Bài giảng Nhập môn điện toán (Mới nhất)
MÔN NHẬP MÔN ĐIỆN TOÁN
Đối tượng : SV đại học chính quy khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính
Nội dung chính gồm 7 chương :
1. Khái niệm cơ bản.
2. Phần cứng máy tính.
3. Hệ điều hành và mạng máy tính.
4. Ngôn ngữ lập trình.
5. Cơ sở dữ liệu.
6. Phần mềm ứng dụng.
7. Các vấn đề tổ chức & xã hội.
Tài liệu tham khảo :
Computing, 3rd ed., Geoffrey Knott & Nick Waites, 2000.
Tập slide bài giảng & thực hành của môn học này.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 1
MÔN NHẬP MÔN ĐIỆN TOÁN
Chương 1
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 Định nghĩa sơ khởi về máy tính số
1.2 Lịch sử phát triển máy tính số
1.3 Hệ thống số đếm
1.4 Biểu diễn dữ liệu
1.5 Luận lý máy tính
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 2
1.1 Định nghĩa sơ khởi về máy tính số
Con người thông minh hơn các động vật khác nhiều, trong cuộc
sống, họ đã chế tạo ngày càng nhiều công cụ, thiết bị để hỗ trợ
mình trong hoạt động. Các công cụ, thiết bị do con người chế tạo
ngày càng tinh vi, phức tạp và thực hiện nhiều công việc hơn
trước đây. Mỗi công cụ, thiết bị thường chỉ thực hiện được 1 vài
công việc cụ thể nào đó. Thí dụ, cây chổi để quét, radio để bắt và
nghe đài audio...
Máy tính số (digital computer) cũng là 1 thiết bị, nhưng thay vì chỉ
thực hiện 1 số chức năng cụ thể, sát với nhu cầu đời thường của
con người, nó có thể thực hiện 1 số hữu hạn các chức năng cơ
bản (tập lệnh), mỗi lệnh rất sơ khai chưa giải quyết trực tiếp được
nhu cầu đời thường nào của con người. Cơ chế thực hiện các lệnh
là tự động, bắt đầu từ lệnh được chỉ định nào đó rồi tuần tự từng
lệnh kế tiếp cho đến lệnh cuối cùng. Danh sách các lệnh được
thực hiện này được gọi là chương trình.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 3
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)
Các lệnh mà máy hiểu và thực hiện được được gọi là lệnh máy.
Ta dùng ngôn ngữ để miêu tả các lệnh. Ngôn ngữ lập trình cấu
thành từ 2 yếu tố chính yếu : cú pháp và ngữ nghĩa. Cú pháp qui
định trật tự kết hợp các phần tử để cấu thành 1 lệnh (câu), còn
ngữ nghĩa cho biết ý nghĩa của lệnh đó.
Bất kỳ công việc (bài toán) ngoài đời nào cũng có thể được chia
thành trình tự nhiều công việc nhỏ hơn. Trình tự các công việc
nhỏ này được gọi là giải thuật giải quyết công việc ngoài đời. Mỗi
công việc nhỏ hơn cũng có thể được chia nhỏ hơn nữa nếu nó
còn phức tạp,... ⇒ công việc ngoài đời có thể được miêu tả bằng
1 trình tự các lệnh máy (chương trình ngôn ngữ máy).
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 4
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)
Vấn đề mấu chốt của việc dùng máy tính giải quyết công việc ngoài
đời là lập trình (được hiểu nôm na là qui trình xác định trình tự đúng
các lệnh máy để thực hiện công việc). Cho đến nay, lập trình là
công việc của con người (với sự trợ giúp ngày càng nhiều của máy
tính).
Với công nghệ phần cứng hiện nay, ta chỉ có thể chế tạo các máy
tính mà tập lệnh máy rất sơ khai, mỗi lệnh máy chỉ có thể thực hiện
1 công việc rất nhỏ và đơn giản ⇒ công việc ngoài đời thường
tương đương với trình tự rất lớn (hàng triệu) các lệnh máy ⇒ Lập
trình bằng ngôn ngữ máy rất phức tạp, tốn nhiều thời gian, công
sức, kết quả rất khó bảo trì, phát triển.
