Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3

Chia sẻ: Kha Nguyên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3 Biểu diễn dữ liệu và số học máy tính thuộc bài giảng cấu trúc máy tính, cùng đi vào tìm hiểu chương học này thông qua các nội dung sau: các hệ đếm cơ bản, mã hóa và lưu trữ trong máy tính, biểu diễn số nguyên, số học nhị phân, biểu diễn số dấu chấm động, biểu diễn ký tự.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3

Chương 3 Bi u di n d li u và s h c máy tính 3.1 Các h ñ m cơ b n 3.2 Mã hoá và lưu tr trong máy tính 3.3 Bi u di n s nguyên 3.4 S h c nh phân 3.5 Bi u di n s d u ch m ñ ng 3.6 Bi u di n ký t C u trúc Máy tính 72
3.1 Các h ñ m cơ b n H th p phân (Decimal System): con ngư i s d ng H nh phân (Binary System): máy tính s d ng H th p l c phân (Hexadecimal System): dùng bi u di n rút ng n s h c nh phân Cách chuy n ñ i gi a các h ñ m. C u trúc Máy tính 73
H th p phân (decimal) B ký t cơ s g m 10 s : 0…9 D ng t ng quát: an-1an-2an-3…a1a0,a-1 a-2…a-m n 1 A a i*10i i Trong ñó (ai = 0…9). m Ví d : 123,45 Ph n nguyên : 123 : 10 = 12 dư 3 12 : 10 = 1 dư 2 123 1 : 10 = 0 dư 1 =123,45 Ph n phân : 0,45*10 = 4,5 45 0,5 *10 = 5 C u trúc Máy tính 74
H nh phân (Binary) H th p l c phân (Hexadecimal) H nh phân(Binary) B ký t cơ s g m 2 s : 0,1 D ng t ng quát: an-1an-2an-3…a1a0,a-1 a-2…a-m n 1 A ai * 2i (ai 0,1) i m Ví d : 11011,0112 = 2 4+23+21+20+2-2+2-3 =27,375 Th p l c phân (hexadecimal) B ký t cơ s : 0…9,A…F D ng t ng quát: an-1an-2an-3…a1a0,a-1 a-2…a-m n 1 A ai *16i (ai 0..9, A..F ) Ví d : 89ABH = 1000 1001 1010 1011B. i m C u trúc Máy tính 75
3.2 Mã hoá và lưu tr trong máy tính Nguyên t c chung v mã hoá d li u M i d li u ñư c ñưa vào máy tính ñư c mã hoá thành s nh phân. Các lo i d li u: D li u nhân t o: do con ngư i quy ư c D li u t nhiên: t n t i khách quan v i con ngư i Mã hoá d li u nhân t o D li u s nguyên: mã hoá theo m t s chu n ñã qui ư c D li u s th c: mã hoá b ng s d u ch m ñ ng D li u phi s (ký t ): mã hoá theo các b mã ký t hi n hành như : ASCII, Unicode,… C u trúc Máy tính 76
Mô hình mã hoá và tái t o tín hi u v t lý B c m B chuy n bi n tín ñ i tương t T/h vlý hi u => s (Sensor) (ADC) Máy tính B chuy n T/h vlý B tái t o ñ i s => tín hi u tương t (ADC Các d li u v t lý thông d ng Âm thanh Hình nh C u trúc Máy tính 77
Th t lưu tr các byte d li u MT B nh chính t ch c lưu tr d li u theo ñơn v byte Đ dài t d li u có th chi m t 1 ñ n 4 byte. Vì v y c n ph i bi t th t chúng lưu tr trong b nh chính ñ i các d li u nhi u byte. Có hai cách lưu tr ñư c ñưa ra Little Endian (ñ u nh ): Byte có ý nghĩa th p hơn ñư c lưu tr trong b nh v trí có ñ a ch nh hơn. Big Endian (ñ u to): Byte có ý nghĩa th p hơn ñư c lưu tr trong b nh v trí có ñ a ch l n hơn. C u trúc Máy tính 78
Th t lưu tr các byte d li u MT Ví d : lưu tr m t t 32bit 0001 1010 0010 1011 0011 1100 0100 1101B 1 A 2 B 3 C 4 DH Bi u di n trong ngăn nh theo 2 cách 300 4D 300 1A 301 3C 301 2B 302 2B 302 3C 303 1A 303 4D Little Endian Big Endian C u trúc Máy tính 79
Th t lưu tr các byte d li u MT Lưu tr c a các b vi x lý ñi n hình Lo i máy Intel: 80x86, Petium -> little endian Motorola 680x0 và các b x lý RISC -> big endian Power PC & Itanium: tích h p c hai cách trên C u trúc Máy tính 80
3.3. Bi u di n s nguyên Máy tính bi u di n s nguyên chia thành 2 lo i Bi u di n s nguyên không d u (unsign integer) Bi u di n s nguyên có d u (sign integer) S nguyên không d u: Gi s dùng n bit ñ bi u di n s nguyên không d u->d i mà n bit bi u di n ñư c t 0 -> 2n-1. Giá tr c a s nguyên ñó ñư c tính: n 1 ai * 2 i i 0 D i mi n tr c a s nguyên không d u ñư c bi u b ng hình tròn Giá tr nh nh t b ng 0, giá tr l n nh t b ng 2n-1 C u trúc Máy tính 81
