Nhập môn điện toán (chương i)

Hệ thống số đếm tt.2o Số ở hệ nhị phân dài, khó nhớ chỉ dùng cho máy.. o Con người dùng số hệ bát phân 8 và thập lục phân 16 thay cho hệ nhị phân... Biểu diễn dữ liệuo Máy tính làm việc

Giảng viên : Phạm Tường Hải , Nguyễn Xuân Minh , Phạm Hoàng Anh,

Lê Ngọc Minh ,

Tài liệu tham khảo :

[1] Computing, 3rd ed., Geoffrey Knott & Nick Waites, 2000.

[2] Slide bài giảng.

điện toán

điện toán

Chương 1

Khái niệm cơ bản

1 Vài dòng lịch sử

o Máy tính xuất hiện từ rất lâu theo nhu cầu buôn bán

và trao đổi tiền tệ.

o Bàn tính tay abacus là dạng sơ khai của máy tính.

5 đơn vị

1 đơn vị

Các thế hệ máy tính số

Đèn điện tử

(1945 - 1955)

ENIAC (1946) 18.000 bóng đèn

lổ Băng từ

Transistors

(1955 - 1965) PDP-1 (1961)

Bộ nhớ xuyến từ

Băng từ, trống từ, đĩa từ.

IC

(1965 - 1980)

IBM 360 (1965)

Intel 8080 (1974) được xem như CPU đầu tiên được tích hợp trên 1 chip

Hệ thống số đếm (tt.2)

o Số ở hệ nhị phân dài, khó nhớ chỉ dùng cho máy.

o Con người dùng số hệ bát phân (8) và thập lục phân (16) thay cho hệ nhị phân.

Công thức tính trị số

o Nếu B là cơ số, v i là ký số ở hàng i (0 là hàng đơn vị,

1 là hàng "chục", 2 là hàng "trăm", ) thì giá trị Q của

số tính trong hệ 10 theo công thức sau :

Hex2Bin Bin2Hex

Phương pháp chuyển đổi số

Đổi hệ 2 ra hệ 8, 16

Ghép nhóm  bảng thuộc lòng

1 1

Số hệ 2 1 0 1 0 0 0

3

Số hệ 8 2 4

(011) (100)

(010)

3 bit

1 1

Biểu diễn thông tin bằng hệ nhị phân

BYTE = tổ hợp 8 bit : 01001101 11111111

(BYTE được chọn làm đơn vị tổ chức thông tin trong máy tính)

1 KiloByte (KB) = 1024 byte = 2 10 byte

1 MegaByte (MB) = 1024 KB = 2 20 byte

1 GigaByte (GB) = 1024 MB = 2 30 byte

1 số dài n bit thì biểu diễn được 2 n giá trị

3 Biểu diễn dữ liệu

o Máy tính làm việc trên số nhị phân.

o Con người không thể làm việc với số nhị phân vì dài, khó nhớ.

o Dữ liệu cần biểu diễn, xử lý, lưu trữ bằng máy tính gồm có đại lượng số và phi số.

o Dữ liệu đưa vào máy tính phải được mã hóa thành số nhị phân (code) rồi mới xử lý.

Mã hóa thông tin đầu vào

Xử lý

Số có dấu Qui ước: chọn bit có trọng số cao nhất (MSB) làm bit dấu

Số 8 bit có dấu có giá trị : -128  +127

Số 16 bit có dấu có giá trị: -32768  +32767

bit dấu = 0 là số dương - bit dấu = 1 là số âm

Số BCD (Binary Coded Decimal)

Số BCD (Binary Coded Decimal)

1 byte chứa 1 số BCD

dồn

Số BCD được dùng để tính toán trên số thập phân trong

hệ nhị phân.

Số BCD là số viết theo hệ 16 nhưng giá trị tính theo hệ 10.

Số 12 BCD được viết trong hệ 2 là 0001 0010 nhưng có giá trị là 12 thay vì 18 (12 16 = 18 10 ).

Chỉnh dạng số BCD sau khi cộng

18 02

+

1A 6

18 09

+

21 6

chỉnh dạng

18 01

19

Số thực - số chấm động

Số chấm động (floating point) dùng để tính toán trên số thực.

9135.512  10 -1

.Khó xử lý

Số chấm động theo chuẩn IEEE 754

Chuẩn IEEE 754 qui định

giải mã

đường truyền

có biện pháp phát hiện

Parity - Kiểm tra chẳn lẻ

Bit kiểm tra là

kết quả của

phép kiểm tra

Phát hiện sai khi có 1 số lẻ bit thông tin

bị đổi giá trị trong quá trình truyền

Thực hiện bằng cách gởi kèm

theo thông tin 1 bit kiểm tra

bit kiểm tra

Binary Coded Decimal

Extended Binary Coded Decimal Interchange Code

(Tiếng Việt trên máy tính chưa thống nhất)

Mã Gray - biểu diễn góc quay

0º (000)

45º (001) 90º (011)

Ánh sáng

bị cản lại

Chiều quay

Tùy theo góc quay mà dữ liệu đọc được sẽ

Lưu trữ bằng mã ASCII

Lưu trữ bằng mã ASCII

8 ký tự

8 byte

4, Luận lý máy tính

o Luận lý máy tính dựa trên nền tảng một nhánh của luận lý toán học được gọi là đại số Boole (George Boole).

o Biến luận lý (boolean variable) có hai giá trị, thường được biểu diễn bằng 1 và 0 (bit).

o Về mặt hiện thực, biến luận lý thể hiện trạng thái điện

áp trên giây dẫn tín hiệu (1 = 5V; 0 = 0V).

Các phép toán trên đại số Boole

Ex-Nor

(Not And) (Not Or)

(Not Xor)

(Ex-Or)

Phép Not

Ký hiệu dấu gạch ngang trên đầu

Phép And

Ký hiệu dấu chấm như phép nhân

Phép Or

Ký hiệu dấu cộng như phép cộng

x y

x y

y x

0

0 0

0 0

1 1

1

0 1

1 0

0 1

1

1 0

0 1

1 0

0

0 0

1 1

0 0

f(x,y) y

x

Ví dụ phép luận lý

Tính hàm f(x,y) = x y + x y

Bảng tóm tắt

x y not y x and y x or y x xor y

Ứng dụng đơn giản của cổng luận lý

o Mạch cộng bán phần thực hiện phép cộng trên hai bit, cho ra kết quả là bit tổng S và bit nhớ C.

o Mạch cộng toàn phần cũng tương tự mạch cộng bán phần nhưng đầu vào có cộng thêm bit nhớ C 0.

o Mạch cộng toàn phần có thể được thiết kế dựa vào mạch cộng bán phần.

Mạch cộng bán phần

Mạch cộng

y

S C

Mạch cộng toàn phần

Mạch cộng toàn phần

y

S

C x

Cần bộ cộng bán phần 2

Mạch cộng toàn phần (tt.)

Bán phần

S

Bán phần

C

C 0

Nhớ (C = 1) trong trường hợp nào ?

Mạch cộng bán phần