Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer architecture) - Chương 5: Biểu diễn dữ liệu

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer architecture) - Chương 5: Biểu diễn dữ liệu

1. Chương 5 – Biu din d liu 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 1
2. Mc tiêu • Hiu các h cơ s thơng dng và cách chuyn đi. • Hiu phương pháp biu din s nguyên và s chm đng. • Hiu các phương pháp tính đơn gin vi các s. 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 2
3. Hình dung v “biu din d liu” •Mi th trong máy tính đu là 0 và 1 • Th gii bên ngồi cĩ nhiu khái nim như con s, ch cái, hình nh, âm thanh, • → biu din d liu = quy tc “gn kt” các khái nim trong th gii tht vi mt dãy s 0 và 1 trong máy tính 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 3
4. Các h đm (cơ s) thơng dng • Thp phân (Decimal) – 10 ch s : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 • Nh phân (Binary) – 2 ch s: 0, 1 • Bát phân (Octal) – 8 ch s: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 • Thp lc phân (Hexadecimal) – 16 ch s: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E. • A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 4
5. Chuyn đi t cơ s 10 sang b • Quy tc: Chia s cn đi cho b, ly kt qu chia tip cho b cho đn khi kt qu bng 0. S cơ s b chính là các s dư (ca phép chia) vit ngưc. • Ví d: 41 ÷ 2 = 20 dư 1 20 ÷ 2 = 10 dư 0 10 ÷ 2 = 5 dư 0 41 = 101001 5 ÷ 2 = 2 dư 1 10 2 2 ÷ 2 = 1 dư 0 1 ÷ 2 = 0 dư 1 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 5
6. Chuyn đi h 10 sang Nh phân Quy tc: Ngưi ta chuyn đi tng phn nguyên và l theo quy tc sau Phần nguyên: Chia liên tip phn nguyên cho 2 gi li các s dư, S nh phân đưc chuyn đi s là dãy s dư liên tip tính t ln chia cui v ln chia đu tiên. Phần lẻ: Nhân liên tip phn l cho 2, gi li các phn nguyên đưc to thành. Phn l ca s Nh phân s là dãy liên tip phn nguyên sinh ra sau mi phép nhân tính t ln nhân đu đn ln nhân cui 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 6
7. Ví d: Chuyn sang h Nh phân s: 13,6875 Thc hin: Phn nguyên: 13:2 = 6 dư 1 6:2 = 3 dư 0 3:2 = 1 dư 1 1:2 = 0 dư 1 Phn nguyên ca s Nh phân là 1101 Phnl: 0,6875 x 2 = 1,375 Phn nguyên là 1 0,375 x 2 = 0,750 Phn nguyên là 0 0,750 x 2 = 1,500 Phn nguyên là 1 0,5 x 2 = 1,00 Phn nguyên là 1 Phn l ca s Nh phân là: 0,1011 Ta vit kt qu là: (13,6875)10 = (1101,1011)2 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 7
8. Chuyn đi t cơ s 10 sang b • Quy tc: Chia s cn đi cho b, ly kt qu chia tip cho b cho đn khi kt qu bng 0. S cơ s b chính là các s dư (ca phép chia) vit ngưc. • Ví d: 41 ÷16 = 2 dư 9 41 = 29 2 ÷16 = 0 dư 2 10 16 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 8
9. Ví dụ: Chuyn s (3287,5100098)10 sang Cơ s 8. • Phn nguyên: 3287:8 = 410 dư 7 410:8 = 51 dư 2 51:8 = 6 dư 3 6:8 = 0 dư 6 Vy (3287)10=(6327)8 • Phn l: 0,5100098x8 = 4,0800784 phn nguyên là 4 0,0800784x8= 0,6406272 phn nguyên là 0 0,6406270x8= 5,1250176 phn nguyên là 5 0,1250176x8= 1,0001408 phn nguyên là 1 Vy (0,5100098)10=(0,4051)8 Kt qu chung là: (3287,5100098)10 =(6327,4051)8 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 9
10. Chuyn đi h 2 sang h 10 Ví d: Chuyn đi sang h Thp phân s: m = 1101,011 Thc hin: Ta lp tng theo trng s ca tng Bit nh phân: m = 1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 + 0.21 + 1.22 + 1.23 m = 8 + 4+ 0 + 1+0+ 1/4 + 1/8 m = 13,375 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 10
11. Chuyn đi cơ s 2-8-16 • Quy tc: T phi sang trái, gom 3 ch s nh phân thành mt ch s bát phân hoc gom 4 ch s nh phân thành mt ch s thp lc phân 1 5 7 1 4 3 001101111001100011 D E 6 3 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 11