Ví d : S nguyên không d u Ví d : n=8 0…28-1 (255) n=16 0… 216-1 (65535). n=32 0…232-1 C u trúc Máy tính 82
S nguyên có d u S bù m t và s bù hai ĐN: Cho m t s nh phân N ñư c bi u di n b i n bit. Ta có S bù m t c a N b ng (2n-1)-N S bù hai c a N b ng 2n-N Ví d : Cho s N = 0001 00012 ñư c bi u di n b i n=8bit. Xác ñ nh s bù 1 và bù 2 c a N. Ap d ng công th c 1111 1111 (2n-1) 00010001 N s bù m t c a N 1110 1110 C u trúc Máy tính 83
S nguyên có d u Nh n xét: s bù m t c a m t s N ñư c xác ñ nh b ng cách ñ o các bit trong N Ap d ng công th c 1 0000 0000 (2n) 0001 0001 N s bù hai c a N 1110 1111 Nh n xét: s bù hai c a m t s N ñư c xác ñ nh b ng cách l y s bù m t c a N c ng thêm 1 S bù 2 c a N =(s bù 1 c a N)+1 C u trúc Máy tính 84
S nguyên có d u Gi s dùng n bit ñ bi u di n s nguyên có d u-> d i mà n bit bi u di n ñư c t (- 2n-1 ..-1,0 .. 2n-1-1). Giá tr c a s nguyên ñó ñư c tính theo 2 ph n riêng bi t: Ph n giá tr dương (0 -> 2n-1-1). Ph n giá tr âm (- 2n-1…-1). D i mi n tr c a s nguyên có d u ñư c bi u b ng hình tròn Giá tr nh nh t b ng - 2n-1 Giá tr l n nh t b ng +2n-1-1 C u trúc Máy tính 85
S nguyên có d u Trong ñó: Bít có tr ng s cao nh t (hay bit ngoài cùng bên trái c a dãy nh ñư c máy tính s d ng ñ bi u di n d u c a giá tr ) n u: = 0 : thì s nh phân c n tính giá tr là s dương. D ng t ng quát là: 0an-2an-3…a0 = 1 : thì s nh phân c n tính giá tr là s âm. D ng t ng quát là: 1an-2an-3…a0 C u trúc Máy tính 86
Ví d 1 Ví d 1: Cho s nguyên có d u bi u di n n=8bit sau: A=B5H và B=6AH Hãy xác ñ nh giá tr c a hai s nguyên có d u A và B dư i d ng h s ngư i s d ng Bài gi i Bi u di n s nguyên A dư i d ng nh phân A=B5H = 1011 01012 =>A= -128 + 53 = - 75 Bi u di n s nguyên B dư i d ng nh phân B=6AH = 0110 10102 => B = 64+32+8+2 = 106 C u trúc Máy tính 87
Ví d 2 Ví d 2: Bi u di n s nguyên có d u sau ñây A=+97 và B=-101 theo hai d ng ki u n=8bit và n=16bit trong máy tính. L i gi i Bi u di n s A d ng s nguyên có d u trong máy tính A = 0110 00012 (n=8bit) Bi u di n s B d ng s nguyên có d u trong máy tính Bi u di n s +101 = 0110 01012 L y bù 2 1001 10112 => B = - 101 = 1001 10112 C u trúc Máy tính 88
Ví d 2 Bi u di n s A d ng s nguyên có d u trong máy tính A = 0000 0000 0110 00012 (n=16bit) Bi u di n s B d ng s nguyên có d u trong máy tính Bi u di n s +101 =0000 0000 0110 01012 L y bù 2 1111 1111 1001 10112 => B =-101 = 1111 1111 1001 10112 C u trúc Máy tính 89
3.4 Bi u di n s d u ch m ñ ng Cho hai giá tr : Kh i lư ng m t tr i: 199000000000000000000000000000000000g Kh i lư ng ñi n t : 0.00000000000000000000000000000910956g Đ lưu tr con s này thì máy tính c n ñ n s bit r t l n. Như v y, trong trư ng h p này thì lo i s có d u ch m tĩnh s r t b t ti n. Vì v y t t c máy tính lưu tr nh ng s trên dư i d ng d u ch m ñ ng (floating point) 1.990 x 1033 và 0.910956x 10-27 hay theo s khoa h c là : 1.999E+33 và 0.910956E-27. C u trúc Máy tính 90
3.4 Bi u di n s d u ch m ñ ng D ng t ng quát M.RE Trong ñó: M (Matissa) ph n ñ nh tr R (Radix) cơ s E(Exponent) s mũ X=(-1)s 1.M 2E-B Trong ñó: s: là bit d u (s=0 ph n ñ nh tr là dương; s=1 ph n ñ nh tr là âm) M : là ph n ñ nh tr . E: là s mũ ñư c d ch chuy n ñi B ñơn v . R ñã ñư c bi t (R=2) máy tính lưu s d u ch m ñ ng bao g m hai thành ph n chính C u trúc Máy tính 91