Ta muốn có máy luận lý với tập lệnh (được đặc tả bởi ngôn ngữ lập
trình) cao cấp và gần gủi hơn với con người. Ta thường hiện thực
máy này bằng 1 máy vật lý + 1 chương trình dịch. Có 2 loại chương
trình dịch : trình biên dịch (compiler) và trình thông dịch
(interpreter).
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 5
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)
Gọi ngôn ngữ máy vật lý là N0. Trình biên dịch ngôn ngữ N1 sang
ngôn ngữ N0 sẽ nhận đầu vào là chương trình được viết bằng ngôn
ngữ N1, phân tích từng lệnh N1 rồi chuyển thành danh sách các
lệnh ngôn ngữ N0 có chức năng tương đương. Để viết chương trình
dịch từ ngôn ngữ N1 sang N0 dễ dàng, độ phức tạp của từng lệnh
ngôn ngữ N1 không quá cao so với từng lệnh ngôn ngữ N0.
Sau khi có máy luận lý hiểu được ngôn ngữ luận lý N1, ta có thể
định nghĩa và hiện thực máy luận lý N2 theo cách trên và tiếp tục
đến khi ta có 1 máy luận lý hiểu được ngôn ngữ Nm rất gần gũi với
con người, dễ dàng miêu tả giải thuật của bài toán cần giải quyết...
Nhưng qui trình trên chưa có điểm dừng, với yêu cầu ngày càng cao
và kiến thức ngày càng nhiều, người ta tiếp tục định nghĩa những
ngôn ngữ mới với tập lệnh ngày càng gần gũi hơn với con người để
miêu tả giải thuật càng dễ dàng, gọn nhẹ và trong sáng hơn.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 6
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)
Ngôn ngữ máy vật lý là loại ngôn ngữ thấp nhất mà người lập trình
bình thường có thể dùng được. Các lệnh và tham số của lệnh
được miêu tả bởi các số binary (hay hexadecimal - sẽ được miêu
tả chi tiết trong chương 2). Đây là loại ngôn ngữ mà máy vật lý có
thể hiểu trực tiếp, nhưng con người thì gặp nhiều khó khăn trong
việc viết và bảo trì chương trình ở cấp này.
Ngôn ngữ assembly rất gần với ngôn ngữ máy, những lệnh cơ bản
nhất của ngôn ngữ assembly tương ứng với lệnh máy nhưng được
biểu diễn dưới dạng gợi nhớ. Ngoài ra, người ta tăng cường thêm
khái niệm "lệnh macro" để nâng sức mạnh miêu tả giải thuật.
Ngôn ngữ cấp cao theo trường phái lập trình cấu trúc như Pascal,
C,... Tập lệnh của ngôn ngữ này khá mạnh và gần với tư duy của
người bình thường.
Ngôn ngữ hướng đối tượng như C++, Visual Basic, Java, C#,... cải
tiến phương pháp cấu trúc chương trình sao cho trong sáng, ổn
định, dễ phát triển và thay thế linh kiện.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 7
1.2 Lịch sử phát triển máy tính số
Máy tính xuất hiện từ rất lâu theo nhu cầu buôn bán và trao
đổi tiền tệ.
Bàn tính tay abacus là dạng sơ khai của máy tính.
5 đơn vị
1 đơn vị
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 8
Các thế hệ máy tính số
Blaise Pascal (Pháp-1642)
ENIAC (1946)
18.000 bóng đèn
1500 rờ le
Intel 8080 (1974)
được xem như CPU đầu
tiên được tích hợp trên 1
chip
Charles Babbage (Anh-1830)
30 tấn
140 KW
IBM 360 (1965)
Von Neumann (1945)
PDP-1 (1961)
Cơ
Đèn
điện tử
80x86 (1978)
Transistors
IC
?
