hệ thống thông tin gồm có 5 phần:
Được đặt ẩn trong thiết bị khác để điều
khiển thiết bị đó làm việc
Được thiết kế chuyên dụng
Ví dụ:
n
n
n
n
22
n
n
Máy ảnh số
Bộ điều khiển trong máy giặt, điều hoà nhiệt độ
Router – bộ định tuyến trên mạng
Giá thành: vài USD đến hàng chục nghìn
USD.
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
n
n
n
23
Con người (People, end users): người sử dụng - là thành
phần quan trọng nhất, quyết định sự thành công của HTTT.
Các thủ tục (Procedures): là những nguyên tắc hay hướng
dẫn cho con người để vận hành và sử dụng máy tính (được
viết thành tài liệu).
Phần cứng (Hardware): Bao gồm các thiết bị được điều
khiển bởi phần mềm để xử lý dữ liệu tạo ra thông tin.
Phần mềm (Software): hay chính là các chương trình
(Program), cung cấp từng lệnh để điều khiển máy tính xử lý
dữ liệu thành thông tin.
Dữ liệu (Data): bao gồm các yếu tố thô, chưa được xử lý,
bao gồm văn bản, số liệu, hình ảnh, âm thanh... Thông tin
(Information) là dữ liệu đã được xử lý bởi máy tính.
Nhập môn CNTT&TT
24
6
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Con người
Hệ thống thông tin (tiếp)
n
n
Là thành phần quan trọng nhất của
HTTT.
Yêu cầu:
Thành thạo máy tính: kỹ năng sử dụng
máy tính.
n Hiểu biết máy tính: có kiến thức về máy
tính và công nghệ thông tin.
n
Kết nối mạng (Connectivity) là thành phần thêm của hệ
thống thông tin ngày nay. Kết nối mạng cho phép các
máy tính kết nối với nhau và chia sẻ thông tin.
Nhập môn CNTT&TT
25
N2K-HUST
n
n
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
26
N2K-HUST
Phần cứng máy tính
Phần mềm máy tính
Bao gồm toàn bộ các thiết bị tạo nên máy tính
Đơn vị hệ thống (System Unit): Hộp vỏ máy
(Chassis), Bo mạch chính (Mainboard), Bộ vi
xử lý (Microprocessor), Bộ nhớ (Memory), Các
card vào-ra, Nguồn (Power Supply).
Thiết bị vào/ra (Input/Output): Bàn phím, chuột,
màn hình, máy in …
Thiết bị lưu trữ (Storage): đĩa mềm, đĩa cứng,
đĩa quang, ổ nhớ bán dẫn, thẻ nhớ bán dẫn.
Thiết bị truyền thông (Communication):
MODEM…
n
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
n
n
n
Phần mềm hay chính là các chương
trình.
Chương trình là dãy các lệnh để yêu
cầu máy tính xử lý dữ liệu tạo ra thông
tin về dạng người dùng mong muốn.
Con người sử dụng các ngôn ngữ lập
trình để tạo ra chương trình
Các loại phần mềm:
n
n
27
Phần mềm hệ thống
Phần mềm ứng dụng
Nhập môn CNTT&TT
28
7
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Phần mềm hệ thống
n
n
Phần mềm ứng dụng
Phần mềm hệ thống cho phép các phần
mềm ứng dụng tương tác với phần cứng
máy tính.
Các loại:
n
n
n
n
n
n
Hệ điều hành: là các chương trình quản lý và
phối hợp các tài nguyên của máy tính, cung
cấp giao diện giữa người dùng với máy tính và
chạy các ứng dụng.
n
Bao gồm các phần mềm ứng dụng cơ bản và các phần
mềm ứng dụng chuyên biệt.
Các phần mềm ứng dụng cơ bản
n
n
n
Một số phần mềm ứng dụng chuyên biệt
n
n
n
Windows, MacOS, Linux, ...
n
Các phần mềm tiện ích: Nén tệp, diệt virus,..
Các trình điều khiển thiết bị
Nhập môn CNTT&TT
n
n
29
N2K-HUST
n
n
n
n
Các phần mềm đồ họa
Các phần mềm Multimedia
Các phần mềm tạo WebSite
Các phần mềm giải trí
Các phần mềm cá nhân
Nhập môn CNTT&TT
30
N2K-HUST
Dữ liệu và Thông tin
n
Phần mềm soạn thảo văn bản
Phần mềm bảng tính
Phần mềm trình diễn
Phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Các dạng tệp dữ liệu thông dụng
Dữ liệu (Data) là các yếu tố thô, chưa được xử
lý, bao gồm: văn bản, số liệu, ký hiệu, hình ảnh,
âm thanh, ...