12. Ví d: Chuyn s M = (574,321)8 sang biu din nh phân. Thc hin: Thay mi ch s bng nhĩm nh phân 3 bit tương ng: M = 101 111 100 , 011 010 001 5 7 4 3 2 1 Ví d: Chuyn s M = (1001110,101001)2 sang cơ s 8. Thc hin: M = 1 001 110 , 101 001 M = 1 1 6 , 5 1 M = (116,51)8 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 12
13. Bài tp ghi nh • Hãy đi s sau đây ra h nh phân: 123,75. • Hãy đi s sau ra h thp phân: 1100,0011 • Hãy chuyn s nh phân 11001100 ra h bát phân 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 13
14. S bù • Quy tc chung (r: cơ s, n: s ch s) – Bù (r-1) ca N = (rn – 1) – N – Bù r ca N = rn –N • Bù r ca (bù r ca N) = N • Nhn xét: Cĩ tính cht ging – (– N) = N • ði vi h nh phân: – Bù 1 = đo n bit ca N • Bù 1 ca (1100) = 0011 – Bù 2 = bù 1 + 1 • Bù 2 ca (1100) = 0011 + 1 = 0100 •Mo: gi nguyên các s 0 bên phi cho đn khi gp s 1, sau đĩ đo 1100 6/17/20090100 Trưng ðHSP TPHCM 14
15. S quá n (excess-n) 0 1 2 3 4 5 6 7 Nguyên dương 000 001 010 011 100 101 110 111 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Quá 3 000 001 010 011 100 101 110 111 Quy tc chung: Biu din quá n ca N = biu din nguyên dương ca (N + n) Ví d: Biu din (quá 127) ca 7 là: 127+7 = 134 = 100001102 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 15
16. Cng tr s nh phân nguyên • Quy tc: -A = bù 2 ca A • A – B = A + (-B) = A + (bù 2 ca B) • Ví d: 13 – 6 = 13 + (-6) 6 = 00000110 -6 = 11111010 13 = 00001101 = 100000111 (7) B bit tràn (nu cĩ) 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 16
17. Cng tr s nh phân nguyên • Thc hin phép 15 – 7 trong h nh phân. • Trong h thp lc phân ta cĩ các biu din bù nào? • Biu din bù 1 và bù 2 trong h nh phân ca 19 là gì? • Biu din quá 255 ca 74 là gì? 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 17
18. BCD (Binary Coded Decimal) • Biu din mt ch s thp phân bng 4 ch s nh phân (ít dùng) 0 = 0000 1 = 0001 9 = 1001 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 18
19. Biu din ký t •S dng b mã ASCII m rng (8 bit) – 00 – 1F: ký t điu khin – 20 – 7F: ký t in đưc – 80 – FF: ký t m rng (ký hiu tin t, v khung, ) • Ngày nay dùng b mã Unicode (16 bit) (UTF-8) 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 19
20. Biu din chm đng • F = (-1)S × M × RE – S: du – M: đnh tr – R: cơ s – e: mũ • Ví d: 2006 = (-1)0 × 2.006 × 103 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 20
21. Biu din chm đng • Biu din chm đng đưc gi là chun hĩa khi phn đnh tr ch cĩ duy nht mt ch s bên trái du chm thp phân và ch s đĩ khác khơng → mt s ch cĩ duy nht mt biu din chm đng đưc chun hĩa. 2.006 × 103 (chun) 20.06 × 102 (khơng) 0.2006 × 104 (khơng) 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 21
22. Biu din chm đng trên h nh phân •S dng dng chun hĩa • Dùng 1 bit cho phn du: 0-dương, 1-âm • Khơng biu din cơ s (R) vì luơn bng 2 • Phn đnh tr ch biu din phn l (bên phi du chm) vì ch s bên trái du chm luơn là 1 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 22
23. Biu din chm đng trên h nh phân • Ví d: 31 30 23 22 0 –Du 1 bit –Mũ: 8 bit (t bit 23 đn bit 30) là mt s quá 127 (s cĩ tr t -127 đn 128) – ðnh tr: 23 bit (t bit 0 đn bit 22) 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 23
24. Biu din chm đng trên h nh phân • Ví d: 31 30 23 22 0 209.812510 = 11010001.11012 = 1.10100011101 × 27 Biu din (quá-127) ca 7 là: 127+7 = 134 = 100001102 Kt qu: 0 10000110 1010001110100000000000 Lưu ý khơng cĩ s 1 bên trái du chm 6/17/2009 Trưng ðHSP TPHCM 24
25. Câu Hi Ơn Tp • Vit cơng thc tng quát ca dng biu din chm đng.Ví d mt biu din chm đng ca s 2009? • Biu din quá 127 ca 29 là gì? • Biu din chm đng 32 bit ca s 98.75 là gì? • Tìm s thc cĩ biu din chm đng đơn 32 bit là 11000011 01010001 11010000 00000000