(1642 - 1945)
Herman Hollerith lập
IBM (International
Business Machine) ở
Mỹ - 1890
(1945 - 1955)
(1955 - 1965)
(1965 -
1980)
(1980 - ????)
Bộ nhớ dây trễ, tĩnh
điện. Giấy, phiếu
đục lổ. Băng từ
Bộ nhớ xuyến từ.
Băng từ, trống từ,
đĩa từ.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 9
1.3 Hệ thống số đếm
Hệ thống số (number system) là công cụ để biểu thị đại lượng. Một
hệ thống số gồm 3 thành phần chính :
1. cơ số : số lượng ký số (ký hiệu để nhận dạng các số cơ bản).
2. qui luật kết hợp các ký số để miêu tả 1 đại lượng nào đó.
3. các phép tính cơ bản trên các số.
Trong 3 thành phần trên, chỉ có thành phần 1 là khác nhau giữa các
hệ thống số, còn 2 thành phần 2 và 3 thì giống nhau giữa các hệ
thống số.
Thí dụ : - hệ thống số thập phân (hệ thập phân) dùng 10 ký số :
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
- hệ nhị phân dùng 2 ký số : 0,1.
- hệ bát phân dùng 8 ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7.
- hệ thập lục phân dùng 16 ký số : 0 đến 9,A,B,C,D,E,F.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 10
Hệ thống số đếm - Cơ số
Trước khi có máy tính, con người dùng hệ số đếm thập phân
(10).
Ký số
Thập phân (decimal)
0 1 2 3 4
5 6 7 8 9
Quy tắc đếm
0 → 1 → 2 → . . . → 9 →
10 → 11 → 12 → . . . → 19 →
20 → 21 → 22 → . . . → 29 → . . . → 90 → 91 → 92 → . . . → 99
→
100 → 101 → . . . → 109 → . . . → 990 → 991 → . . . → 999 →
1000 → 1001 → 1002 → . . . → 1009 →
→ . . .
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 11
Hệ thống số đếm - Cơ số
Sau khi máy tính số ra đời, các hệ số mới hình thành.
Hệ nhị phân
(Binary)
Ký số
0 1
Quy tắc đếm
0 → 1 →
10 → 11 →
100 → 101 → 110 → 111 →
1000 → 1001 → . . . → 1110 → 1111 →
10000 → 10001 →
→ . . .
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 12
Hệ thống số đếm - Cơ số
Số ở hệ nhị phân dài, khó nhớ, nhưng phần cứng máy tính
chỉ hiểu trực tiếp hệ nhị phân.
Con người dùng số hệ bát phân (8) và thập lục phân (16)
thay cho hệ nhị phân (dạng tốc ký hay rút gọn của hệ nhị
phân).
Hệ bát phân (Octal)
Ký số
0 1 2 3
4 5 6 7
Quy tắc đếm
0 → 1 → 2 → . . . → 7 →
10 → 11 → 12 → . . . → 17 →
20 → 21 → 22 → . . . → 77 →
100 → 101 → 102 → . . . → 107 → . . . → 777 →
1000 → 1001 → 1002 → . . . → 1007 →
→ . . .
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 13
Hệ thống số đếm - Cơ số
Một ký số hệ 8 bằng 3 ký số hệ 2 (23 = 8).
Một ký số hệ 16 bằng 4 ký số hệ 2 (24 = 16).
Hệ thập lục phân
(hexadecimal)
Ký số
0 1 2 3 4 5 6 7
8 9 A B C D E F
Quy tắc đếm
0 → 1 → 2 → . . . → 9 → A → B → . . . → F →
10 → 11 → 12 → . . . → 19 → 1A → . . . → 1F → 20 → . . . → 9F →
A0 → A1 → A2 → . . . → AF → . . . → F0 → F1 → F2 → . . . → FF →
100 → 101 → 102 → . . . → 10F → . . . → FFF →
1000 → 1001 → 1002 → . . . → 100F →
→ . . .