Thông tin (Information) là dữ liệu đã được xử lý
để đáp ứng yêu cầu của con người.
Mọi dữ liệu đưa vào máy tính đều phải được
mã hóa thành số nhị phân.
Dữ liệu được lưu trữ trong máy tính dưới dạng
Tệp (File).
Tập hợp các dữ liệu hoặc các tệp dữ liệu có
quan hệ với nhau tạo thành Cơ sở dữ liệu
(Database)
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
31
n
n
n
n
n
n
n
Tệp văn bản (Document files)
Tệp bảng tính (Worksheet files)
Tệp trình diễn (Presentation files)
Tệp âm thanh (Sound files)
Tệp hình ảnh (Image files, Video files)
Tệp cơ sở dữ liệu (Database files)
…
Nhập môn CNTT&TT
32
8
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
4. Mạng máy tính và Internet
n
n
n
n
Kết nối (Connectivity) là khả năng máy tính
của bạn chia sẻ thông tin với các máy tính
khác.
Mạng máy tính (Computer Network): Các
máy tính được kết nối với nhau để chia sẻ dữ
liệu và tài nguyên.
Internet: Mạng máy tính toàn cầu.
World Wide Web (www): là dịch vụ cung cấp
giao diện đa phương tiện đến tài nguyên có
trên Internet.
Nhập môn CNTT&TT
Hết bài 1
33
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
34
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
Nội dung
1. Các hệ đếm cơ bản và đơn vị thông tin
2. Biểu diễn số nguyên không dấu
3. Biểu diễn số nguyên có dấu
4. Biểu diễn ký tự
5. Số dấu phẩy động
6. Mã hóa tín hiệu vật lý
Bài 2
Dữ liệu trong máy tính
TS. Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
35
Nhập môn CNTT&TT
36
9
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
1. Các hệ đếm cơ bản và đơn vị thông tin
n
n
n
n
Hệ thập phân
Hệ thập phân (Decimal System)
à con người sử dụng
Hệ đếm cơ số bất kỳ
à tổng quát về phương diện toán học
Hệ nhị phân (Binary System)
à máy tính sử dụng
Hệ mười sáu (Hexadecimal System)
à dùng để viết gọn cho số nhị phân
Nhập môn CNTT&TT
n
Cơ số 10
n
10 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Dùng n chữ số thập phân có thể biểu diễn
được 10n giá trị khác nhau:
n
n
00...000
= 0
n
99...999
= 10n - 1
37
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
38
N2K-HUST
Dạng tổng quát của số thập phân
Ví dụ số thập phân
472.38 = 4x102 + 7x101 + 2x100 + 3x10-1 + 8x10-2
A = an an−1 ... a1a0 , a−1 ... a−m
n
Giá trị của A được hiểu như sau:
A = a n 10 n + a n −110 n −1 + ... + a1101 + a0 10 0 + a −110 −1 + ... + a −m 10 − m
A =
n
∑ a 10
n
i
i
i =− m
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
39
Các chữ số của phần nguyên:
n
472 : 10 = 47 dư
2
n
47 : 10 = 4 dư
7
n
4 : 10 = 0 dư
4
Các chữ số của phần lẻ:
n
0.38 x 10 = 3.8 phần nguyên =
3
n
0.8 x 10 = 8.0 phần nguyên =
8
Nhập môn CNTT&TT
40
10
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Hệ đếm cơ số bất kỳ
Hệ nhị phân
n
Cơ số r
n
r chữ số
n
Dạng tổng quát của một số:
n
n
n
A = an an−1 ... a1a0 , a−1 ... a−m
n
n
Giá trị của A:
A = an r n + an −1r n −1 + ... + a1r 1 + a0 r 0 + a−1r −1 + ... + a−m r − m
A =
n
∑a r
n
i
Cơ số 2
2 chữ số nhị phân: 0 và 1
chữ số nhị phân gọi là bit
(binary digit)
Bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất
trong máy tính
Dùng n bit có thể biểu diễn
được 2n giá trị khác nhau:
n
i
n
i =− m
