Bài giảng Cấu trúc máy tính Chương 1: Kiến trúc cơ bản của máy tính

CÂU TRUC MAY TINH

CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC CƠ BẢN CỦA
MÁY TÍNH


Nôi dung cua chương 1

1.1. Những thành phần cơ bản của máy tính
1.2. Kiến trúc một máy tính đơn giản


1.1. Những thành phần cơ bản của máy tính
 Các hệ thống số thông dụng
 Hệ thập phân, nhị phân, bát phân, thập lục phân
 Chuyển đổi giữa các hệ thống số
 Biểu diễn số nguyên
 Sô nguyên không dấu
 Sô nguyên có dấu
 Biểu diễn số thực
 Số dấu chấm tĩnh
 Số dấu chấm động (theo Tiêu chuẩn IEEE 754)
 Biểu diễn ký tự
 Các khái niệm
 Bảng mã ASCII, và Unicode


1. Các hệ thống số
 Hệ thống số còn gọi là hệ đếm: Là các ký hiệu và quy tắc sử
dụng để biểu diễn và xác định giá trị các số.
 Hệ đếm không định vị và định vị.

 Hệ đếm la mã: I, II, III, IV, V , VI, VII,... X, XI,…, XV
 - Là hệ đếm không định vị
 Hệ đếm thập phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10, 11, 12,…
 Là hệ đếm định vị_giá trị của mỗi chữ số không những phụ
thuộc vào giá trị của nó mà còn phụ thuộc vào vị trí của nó
 Gồm hệ nhị phân, bát phân, thập phân, thập lục phân


1. Các hệ thống số (tiếp)
 Hệ đếm thập phân (decimal system)
 10 ký số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
 Cơ số 10
 Vd: 199.3510 = 1*102 + 9*101 + 9*100 + 3*10-1 + 5*10-2
 Hệ đếm nhị phân (Binary system)
 2 ký số: 0,1
 Cơ s ố 2
 Vd: 1011.112 = 1*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20 + 1*2-1 + 1*2-2


1. Các hệ thống số (tiếp)
 Hệ đếm bát phân (octal system)
 8 ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7
 Cơ số 8
 Vd: 2358 = 2*82 + 3*81 + 5*80
 Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal system)
 16 ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
 Cơ số 16
 Vd : 34AD16 = 3*163 + 4*162 + 10*161 + 13*160

2. Chuyển đổi các hệ thống số sang hệ thập phân


2. Chuyển đổi hệ thập phân sang hệ thống số khác
 Đổi một số nguyên từ hệ thập phân sang hệ nhị phân
 Lấy số nguyên N lần lượt chia cho 2, cho đến khi thương bằng 0. Kết
quả chuyển đổi số N là các dư số trong phép chia viết ra theo thứ tự
ngược lại.


2. Chuyển đổi hệ thập phân sang hệ thống số khác
 Đổi phần thập phân từ hệ thập phân sang hệ nhị phân
 Lấy phần thập phân N lần lượt nhân với 2 cho đến khi phần thập phân
của tích số bằng 0. Kết quả chuyển đổi số N là các số phần nguyên
trong phép nhân viết ra theo thứ tự tính toán.
 Vd:


2. Chuyển đổi giữa hệ nhị phân và hệ bát phân
 Mỗi nhóm trong 3 ký số từ phải sang trong 1 số nhị phân được thay thế
bằng một ký số bát phân.
 Ngược lại, mỗi ký số bát phân được thay thế bằng bộ 3 ký số nhị phân.
 VD:


2. Chuyển đổi giữa hệ nhị phân và hệ thập lục phân
 Mỗi nhóm 4 ký số từ phải sang trong 1 số nhị phân được thay thế bằng một
ký số thập lục phân.
 Ngược lại mỗi ký số thập lục phân được thay thế bằng bộ 4 ký số nhị phân.
 VD:

Số học nhị phân
 Số học nhị phân


Số học nhị phân
 Ví dụ:


Biểu thức logic và các phép toán logic


Biểu thức logic và các phép toán logic


Biểu diễn số nguyên - Integer
 Số nguyên không dấu:
 Sử dụng toàn bộ số bit để biểu diễn giá trị số.
 Số nguyên có dấu:
 Số nguyên có dấy kiểu Sign – Magnitude: Sử dụng bit trái nhất làm bit
dấu.
 0 là số dương: (positive) +18 = 0001 0010
 1 là số âm (negative)
-18 = 1001 0010
 Số nguyên có dấu kiểu bù 2


Biểu diễn số nguyên - Integer
 Có thể biểu diễn một số bằng một dãy nhiều bit hơn:

 101
 0000 0101
 0000 0000 0000 0101
 Một dãy bit với độ dài nào đó có khả năng biểu diễn các giá trị trong một
miền giá trị nhất định ( số nguyên không dấu)
 Dãy 4 bit: từ 0 đến 15
 Dãy 8 bit: từ 0 đến 255
 Dãy 16 bit: từ 0 đến 65535
 Dãy 32 bit: từ 0 đến 4.294.967.295
 Dãy n bit: từ 0 đến 2n -1


Biểu diễn số nguyên - Integer


Biểu diễn số thực – Real numbers
 Là các số có phần thập phân (fractions)
 Có thể biểu diễn bằng số nhị phân
 Vấn đề: trong biểu diễn bằng số nhị phân, dấu chấm biểu diễn ntn?
 Qui ước “đặt dấu chấm” ở một vị trí cố định?
 Giới hạn miền giá trị
 Không biểu diễn được những số cực lớn / cực bé.
 Giải pháp: Dấu chấm có thể di chuyển.


Số dấu chấm động (float point numbers)
 Sử dụng cách biểu diễn số khoa học

 S x B±E
 S: phần định trị là một số nguyên hay số dấu chấm tĩnh.

 B: cơ số 10 (trong máy tính là cơ số 2)
 E: Sỗ mũ
 976 000 000 000 000 = 9.76 x 1014
 0.0000000000000976 = 9.76 x 10-14


Số dấu chấm động (float point numbers)
 Dấu chấm động cho phép biểu diễn số bằng nhiều cách

⇒ Chuẩn hóa cách biểu diễn số FP theo chuẩn IEEE 754


Biểu diễn số chấm động 32 bit
 Định dạng số chấm động 32 bit


Biểu diễn số chấm động 32 bit
 Phần định trị:


Biểu diễn số chấm động 32 bit


Miền giá trị của số dấu chấm động