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 14
Hệ thống số đếm - Qui luật miêu tả lượng
Biểu diễn của lượng Q trong hệ thống số B (B>1) là :
dndn-1...d1d0d-1...d-m
⇔
Q = dn*Bn + dn-1*Bn-1 +...+d0*B0 +d-1*B-1 +...+d-m*B-m
trong đó mỗi di là 1 ký số trong hệ thống B.
Trong thực tế lập trình bằng ngôn ngữ cấp cao, ta thường dùng hệ
thống số thập phân để miêu tả dữ liệu số của chương trình (vì đã
quen). Chỉ trong 1 số trường hợp đặc biệt, ta mới dùng hệ thống số
nhị phân (hay thập lục phân) để miêu tả 1 vài giá trị nguyên, trong
trường hợp này, qui luật biểu diễn của lượng nguyên Q trong hệ
thống số B sẽ đơn giản là :
dndn-1...d1d0 ⇔
Q = dn*Bn + dn-1*Bn-1 +...+d1*B1+d0*B0
trong đó mỗi di là 1 ký số trong hệ thống B.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 15
Ví dụ số nguyên
1011 2
173 8
1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20
= 8+0+2+1 =1110
1×82 + 7×81 + 3×80 = 64+56+3 = 12310
A4B5 16
A×163 + 4×162 + B×161 +
5×160
10×4096 + 4×256 + 11×16 + 5×1 =
40960+1024+176+5
= 42165
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 16
Ví dụ số lẻ
1011.01 2
1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 0×2-1 + 1×2-2
1×8 + 0×4 + 1×2 + 1×1 + 0×0.5 + 1×0.25 = 11.2510
10.4 8
1×81 + 0×80 + 4×8-1
1×8 + 0×1 + 4×0.125 = 8.510
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 17
Các phương pháp chuyển miêu tả số
Để chuyển 1 miêu tả số từ hệ thống số này sang hệ thống số
khác, ta cần dùng 1 phương pháp chuyển thích hợp. Có 4
phương pháp sau tương ứng với từng yêu cầu chuyển tương
ứng :
1. chuyển từ hệ thống số khác về thập phân.
2. chuyển từ nhị phân về thập lục phân (hay bát phân).
3. chuyển từ thập lục phân (hay bát phân) về nhị phân.
4. chuyển từ hệ thống số thập phân về hệ thống số khác.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 18
Chuyển từ hệ thống nhị phân về thập lục phân
Để chuyển 1 miêu tả số từ hệ thống số khác (nhị phân, thập lục
phân hay bát phân) sang hệ thập phân, ta dùng công thức tính
Q.
Thí dụ :
1. 1A2H = 1*162+10*161+2*160 = 256+160+2 = 418D
2. 642O = 6*82+4*81+2*80 = 384+32+2 = 418D
3. 110100010B = 28 + 27+25+21 = 256+128+32+2 =418D
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 19
Chuyển từ hệ thống nhị phân về thập lục phân
Lưu ý rằng có 1 mối quan hệ mật thiết giữa hệ nhị phân và
thập lục phân (hay bát phân), đó là 4 ký số nhị phân tương
đương với 1 ký số thập lục phân (hay 3 ký số nhị phân tương
đương với 1 ký số bát phân) theo bảng tương đương.
Dec
0
Hex
0
Oct Binary
Dec
8
Hex
8
Oct
10
11
12
13
14
15
16
17
Binary
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
00
01
02
03
04
05
06
07
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1
1
9
9
2
2
10
11
12
13
14
15
A
B
C
D
E
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
F
1111
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 20
Chuyển từ hệ thống nhị phân về thập lục phân
Để đổi 1 số nhị phân về thập lục phân (hay bát phân), ta đi
từ phải sang trái và chia thành từng nhóm 4 ký số nhị phân
(hay 3 ký số nhị phân), sau đó đổi từng nhóm 4 ký số (hay 3
ký số) thành 1 ký số thập lục phân tương đương (hay 1 ký
số bát phên tương đương).