Nhập môn CNTT&TT
00...000
11...111
= 0
= 2n - 1
41
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
= 0
= 1
= 2
= 3
= 4
= 5
= 6
= 7
= 8
= 9
= 10
= 11
= 12
= 13
= 14
= 15
42
N2K-HUST
Dạng tổng quát của số nhị phân
Ví dụ số nhị phân
Có một số nhị phân A như sau:
1101001.1011(2) =
6 5 4 3 2 1 0
A = an an−1 ... a1a0 , a−1 ... a−m
= 26 + 25 + 23 + 20 + 2-1 + 2-3
Giá trị của A được tính như sau:
+
2-4
= 64 + 32 + 8 + 1 + 0.5 + 0.125 + 0.0625
A = a n 2 n + a n −1 2 n −1 + ... + a1 21 + a0 2 0 + a −1 2 −1 + ... + a −m 2 − m
A =
-1 -2 -3 -4
= 105.6875(10)
n
∑a 2
i
i
i =− m
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
43
Nhập môn CNTT&TT
44
11
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Chuyển đổi số nguyên thập phân sang nhị phân
Phương pháp chia dần cho 2
n
n
n
Phương pháp 1: chia dần cho 2 rồi lấy
phần dư
Phương pháp 2: Phân tích thành tổng
của các số 2i à nhanh hơn
n
Nhập môn CNTT&TT
105 : 2 =
52
dư
1
n
52 : 2 =
26
dư
0
n
26 : 2 =
13
dư
0
n
13 : 2 =
6
dư
1
n
6:2 =
3
dư
0
n
3:2 =
1
dư
1
n
1:2 =
0
dư
1
Kết quả: 105(10) = 1101001(2)
Nhập môn CNTT&TT
46
N2K-HUST
Phương pháp phân tích thành tổng của các
2i
Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân
Ví dụ 1: chuyển đổi 105(10)
6
5
3
0
n 105 = 64 + 32 + 8 +1 = 2 + 2 + 2 + 2
n
n
n
45
N2K-HUST
n
Ví dụ: chuyển đổi 105(10)
n
Ví dụ 1: chuyển đổi 0.6875(10)
27
26
25
24
23
22
21
20
n
0.6875 x 2 = 1.375
phần nguyên = 1
128
0
64
1
32
1
16
0
8
1
4
0
2
0
1
1
n
0.375 x 2 = 0.75
phần nguyên = 0
n
0.75
x 2 = 1.5
phần nguyên = 1
n
0.5
x 2 = 1.0
phần nguyên = 1
Kết quả:
105(10) = 0110 1001(2)
Ví dụ 2: 17000(10) = 16384 + 512 + 64 + 32 + 8
=
n
214 + 29 + 26 + 25 + 23
Kết quả : 0.6875(10)= 0.1011(2)
17000(10) = 0100 0010 0110 1000(2)
15 14 13 12
11 10 9 8
7 6 5 4
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
3 2 1 0
47
Nhập môn CNTT&TT
48
12
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Hệ mười sáu (Hexa)
Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân (tiếp)
n
Ví dụ 2: chuyển đổi 0.81(10)
n
0.81 x 2 =
1.62
phần nguyên
=
1
n
0.62 x 2 =
1.24
phần nguyên
=
1
n
0.24 x 2 =
0.48
phần nguyên
=
0
n
0.48 x 2 =
0.96
phần nguyên
=
0
n
0.96 x 2 =
1.92
phần nguyên
=
1
n
0.92 x 2 =
1.84
phần nguyên
=
1
n
0.84 x 2 =
1.68
phần nguyên
=
1
n
Cơ số 16
n
16 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F
n
Dùng để viết gọn cho số nhị phân: cứ một
nhóm 4-bit sẽ được thay bằng một chữ số
Hexa
0.81(10) ≈ 0.1100111(2)
n
Nhập môn CNTT&TT
49
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
50
N2K-HUST
Quan hệ giữa số nhị phân và số Hexa
4-bit
Chữ số Hexa
0000
0
0001
1
0010
2
Đơn vị dữ liệu và thông tin trong máy tính
Ví dụ chuyển đổi số nhị phân à số Hexa:
n
1011 00112 = B316
n
0000 00002 = 0016
0011
3
0100
4
0101
5
0110
6
n
0010 1101 1001 10102 = 2D9A16
0111
7
n
1000
8
1111 1111 1111 11112 = FFFF16
1001
9
1010
A
1011
B
1100
C
1101
D
1110
E
1111
F
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
n
n
n
n
n
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
51
Bit – chữ số nhị phân (Binary Digit): là đơn vị
thông tin nhỏ nhất, cho phép nhận một trong
hai giá trị: 0 hoặc 1.
