Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ

Tröôøng ÑH DL KTCN<br /> <br /> Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ<br /> <br /> Chöông 1<br /> TOÅ CHÖÙC HEÄ THOÁNG MAÙY TÍNH<br /> 1. Cô sôû bieåu dieãn döõ lieäu trong maùy tính :<br /> 1.1<br /> <br /> Caùc heä thoáng soá tính theo vò trí (positional number systems):<br /> -<br /> <br /> Khaùi nieäm veà caùc heä thoáng soá tính theo vò trí.<br /> <br /> -<br /> <br /> Thí duï:<br /> 5185.68 = 5. 103 + 1.102 + 8.101 + 5.100 + 6.10-1 + 8.10-2<br /> <br /> -<br /> <br /> Daïng toång quaùt cuûa moät soá trong heä thoáng soá nhö vaäy laø:<br /> dp-1dp-2…d1d0.d-1d-2…d-n<br /> <br /> Trò giaù cuûa soá naøy ñöôïc tính laø:<br /> <br /> D =<br /> <br /> p−1<br /> <br /> ∑<br /> <br /> i= − n<br /> <br /> -<br /> <br /> -<br /> <br /> d i .r<br /> <br /> i<br /> <br /> Trong caùc maïch soá (digital circuit), caùc tín hieäu thöôøng ôû hai traïng thaùi:<br /> möùc cao hoaëc thaáp (low – high), môû hoaëc ñoùng (off -on)…Caùc traïng thaùi<br /> naøy laø theå hieän töông ñöông cuûa caùc soá nhò phaân.<br /> Daïng toång quaùt cuûa moät soá nhò phaân laø:<br /> bp-1bp-2…b1b0.b-1b-2…b-n<br /> Trò giaù töông ñöông cuûa noù:<br /> <br /> B<br /> <br /> =<br /> <br /> p − 1<br /> <br /> ∑<br /> <br /> i =<br /> <br /> -<br /> <br /> 1.2<br /> <br /> b<br /> <br /> i<br /> <br /> .r<br /> <br /> i<br /> <br /> − n<br /> <br /> Bit naèm ngoaøi cuøng beân traùi cuûa soá nhò phaân goïi laø MSB (Most Significant<br /> Bit) vaø bit naèm ngoaøi cuøng beân phaûi ñöôïc goïi laø LSB (Least Significant<br /> Bit).<br /> <br /> Caùc soá heä thaäp luïc phaân (Hexadecimal) vaø heä baùt phaân (Octal):<br /> 1<br /> <br /> Tröôøng ÑH DL KTCN<br /> <br /> -<br /> <br /> Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ<br /> <br /> Lyù do söû duïn g heä thaäp luïc phaân vaø heä baùt phaân.<br /> Quaù trinh chuyeån ñoåi giöõa caùc heä nhò phaân, baùt phaân vaø thaäp luïc phaân<br /> baèng caùch nhoùm caùc bit.<br /> Ví duï chuyeån ñoåi:<br /> 1000110011102 = 100 011 001 1102 = 43168<br /> 1000110011102 = 1000 1100 11102 = 8CE 16<br /> 10.10110010112 = 010. 101 100 101 1002 = 2.54548<br /> 10.10110010112 = 0010. 1011 0010 11002 = 2.B2C16<br /> <br /> -<br /> <br /> Quaù trình chuyeån ñoåi ngöôïc laïi vaø ví duï:<br /> 13578 = 001 011 101 1112<br /> 2046.17 8 = 010 000 100 110. 001 111<br /> BEAD16 = 1011 1110 1010 11012<br /> 9F.46C16 = 1001 1111. 0100 0110 11002<br /> <br /> Ghi chuù:<br /> Hieän nay, heä thaäp luïc phaân ñöôïc söû duïng phoå bieán hôn heä baùt phaân vì caùc<br /> heä thoáng maùy tính thöôøng xöû lyù theo caùc byte 8 bit.