Thí dụ :
1. 110100010B = 0001.1010.0010 = 1A2H
2. 110100010B = 110.100.010 = 642O
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 21
Chuyển từ hệ thống thập lục phân về nhị phân
Để đổi 1 số thập lục phân (hay bát phân) về nhị phân, ta đổi
từng ký số thập lục phân (hay bát phân) thành từng nhóm 4
ký số nhị phân (hay 3 ký số nhị phân).
Thí dụ :
1. 1A2H = 0001.1010.0010 = 110100010B
2. 642O = 110.100.010 = 110100010B
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 22
Chuyển từ hệ thống thập phân về hệ thống khác
Để đổi 1 số thập phân về hệ thống số khác, ta hãy chia số cần
đổi cho cơ số đích để có được thương và dư số, ta lặp lại hoạt
động chia thương số cho cơ số đích để có được thương và dư
số mới, cứ thế lặp mãi cho đến khi thương số = 0 thì dừng lại.
Ghép các dư số theo chiều ngược chiều lặp để tạo ra kết quả
(đó là sự miêu tả số tương đương nhưng ở hệ thống số khác.
Thí dụ :
418D 16
2
26 16
10
1
1
16
0
Kết quả là 418D = 1A2H
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 23
Chuyển từ hệ thống thập lục phân về bát phân
Để đổi 1 số thập lục phân về bát phân (hay ngược lại), ta
nên chuyển tuần tự từ thập lục phân về nhị phân, rồi từ nhị
phân về bát phân.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 24
Hệ thống số đếm - Các phép tính
Các phép tính cơ bản trong 1 hệ thống số là :
1. phép cộng
2. phép trừ
(+).
(-).
3. phép chia
(/).
4. phép nhân
5. phép dịch trái n ký số
(*).
(<< n).
6. phép dịch phải n ký số
(>> n).
Ngoài ra do đặc điểm của hệ nhị phân, hệ này còn cung cấp 1 số
phép tính sau (các phép tính luận lý) :
1. phép OR bit
2. phép AND bit
3. phép XOR bit
4. ....
(|).
(&).
(^).
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 25
Thí dụ về phép cộng, trừ, nhân
Thí dụ về các phép tính cơ bản (các giá trị đều được biểu diễn
bằng hệ nhị phân :
0 1 1 0
+ 0 0 1 1
1 0 0 1
1 0 0 1
- 0 0 1 1
0 1 1 0
1 0 0 1
* 0 1 0 1
1 0 0 1
0 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 1 0 1
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 26
Thí dụ về phép chia
Thí dụ về các phép tính cơ bản (các giá trị đều được biểu diễn
bằng hệ nhị phân) :
số bị chia
số chia
1 0 1 1
- 1 0
1 0
thương số
1 0 1
0 1
- 0 0
1 1
- 1 0
0 1
dư số
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 27
Thí dụ về phép dịch ký số
Thí dụ về các phép tính dịch ký số (các giá trị đều được biểu
diễn bằng hệ nhị phân) :
0 0 0 0 1 1 0 1 bị dịch trái 2 bit thành 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0
(tương dương với nhân 22)
0 0
0 0
0 0 0 0 1 1 0 1 bị dịch phải 2 bit thành
(tương dương với chia 22)
0 0 0 0 1 1 0 1
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 28
Các phép tính của đại số Boole
Đại số Boole nghiên cứu các phép toán thực hiện trên các biến chỉ
có 2 giá trị 0 và 1, tương ứng với hai thái cực luận lý "sai" và "đúng"
(hay "không" và "có") của đời thường. Các phép toán này gồm :
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
not x x and y x nand y x or y x nor y
x xor y
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
Biểu thức Boole là 1 biểu thức toán hoc cấu thành từ các phép toán
Boole trên các toán hạng là các biến chỉ chứa 2 trị 0 và 1.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 29
Hàm Boole
Một hàm Boole theo n biến boole (hàm n ngôi) là 1 biểu thức
boole cấu thành từ các phép toán Boole trên các biến boole.