Byte là một tổ hợp 8 bit: có thể biểu diễn
được 256 giá trị (28)
KB (Kilobyte) = 210 bytes = 1024 bytes
MB (Megabyte) = 210 KB = 220bytes (~106)
GB (Gigabyte) = 210 MB = 230bytes (~109)
TB (Terabyte) = 210 GB = 240bytes (~1012)
PB (Petabyte) = 210 TB = 250bytes
EB (Exabyte) = 210 PB = 260bytes
Nhập môn CNTT&TT
52
13
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
2. Biểu diễn số nguyên không dấu
Các ví dụ
Nguyên tắc tổng quát: Dùng n bit biểu diễn số
nguyên không dấu A:
n
n
an−1an−2 ... a2 a1a0
n −1
A = ∑ ai 2 i
Giá trị của A:
i =0
Dải biểu diễn của A:
B = 150 = 128 + 16 + 4 + 2 = 27 + 24 + 22 + 21
150 = 1001 0110
từ 0 đến 2n – 1
Nhập môn CNTT&TT
53
N2K-HUST
n
Ví dụ 1. Biểu diễn các số nguyên không dấu
sau đây bằng 8-bit:
A = 41 ; B = 150
Giải:
A = 41 = 32 + 8 + 1 = 25 + 23 + 20
41 = 0010 1001
Nhập môn CNTT&TT
54
N2K-HUST
Các ví dụ (tiếp)
Với n = 8 bit
Ví dụ 2. Cho các số nguyên không dấu M, N
được biểu diễn bằng 8-bit như sau:
Biểu diễn được các giá trị từ 0 đến 255
n
M = 0001 0010
n
N = 1011 1001
0000 0000
0000 0001
0000 0010
0000 0011
...
1111 1111
Xác định giá trị của chúng ?
Giải:
n
M = 0001 0010 = 24 + 21 = 16 +2 = 18
n
N = 1011 1001 = 27 + 25 + 24 + 23 + 20
=
=
=
=
0
1
2
3
= 255
Chú ý:
1111 1111
+ 0000 0001
1 0000 0000
Vậy: 255 + 1 = 0 ?
à do tràn nhớ ra
ngoài
= 128 + 32 + 16 + 8 + 1 = 185
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
55
Nhập môn CNTT&TT
56
14
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Trục số học với n = 8 bit
Với n = 16 bit, 32 bit, 64 bit
Trục số học:
0
1
n
2
n= 16 bit: dải biểu diễn từ 0 đến 65535 (216 – 1)
255
3
n
n
Trục số học máy tính:
254
255 0
1
n
2
n
3
n
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
= 65535
Nhập môn CNTT&TT
58
Số bù chín và Số bù mười (tiếp)
Số bù chín và Số bù mười
n
= 255
= 256
N2K-HUST
3. Biểu diễn số nguyên có dấu
n
= 0
n= 32 bit: dải biểu diễn từ 0 đến 232 - 1
n= 64 bit: dải biểu diễn từ 0 đến 264 - 1
57
N2K-HUST
0000 0000 0000 0000
...
0000 0000 1111 1111
0000 0001 0000 0000
...
1111 1111 1111 1111
n
Cho một số thập phân A được biểu diễn
bằng n chữ số thập phân, ta có:
n
Số bù chín của A = (10n-1) – A
n
Số bù mười của A = 10n – A
Số bù mười của A = (Số bù chín của A) +1
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
59
Ví dụ: với n=4, cho A = 3265
n Số bù chín của A:
9999
(104-1)
- 3265
(A)
6734
n Số bù mười của A:
10000
(104)
- 3265
(A)
6735
Nhập môn CNTT&TT
60
15
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Số bù một và Số bù hai
n
n
Số bù một và Số bù hai (tiếp)
Định nghĩa: Cho một số nhị phân A
được biểu diễn bằng n bit, ta có:
n
Số bù một của A = (2n-1) – A
n
Số bù hai của A = 2n – A
Số bù hai của A = (Số bù một của A) +1
Nhập môn CNTT&TT
61
N2K-HUST
n
n
n
62
N2K-HUST
Quy tắc tìm Số bù một và Số bù hai
Biểu diễn số nguyên có dấu bằng mã bù hai
Số bù một của A = đảo giá trị các bit của A
(Số bù hai của A) = (Số bù một của A) + 1
Ví dụ:
Nguyên tắc tổng quát: Dùng n bit biểu diễn số
nguyên có dấu A:
n
Cho
A
Số bù một
=
=
n
Số bù hai
=
n
n
Ví dụ: với n = 8 bit, cho A = 0010 0101
n Số bù một của A được tính như sau:
1111 1111
(28-1)
- 0010 0101
(A)
1101 1010
à đảo các bit của A
n Số bù hai của A được tính như sau:
1 0000 0000
(28)
- 0010 0101
(A)
1101 1011
à thựcNhập
hiện
khó khăn
môn CNTT&TT
an−1an−2 ... a2 a1a0
0010 0101
1101 1010
+
1
1101 1011
n
Nhận xét:
A
Số bù hai
n
=
=
0010 0101
