Bài giảng Tin học đại cương: Phần I (Chương 2, Phần 2) - TS.Nguyễn Bá Ngọc

Nối tiếp (Chương 2, Phần 1) mời các bạn đến với (Chương 2, Phần 2) thuộc bộ bài giảng Tin học đại cương do TS.Nguyễn Bá Ngọc biên soạn để nắm bắt một số thông tin cơ bản về biểu diễn dữ liệu và đơn vị đo; biểu diễn dữ liệu trong máy tính và đơn vị đo; quá trình số hóa tín hiệu vật lý; biểu diễn số nguyên; các phép toán số học với số nguyên;...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Tin học đại cương: Phần I (Chương 2, Phần 2) - TS.Nguyễn Bá Ngọc IT1110 Tin học đại cương Phần I: Tin học căn bản Chương 2: Biểu diễn dữ liệu trong máy tính Nguyễn Bá Ngọc 1 Nội dung chương này  2.1. Các hệ đếm  2.2. Biểu diễn dữ liệu và đơn vị đo  2.3. Biểu diễn số nguyên  2.4. Phép toán số học với số nguyên  2.5. Tính toán logic với số nhị phân  2.6. Biểu diễn ký tự  2.7. Biểu diễn số thực 2 2.2. Biểu diễn dữ liệu trong máy  tính và đơn vị đo  Nguyên tắc chung  Trong máy tính mọi dữ liệu đều được biểu diễn bằng  số nhị phân.  Văn bản, âm thanh, hình  ảnh phải được số hóa (biểu  diễn  bằng  số  nhị  phân)  để  có  thể  lưu  trữ  và  xử  lý  bằng máy vi tính.  Phần mềm đóng vai trò trung gian để chúng ta có thể  sử dụng máy tính một cách hiệu quả, xử lý dữ liệu  ở  những biểu diễn quen thuộc (số thập phân, chữ viết,  hình ảnh, âm thanh, v.v.). 3 photo.jpg Quá trình số hóa tín hiệu vật lý Bộ cảm biến  Bộ chuyển đổi  tín hiệu tương tự số Máy tính (Sensor) (AD Converter) Tín hiệu Tín hiệu điện  Tín hiệu số liên tục vật lý Đơn vị dữ liệu  Đơn vị dữ liệu nhỏ nhất là  bit. Một bit tương  ứng  với một sự kiện có 1 trong 2 trạng thái.   Ví dụ: Một mạch đèn có 2 trạng thái là:   Tắt (Off) khi mạch điện qua công tắc là hở   Mở (On) khi mạch điện qua công tắc là đóng  6 Đơn vị dữ liệu (tiếp) Tên gọi Ký hiệu Giá trị Byte B 8 bit Kilobyte KB 210B Megabyte MB 210KB = 220B Gigabyte GB 210MB = 230B Terabyte TB 210GB = 240B Petabyte PB 210TB = 250B Exabyte EB 210PB = 260B Zettabyte ZB  210EB = 270B Yottabyte YB 210ZB = 280B 7 2.3. Biểu diễn số nguyên  Có  hai  biểu  diễn  nhị  phân  của  số  nguyên  Số nguyên không dấu (chỉ biểu diễn được  số nguyên không âm)  Số  nguyên  có  dấu,  sử  dụng  mã  bù  2  để  biểu diễn số âm 8 2.3.1. Biểu diễn số nguyên  không dấu  Dạng tổng quát: giả sử dùng n bit để biểu diễn  cho một số nguyên không dấu A: an­1an­2...a3a2a1a0  Giá trị của A được tính như sau:  Dải biểu diễn của A: từ 0 đến 2n ­ 1  9 Ví dụ:  Biểu diễn các số nguyên không dấu sau đây  bằng 8 bit: A = 45 B = 156 Giải: A = 45 = 32 + 8 + 4 + 1 = 25 + 23 + 22 + 20 A = 0010 1101 B = 156 = 128 + 16 + 8 + 4 = 27 + 24 + 23 + 22 B = 1001 1100  10 Ví dụ (tiếp)  Cho các số nguyên không dấu X, Y được  biểu diễn bằng 8 bit như sau: X = 0010 1011 Y = 1001 0110 Xác định giá trị của X,Y Giải: X = 0010 1011 = 25 + 23 + 21 + 20                                      = 32 + 8 + 2 + 1 = 43 Y = 1001 0110 = 27 + 24 + 22 + 21     = 128 + 16 + 4 + 2 = 150 11 Với n = 8 bit  Dải biểu diễn là [0, 255] Trục số học máy tính 0000 0000    =  0 0000 0001    =  1 0000 0010    =  2 0000 0011    =  3 ..... 1111 1111    =  255 12 Biểu diễn số nguyên không dấu  Với n = 16 bit:  dải biểu diễn: [0, 65 535]  Với n = 32 bit:  dải biểu diễn: [0, 4 294 967 295] 13 Số bù 1 và số bù 2   Với    1  số  nhị  phân  A  được  biểu  diễn  bằng n bit:  Lấy nghịch đảo các bit của A: thu được số  bù 1 của A bằng (2n ­ 1) – A  Cộng 1 vào số bù 1: thu được số bù 2 của  A: 2n – A 14 Số bù 1 và bù 2 (tiếp)  Ví dụ:  n = 4 bit,  A = 0110 1111 10000 = số bù 1 +1 ­ ­ A     0110   0110 Số bù 1: 1001 Số bù 2:   1010 Nhận xét: số bù 1  Nhận xét: Tổng A + số  là đảo các bit  bù 2 của nó, bỏ bit ngoài  0   1 cùng, bằng 0 15 Biểu diễn số nguyên có dấu  Biểu diễn số không âm:  an­1 = 0, các bit còn lại biểu diễn số đó  Dạng tổng quát của số không âm:  N(2) = 0an­2...a2a1a0  Giá trị của số N(2): n 2 i 0 2 n 1 ai 2 0  Miền giá trị: [0, 2n­1­1]  16 Biểu diễn số nguyên có dấu (1)  Biểu diễn số âm:   Biểu diễn giá trị tuyệt đối của nó  Nghịch đảo các bít của kết quả (mã bù 1)  Cộng 1 vào mã bù 1 (mã bù 2) – đây cũng là biểu  diễn của số âm  Dạng tổng quát của số âm:  a n­1 = 1 A(2) = 1an­2...a2a1a0 n 2 i  Giá trị của số âm: A 2 n 1 ai 2 0 17  Dải biểu diễn: [­2 , ­1]  n­1   Biểu diễn số nguyên có dấu (2)  Kết hợp lại, nếu sử dụng n bit ta c ...