<br /> 1.3<br /> <br /> Chuyeån ñoåi giöõa caùc heä thoáng soá tính theo vò trí<br /> <br /> -<br /> <br /> Trò giaù cuûa moät soá trong heä cô soá baát kyø ñöôïc cho bôûi coâng thöùc:<br /> D<br /> <br /> =<br /> <br /> p<br /> <br /> ∑<br /> <br /> i =<br /> <br /> − 1<br /> −<br /> <br /> d<br /> <br /> i<br /> <br /> .r<br /> <br /> i<br /> <br /> n<br /> <br /> Trò giaù cuûa soá töông öùng trong heä 10 coù theå ñöôïc tính baèng caùch khai trieån coâng<br /> thöùc duøng soá hoïc cuûa cô soá 10:<br /> Thí duï:<br /> 1CE816 = 1. 163 + 12.162 + 14.161 + 8.160 = 740010<br /> 436.5 8 = 4.8 2 + 3.8 1 + 6.8 0 + 5.8 -1 = 286.62510<br /> 132.3 4 = 1.4 2 + 3.4 1 + 2.4 0 + 3.4 -1 = 30.7510<br /> -<br /> <br /> Vieát laïi coâng thöùc tính trò giaù cuûa moät soá ôû daïng khaùc:<br /> <br /> 2<br /> <br /> Tröôøng ÑH DL KTCN<br /> <br /> D =<br /> <br /> p −1<br /> <br /> ∑<br /> <br /> i=− n<br /> <br /> d i .r<br /> <br /> Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ<br /> <br /> i<br /> <br /> =<br /> <br /> −1<br /> <br /> ∑<br /> <br /> d i .r +<br /> <br /> i=−n<br /> <br /> i<br /> <br /> p −1<br /> <br /> ∑<br /> <br /> d i .r i = D 1 + D 2<br /> <br /> i=0<br /> <br /> -<br /> <br /> D1 coù theå vieát laïi thaønh:<br /> D1 = d -1.r-1+ d -2.r-2 + d -3.r-3+…+ d -n.r-n<br /> <br /> -<br /> <br /> D2 coù theå ñöôïc vieát thaønh:<br /> D2 = d p-1.rp-1+dp-2.rp-2 +…+ d 0.<br /> <br /> -<br /> <br /> Thí duï: Chuyeån 5.12510 sang heä nhò phaân.<br /> 5:2 = 2 dö 1 (d0)<br /> 2:2 = 1 dö 0 (d1)<br /> 1:2 = 0 dö 1 (d2)<br /> vaäy:<br /> 510 = 1012<br /> vaø<br /> <br /> vaäy:<br /> <br /> 0.125 x 2 = 0.25 (d-1 = 0)<br /> 0.25 x 2 = 0.5 (d-2 = 0)<br /> 0.5 x 2 = 1<br /> (d-3 = 1)<br /> 0.12510 = 0.0012<br /> Keát quaû: 5.12510 = 101.0012<br /> <br /> Moät thí duï khaùc: Chuyeån 286.62510 sang heä baùt phaân<br /> Keát quaû: 286.62510 = 436.5 8<br /> 1.4<br /> <br /> Caùc pheùp toaùn treân heä nhò phaân:<br /> -<br /> <br /> Ñònh nghóa caùc pheùp toaùn coäng, tröø, nhaân, chia treân heä nhò phaân.<br /> Moät soá thí duï:<br /> <br /> 3<br /> <br /> Tröôøng ÑH DL KTCN<br /> <br /> +<br /> x<br /> <br /> 1012<br /> <br /> Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ<br /> <br /> 101111002<br /> 101110002<br /> <br /> 1011101002<br /> 1102<br /> 000<br /> 101<br /> 101<br /> 111102<br /> Keát quaû: 1012 x 1102 = 111102<br /> <br /> 1.5<br /> <br /> -<br /> <br /> 101111002<br /> <br /> 101110002<br /> 111112 1012<br /> 101<br /> 1102<br /> 00000100<br /> 2<br /> 0101<br /> 101<br /> 0001<br /> 000<br /> 001<br /> Keát quaû: 111112 : 1012 = 1102 dö 1<br /> <br /> Nhaän xeùt.