+ 1101 1011
1 0000 0000 = 0
(bỏ qua bit nhớ ra ngoài)
à Số bù hai của A = -A
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
63
Số dương: bit an-1 = 0, các bit còn lại biểu diễn
độ lớn như số không dấu
Số âm: được biểu diễn bằng số bù hai của số
dương tương ứng, vì vậy bit an-1 = 1
Nhập môn CNTT&TT
64
16
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Biểu diễn số dương
n
Biểu diễn số âm
Dạng tổng quát của số dương A:
n
Dạng tổng quát của số âm A:
1a n−2 ... a 2 a1 a0
0 an−2 ... a2 a1 a0
n
Giá trị của số dương A:
n
n−2
A = ∑ ai 2
Giá trị của số âm A:
A = −2
i
n −1
Dải biểu diễn cho số dương: 0 đến 2n-1-1
Nhập môn CNTT&TT
n
Nhập môn CNTT&TT
Giá trị của A:
A = −a n −1 2
n −1
Các ví dụ
n
Dạng tổng quát của A:
an−1an−2 ... a2 a1a0
n−2
+ ∑ ai 2 i
i =0
n
66
N2K-HUST
Biểu diễn tổng quát cho số nguyên có dấu
n
Dải biểu diễn cho số âm: -1 đến -2n-1
65
N2K-HUST
n
+ ∑ ai 2 i
i =0
i =0
n
n−2
Dải biểu diễn: từ -(2n-1) đến +(2n-1-1)
Ví dụ 1. Biểu diễn các số nguyên có dấu sau
đây bằng 8-bit:
A = +58 ; B = -80
Giải:
A
= +58
= 0011 1010
B
= -80
Ta có: + 80 = 0101 0000
Số bù một
= 1010 1111
+
1
Số bù hai
= 1011 0000
Vậy: B =
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
67
-80
= 1011 0000
Nhập môn CNTT&TT
68
17
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Các ví dụ
n
Với n = 8 bit
Biểu diễn được các giá trị từ -128 đến +127
Ví dụ 2. Hãy xác định giá trị của các số nguyên
có dấu được biểu diễn dưới đây:
n
P = 0110 0010
n
Q = 1101 1011
0000 0000
0000 0001
0000 0010
0000 0011
...
0111 1111
1000 0000
1000 0001
...
1111 1110
1111 1111
Giải:
n
P = 0110 0010 = 64+32+2 = +98
n
Q = 1101 1011 = -128+64+16+8+2+1 = -37
Nhập môn CNTT&TT
69
N2K-HUST
Chú ý:
+127 + 1 = -128
-128 - 1 = +127
à do tràn xảy ra
= +127
= - 128
= - 127
=
=
-2
-1
70
N2K-HUST
Với n = 16 bit, 32 bit, 64 bit
Trục số học:
-‐128
n
-‐2 -‐1 0 1 2
+127
Với n=16bit: biểu diễn từ -32768 đến +32767
n
n
n
0
+1
+2
+3
Nhập môn CNTT&TT
Trục số học số nguyên có dấu với n = 8 bit
n
=
=
=
=
Trục số học máy tính:
-‐2
-‐1
0
n
+1
-‐3
n
+2
+3
n
n
n
n
-‐128
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
+127
n
71
0000 0000 0000 0000
0000 0000 0000 0001
...
0111 1111 1111 1111
1000 0000 0000 0000
...
1111 1111 1111 1111
= 0
= +1
= +32767
= -32768
= -1
Với n=32bit: biểu diễn từ -231 đến 231-1
Với n=64bit: biểu diễn từ -263 đến 263-1
Nhập môn CNTT&TT
72
18
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
4. Biểu diễn ký tự (character)
Bộ mã ASCII
n
n
n
Bộ mã ASCII (American Standard Code
for Information Interchange)
Bộ mã Unicode
n
Do ANSI (American National Standard
Institute) thiết kế
Bộ mã 8-bit à có thể mã hóa được 28
ký tự, có mã từ: 0016 ÷ FF16 , trong đó:
n
n
Nhập môn CNTT&TT
73
N2K-HUST
HEXA
Các ký tự hiển thị chuẩn:
n
n
n
n
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
74
N2K-HUST
Các ký tự chuẩn
n
128 ký tự chuẩn có mã từ 0016 ÷ 7F16
128 ký tự mở rộng có mã từ 8016 ÷ FF16
Các chữ cái Latin
Các chữ số thập phân
các dấu câu: . , : ; ...
các dấu phép toán: + - * / % ...
một số ký hiệu thông dụng: &, $,@, #
dấu cách
Các mã điều khiển
n
n
n
n
Các mã điều khiển định dạng văn bản
Các mã điều khiển truyền số liệu
Các mã điều khiển phân tách thông tin
Các mã điều khiển khác
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
Nhập môn CNTT&TT
75
0
1
0
<NUL>
0
<DLE>
16
<space>
32
2
3
48
0
@
64
80
96
1
<SOH>
1
<DC1>
17
!