Thay vì miêu tả hàm boole bằng biểu thức boole, ta có thể
miêu tả hàm boole bằng bảng thực trị. Bảng thực trị của hàm
boole n biến có 2n hàng, mỗi hàng miêu tả 1 tổ hợp trị cụ thể
của các biến và giá trị cụ thể của hàm tương ứng với tổ hợp trị
này (xem slide ngay trước).
Như vậy 1 hàm boole n biến được miêu tả như 1 chuỗi 2n bit ⇒
2n
có chính xác
hàm boole n ngôi khác nhau. Cụ thể có :
2
1
22 = 4
hàm boole 1 ngôi khac nhau
hàm boole 2 ngôi khac nhau
2
22 = 24 = 16
3
22 = 28 = 256
hàm boole 3 ngôi khac nhau
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 30
1.4 Biểu diễn dữ liệu
Máy tính dùng trực tiếp hệ nhị phân, các đơn vị biểu diễn thông
tin thường dùng là :
1. bit : miêu tả 2 giá trị khác nhau (đúng/sai, 0/1,..)
2. byte : 8bit, có thể miêu tả được 28 = 256 giá trị khác nhau.
3. word : 2 byte, có thể miêu tả được 216 = 65536 giá trị
khác nhau.
4. double word : 4 byte, có thể miêu tả được 232 =
4.294.967.296 giá trị khác nhau.
5. KB (kilo byte) = 210 = 1024 byte.
6. MB (mega byte) = 220 = 1024KB = 1.048.576 byte.
7. GB (giga byte) = 230 = 1024MB = 1.073.741.824 byte.
8. TB (tetra byte) = 240 = 1024GB = 1.099.511.627.776
byte.
Thí dụ, RAM của máy bạn là 512MB, đĩa cứng là 320GB.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 31
Qui trình tổng quát để giải quyết bài toán bằng máy tính
số
Kết quả có được sau khi
Dữ liệu cần xử lý bằng
xử lý bằng máy tính (chữ
máy tính (chữ số, hình
số, hình ảnh, âm thanh,...)
ảnh, âm thanh,...)
CDROM, đĩa, băng,...
Giải mã chuỗi
Mã hóa dữ liệu
thành dạng
chuỗi bit
Lưu giữ dữ liệu
số để dùng lại
bit ra dạng
người, thiết bị
ngoài hiểu
được
Xử lý dữ liệu
dạng chuỗi bit
Máy tính số
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 32
Mã hóa thông tin đầu vào
Ánh sáng
Hình
ảnh
Âm
thanh
Độ ẩm
Số
Điện áp
Nhiệt
độ
Thông tin
Áp
suất
Mã hóa
Chữ
viết
Dòng
Tổ hợp bit
điện
Xử lý
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 33
Biểu diễn số
Số không dấu
Số n bit có giá trị : 0 ÷ (2n — 1)
Số 8 bit có giá trị : 0 ÷ 255
Số 16 bit có giá trị : 0 ÷ 65 535
Số 32 bit có giá trị : 0 ÷ 4 294 967 295
Số có dấu
Qui ước: chọn bit có trọng số cao nhất (MSB) làm bit dấu
MSB
(Most Significant Bit)
LSB
(Least
Significant
Bit)
Số 8 bit có dấu có giá trị : -128 ÷ +127
Số 16 bit có dấu có giá trị: -32768 ÷ +32767
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 34
Biểu diễn số nguyên có dấu trong máy
Phần dương có 32768 số
Sự biểu diễn
giá trị
từ số 0 tới 32767, được
miêu tả theo công thức Q.
00000000 00000000
00000000 00000001
....