<br /> <br /> Bieãu dieãn soá coù daáu:<br /> -<br /> <br /> Phöông phaùp bieåu dieãn baèng caùch söû duïng bit daáu.<br /> Ví duï:<br /> 010101012 = +8510<br /> 110101012 = -8510<br /> 011111112 = +12710<br /> 111111112 = -12710<br /> 000000002 = +010<br /> 100000002 = -010<br /> <br /> -<br /> <br /> Phöông phaùp bieåu dieãn buø 2:<br /> Thí duï: Caùc thí duï beân döôùi söû duïng 8 bit.<br /> 1710 = 000100012<br /> ⇓<br /> ñaûo caùc bit<br /> 11101110<br /> +1<br /> 111011112 = -1710<br /> <br /> -9910 = 100111012<br /> ⇓<br /> ñaûo caùc bit<br /> 01100010<br /> +1<br /> 011000112 = 9910<br /> <br /> 010 = 000000002<br /> ⇓<br /> ñaûo caùc bit<br /> 11111111<br /> +1<br /> 1 000000002 = -010<br /> <br /> -12810 = 100000002<br /> ⇓<br /> ñaûo caùc bit<br /> 01111111<br /> +1<br /> 100000002 = -12810<br /> <br /> 4<br /> <br /> Tröôøng ÑH DL KTCN<br /> -<br /> <br /> Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ<br /> <br /> Chuyeån moät soá X ôû daïng buø 2 ñöôïc bieãu dieãn baèng n bit sang daïng bieãu<br /> dieãn baèng m bit.<br /> <br /> Phöông phaùp bieãu dieãn buø 1:<br /> Thí duï:<br /> 1710 = 000100012<br /> ⇓<br /> 111011102 = 1710<br /> <br /> -<br /> <br /> -9910 = 100111012<br /> ⇓<br /> 011000102 = 9910<br /> <br /> Nhaän xeùt veà phaïm vi bieãu dieãn.<br /> <br /> Ghi chuù: Haàu heát caùc heä thoáng maùy tính vaø caùc heä thoáng soá ñeàu söû duïng heä thoáng buø 2 ñeå<br /> theå hieän caùc soá aâm.<br /> 1.6<br /> <br /> Caùc pheùp toaùn treân soá buø 2<br /> -<br /> <br /> Phöông phaùp thöïc hieän pheùp coäng treân caùc soá buø 2.<br /> <br /> -<br /> <br /> Thí duï ñöôïc trình baøy vôùi soá buø 2 bieãu dieãn baèng 4 bit:<br /> +3<br /> + +4<br /> +7<br /> <br /> 00112<br /> + 01002<br /> 01112<br /> <br /> -2<br /> + -6<br /> -8<br /> <br /> 11102<br /> + 10102<br /> 1 10002<br /> <br /> -<br /> <br /> Phöông phaùp thöïc hieän pheùp coäng treân caùc soá buø 2.<br /> <br /> -<br /> <br /> Thí duï:<br /> +4<br /> - +3<br /> +1<br /> <br /> -<br /> <br /> +3<br /> - +4<br /> -1<br /> <br /> 00112<br /> + 11002<br /> 11112<br /> <br /> Ñònh nghóa quaù trình traøn (Overflow).<br /> -3<br /> + -6<br /> -9<br /> <br /> -<br /> <br /> 01002<br /> + 11012<br /> 1 00012<br /> 11012<br /> + 10102<br /> 1 01112 = +7<br /> <br /> +5<br /> + +6<br /> +11<br /> <br /> 01012<br /> + 01102<br /> 10112 = -5<br /> <br /> Caùc ñieàu kieän traøn ñoái vôùi pheùp coäng vaø pheùp tröø.<br /> Pheùp toaùn<br /> <br /> Toaùn haïng A<br /> <br /> Toaùn haïng B<br /> <br /> keát quaû<br /> 5<br /> <br />