33
1
49
A
Q
81
a
97
2
<STX>
2
<DC2>
18
"
34
2
50
B
66
R
82
b
98
3
<ETX>
3
<DC3>
19
#
35
3
51
C
67
S
83
c
99
4
<EOT>
4
<DC4>
20
$
36
4
52
D
68
T
84
d
100
116
5
<ENQ>
5
<NAK>
21
%
5
E
U
e
u
6
<ACK>
6
<SYN>
22
&
7
<BEL>
7
<ETB>
23
39
8
<BS>
8
<CAN>
24
40
56
9
<HT>
9
<EM>
25
)
41
A
<LF>
10
<SUB>
26
*
42
58
74
90
106
B
<VT>
11
<ESC>
27
+
43
;
59
K
75
[
91
k
107
C
<FF>
12
<FS>
28
,
44
<
L
\
l
D
<CR>
13
<GS>
29
-
45
E
<SO>
14
<RS>
30
46
F
<SI>
15
<US>
31
/
37
38
'
(
.
47
4
53
6
5
65
69
6
P
85
7
`
101
54
70
F
V
7
G
W
8
H
X
88
104
9
57
I
73
Y
89
i
105
:
J
Z
j
55
71
72
86
87
f
102
g
103
h
p
112
q
113
r
114
s
115
t
117
v
118
w
119
x
120
y
121
z
122
{
123
|
60
76
92
108
124
=
M
]
m
}
>
N
61
62
77
78
?
O
Nhập
63 môn CNTT&TT
79
93
^
109
n
125
~
94
110
126
-
o
<DEL>
127
95
111
76
19
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Các ký tự hiển thị chuẩn
n
26 chữ cái hoa ‘A’ đến ‘ Z’ có mã từ 41(16) đến
5A(16) (65 đến 90):
n
n
n
n
n
n
Các ký tự hiển thị chuẩn (tiếp)
'A'
'B'
'C'
...
'Z'
à
à
à
0100
0100
0100
0001
0010
0011
=
=
=
41(16)
42(16)
43(16)
à
0101
1010
=
5A(16)
26 chữ cái thường ‘a’ đến ‘z’ có mã từ 61(16) đến
7A(16) (97 đến 122):
n
n
n
n
n
'a'
'b'
'c'
...
'z'
à
à
à
0110
0110
0110
0001
0010
0011
=
=
=
61(16)
62(16)
63(16)
à
0111
1010
=
7A(16)
Nhập môn CNTT&TT
n
'0'
à
0011 0000 =
30(16)
n
'1'
à
0011 0001 =
31(16)
n
‘2'
à
0011 0010 =
32(16)
0011 1001 =
39(16)
...
n
n
77
N2K-HUST
'9'
à
Nhập môn CNTT&TT
78
N2K-HUST
Các ký tự hiển thị chuẩn (tiếp)
n
10 chữ số thập phân từ ‘0’ đến ‘9’ có
mã từ 30(16) đến 39(16) (48 đến 57):
n
Các mã điều khiển: có mã 0016 ÷ 1F16 và 7F16
Các mã ký tự điều khiển định dạng (điều khiển màn hình, máy in …)
Các ký hiệu khác:
n
n
n
n
các dấu câu: . , : ; ...
các dấu phép toán: + - * / % ...
một số ký hiệu thông dụng: &, $,@, #
dấu cách
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
79
BS
Backspace – Lùi lại một vị trí: Ký tự điều khiển con trỏ lùi lại
một vị trí.
HT
Horizontal Tab - Tab ngang: Ký tự điều khiển con trỏ dịch tiếp
một khoảng đã định trước.
LF
Line Feed – Xuống một dòng: Ký tự điều khiển con trỏ chuyển
xuống dòng dưới.
VT
Vertical Tab – Tab đứng: Ký tự điều khiển con trỏ chuyển qua
một số dòng đã định trước.
FF
Form Feed - Đẩy sang đầu trang: Ký tự điều khiển con trỏ di
chuyển xuống đầu trang tiếp theo.
CR
Carriage Return – Về đầu dòng: Ký tự điều khiển con trỏ di
chuyển về đầu dòng hiện hành.
Nhập môn CNTT&TT
80
20
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Các mã điều khiển (tiếp)
Các mã điều khiển (tiếp)
Các mã ký tự điều khiển truyền tin
SOH
Start of Heading - Bắt đầu tiêu đề: Ký tự đánh dấu bắt đầu phần thông
tin tiêu đề.
STX
Start of Text - Bắt đầu văn bản: Ký tự đánh dấu bắt đầu khối dữ liệu
văn bản và cũng chính là để kết thúc phần thông tin tiêu đề.
ETX
EOT
ENQ
Các mã ký tự điều khiển phân cách thông tin
FS
File Separator - Ký hiệu phân cách tập tin: Đánh dấu
ranh giới giữa các tập tin.
End of Text – Kết thúc văn bản: Ký tự đánh dấu kết thúc khối dữ liệu
văn bản đã được bắt đầu bằng STX.
End of Transmission - Kết thúc truyền: Chỉ ra cho bên thu biết kết
thúc truyền.
Enquiry – Hỏi: Tín hiệu yêu cầu đáp ứng từ một máy ở xa.
ACK
Acknowledge - Báo nhận: Ký tự được phát ra từ phía thu báo cho phía
phát biết rằng dữ liệu đã được nhận thành công.
NAK
Negative Aknowledge - Báo phủ nhận: Ký tự được phát ra từ phía thu
báo cho phía phát biết rằng việc nhận dữ liệu không thành công.
SYN
Synchronous / Idle - Đồng bộ hoá: Được sử dụng bởi hệ thống truyền
đồng bộ để đồng bộ hoá quá trình truyền dữ liệu.
ETB
End of Transmission Block – Kết thúc khối truyền: Chỉ ra kết thúc
khối dữ liệu được truyền.
Nhập môn CNTT&TT
GS
Group Separator - Ký hiệu phân cách nhóm: Đánh
dấu ranh giới giữa các nhóm tin (tập hợp các bản
ghi).
RS
Record Separator - Ký hiệu phân cách bản ghi: Đánh
dấu ranh giới giữa các bản ghi.
US
Unit Separator - Ký hiệu phân cách đơn vị: Đánh dấu
ranh giới giữa các phần của bản ghi.
81
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
82
N2K-HUST
Các mã điều khiển (tiếp)
Các ký tự mở rộng
Các mã ký tự điều khiển khác
NUL
Null - Ký tự rỗng: Được sử dụng để điền khoảng trống khi không có dữ liệu.
BEL
Bell - Chuông: Được sử dụng phát ra tiếng bíp khi cần gọi sự chú ý của con người.
SO
Shift Out – Dịch ra: Chỉ ra rằng các mã tiếp theo sẽ nằm ngoài tập ký tự chuẩn cho
đến khi gặp ký tự SI.
Shift In – Dịch vào: Chỉ ra rằng các mã tiếp theo sẽ nằm trong tập ký tự chuẩn.
SI
DLE
n
n
n
Data Link Escape - Thoát liên kết dữ liệu: Ký tự sẽ thay đổi ý nghĩa của một hoặc
nhiều ký tự liên tiếp sau đó.
n
DC1÷DC Device Control - Điều khiển thiết bị : Các ký tự dùng để điều khiển các thiết bị phụ
4
trợ.
CAN
End of Medium – Kết thúc phương tiện: Chỉ ra ký tự ngay trước nó là ký tự cuối
cùng có tác dụng với phương tiện vật lý.
SUB
Substitute – Thay thế: Được thay thế cho ký tự nào được xác định là bị lỗi.
ESC
Escape – Thoát: Ký tự được dùng để cung cấp các mã mở rộng bằng cách kết hợp
với ký tự sau đó.
Delete – Xoá: Dùng để xoá các ký tự không mong muốn.
DEL
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
nhà chế tạo máy tính
người phát triển phần mềm.
Ví dụ:
Bộ mã ký tự mở rộng của IBM à IBM-PC.
n Bộ mã ký tự mở rộng của Apple à
Macintosh.
n Bộ mã tiếng Việt TCVN3.
n
Cancel – Huỷ bỏ: Chỉ ra rằng một số ký tự nằm trước nó cần phải bỏ qua.
EM
Các ký tự mở rộng được định nghĩa
bởi:
83
Nhập môn CNTT&TT
84
21
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Bộ mã hợp nhất: Unicode
n
n
n
n
n
5. Số dấu phẩy động (Floating Point Number)
Nguyên tắc chung
n Biểu diễn cho số thực
n Dạng tổng quát:
X = M * RE
Do các hãng máy tính hàng đầu thiết kế
Bộ mã nhiều byte
Bộ mã đa ngôn ngữ
128 ký tự đầu giống ASCII
Có hỗ trợ các ký tự tiếng Việt
n
n
n
Nhập môn CNTT&TT
85
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
n
86
N2K-HUST
Chuẩn IEEE754/85
n
M: phần định trị (Mantissa),
R: cơ số (Radix),
E: phần mũ (Exponent).
Các dạng biểu diễn chính
Cơ số R = 2
Các dạng chính:
n
n
n
31 30
23
22
S
Dạng 32-bit
Dạng 64-bit
Dạng 80-bit
0
m
63 62
52
51
S
e
79 78
S
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
e
87
64
63
e
0
m
0
m
Nhập môn CNTT&TT
88
22
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Dạng 32 bit
Ví dụ 1
31 30
23
22
S
e
0
m
Xác định giá trị của số thực được biểu diễn bằng
32-bit như sau:
n 1100 0001 0101 0110 0000 0000 0000 0000
S là bit dấu:
n
n
n
S = 0 à số dương
S = 1 à số âm
S = 1 à số âm
e = 1000 00102 = 130 à E = 130-127=3
Vậy
X = -1.10101100 * 23 = -1101.011 = -13.375
n
e (8 bit) là mã excess-127 của phần mũ E:
n
n
n
e = E+127 à E = e – 127
giá trị 127 gọi là là độ lệch (bias)
n
m (23 bit) là phần lẻ của phần định trị M:
n
Công thức xác định giá trị của số thực:
n
n
M = 1.m
X = (-1)S*1.m * 2e-127
Nhập môn CNTT&TT
89
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
90
N2K-HUST
Ví dụ 2
Bài tập
Biểu diễn số thực X= 83.75 về dạng số dấu phẩy
động IEEE754 32-bit
Biểu diễn các số thực sau đây về dạng số
dấu phẩy động IEEE754 32-bit:
Giải:
n
X = 83.75(10) = 1010011.11(2) = 1.01001111 x 26
n
Ta có:
n
0011 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000 = ?
= +1.0
n
n
S = 0 vì đây là số dương
n
E = e-127 = 6 à e = 127 + 6 = 133(10) = 1000 0101(2)
X = - 27.0625
Y = 1/32
Z = 0.2
Vậy:
X = 0100 0010 1010 0111 1000 0000 0000 0000
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
91
Nhập môn CNTT&TT
92
23
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
Các qui ước đặc biệt
Dải giá trị biểu diễn
Các bit của e bằng 0, các bit của m bằng 0, thì X = ± 0
x000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 à X = ± 0
n
2-127 đến 2+127
10-38 đến 10+38
n
n
Các bit của e bằng 1, các bit của m bằng 0, thì X = ± ∞
x111 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000 à X =± ∞
n
Nhập môn CNTT&TT
93
N2K-HUST
n
n
n
+2-‐127
+2+127
94
N2K-HUST
Dạng 80-bit
S là bit dấu
e (11 bit): mã excess-1023 của phần
mũ E à E = e – 1023
m (52 bit): phần lẻ của phần định trị M
Giá trị số thực:
n
n
n
n
X = (-1)S*1.m * 2e-1023
n
0
Nhập môn CNTT&TT
Dạng 64-bit
n
-‐2-‐127
-‐2+127
Các bit của e bằng 1, còn m có ít nhất một bit bằng 1, thì
nó không biểu diễn cho số nào cả (NaN - not a number)
n
X = (-1)S*1.m * 2e-16383
Dải giá trị biểu diễn: 10-308 đến 10+308
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
S là bit dấu
e (15 bit): mã excess-16383 của phần
mũ E à E = e – 16383
m (64 bit): phần lẻ của phần định trị M
Giá trị số thực:
n
95
Dải giá trị biểu diễn: 10-4932 đến 10+4932
Nhập môn CNTT&TT
96
24
Nhập môn CNTT&TT
8 September 2013
N2K-HUST
N2K-HUST
6. Mã hóa tín hiệu vật lý
Tín hiệu vật lý
Bộ
Bộ cảm biến Tín hiệu điện
liên tục
chuyển đổi
tín hiệu
tương tự-số
(sensor)
(ADC)
Tín hiệu số
Hết bài 2
Máy tính
Tín hiệu vật lý
Bộ tái tạo
tín hiệu
Tín hiệu điện
liên tục
Bộ
chuyển đổi Tín hiệu số
số-tương tự
(DAC)
Các dữ liệu vật lý thông dụng
n
n
Âm thanh (Sound)
Hình ảnh (Image)
Nhập môn CNTT&TT
97
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
98
N2K-HUST
Nhập môn CNTT&TT
Nội dung
1. Cộng số nguyên không dấu
2. Phép đảo dấu
3. Cộng số nguyên có dấu
4. Phép trừ
5. Phép nhân
6. Phép chia
7. Các phép toán logic
Bài 3
Các phép toán
số học và logic
TS. Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Nhập môn CNTT&TT
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN
99
Nhập môn CNTT&TT
100
25