0
1
Phần âm có 32768 số từ -
32768 tới -1, được miêu tả
ở dạng số bù 2 như sau :
01111111 11111111
10000000 00000000
10000000 00000001
....
32767
-32768
-32767
Số bù 1 của 1 số n bit là n
bit mà mỗi bit là ngược với
bit gốc (0 → 1 và 1 → 0)
Số bù 2 của 1 số n bit là
số bù 1 của số đó rồi tăng
lên 1 đơn vị.
11111111 11111111
-1
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 35
Biểu diễn số nguyên có dấu trong máy
Vì mỗi ô nhớ máy tính chỉ chứa được 1 byte, do đó ta phải
dùng nhiều ô liên tiếp (2 hay 4) để chứa số nguyên. Có 2 cách
chứa các byte của số nguyên (hay dữ liệu khác) vào các ô nhớ
: BE & LE.
Cách BE (Big Endian) chứa byte trọng số cao nhất vào ô nhớ
địa chỉ thấp trước, sau đó lần lượt đến các byte còn lại. Cách
LE (Little Endian) chứa byte trong số nhỏ nhất vào ô nhớ địa
chỉ thấp trước, sau đó lần lượt đến các byte còn lại.
CPU Intel & HĐH Windows sử dụng cách LE để chứa số
nguyên vào bộ nhớ (Integer và Long).
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 36
Biểu diễn số nguyên trong VB - Thí dụ
Số 15 được miêu tả dưới dạng nhị phân 16 bit như sau :
0000 0000 0000 1111
Do đó, nếu dùng kiểu Integer để lưu số 15, ta dùng 16 bit như
trên hay viết ngắn gọn là 000FH. Nếu lưu vào bộ nhớ dạng
LE thì ô nhớ có địa chỉ thấp (i) chứa byte 0FH, và ô nhớ kế
(i+1) chứa byte 00. Nếu dùng kiểu Long để lưu số 15, ta dùng
4 byte 0000000FH và lưu vào bộ nhớ dạng LE tốn 4 ô nhớ với
giá trị lần lượt từ địa chỉ thấp đến cao là 0FH, 00, 00, 00.
Số bù 1 của 15 là 1111 1111 1111 0000, số bù 2 của 15 là
1111 1111 1111 0001
Như vậy -15 được lưu vào máy dạng Integer là 2 byte có giá
trị FFF1H. Nếu lưu vào ô nhớ dạng LE thì ô nhớ có địa chỉ
thấp (i) chứa byte F1H, và ô nhớ kế (i+1) chứa byte FFH.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 37
Số thực - số chấm động
Trong khoa học, ta có thể miêu tả số thực theo dạng ±m*Be, m gọi là
định trị, B là cơ số và e là số mũ. Như vậy 1 số thực cụ thể có thể
được miêu tả bởi rất nhiều miêu tả khác nhau, trong đó miêu tả có
0.1≤m<1 được gọi là miêu tả chuẩn tắc của số thực. Đây là miêu tả
mà máy tính sẽ dùng.
m (mantissa) quyết định độ chính xác
B (base)
± m × B ± e
e (exponent) quyết định độ lớn/nhỏ
0.9135512 × 103
9.135512 × 102
91.35512 × 101
9135.512 × 10-1
913.551
2
91355.12 × 10-2
.Khó xử lý
hóaChương 1 : Khái niệm cơ bản
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
.Cần chuẩn
Slide 38
Số chấm động theo chuẩn IEEE 754
Trước khi lưu vào máy tính, số thực được đổi về dạng miêu tả nhị
phân dưới dạng ±1.m*2e (m là chuỗi bit nhị phân miêu tả phần lẻ).
VB lưu số thực theo chuẩn IEEE 754, dùng 1 trong 2 dạng lưu :
Chính xác đơn (Single) : VB dùng 4 byte - 4 ô nhớ (32 bit) để
lưu số thực theo dạng thức cụ thể sau :
trong đó bit S = 1 (âm), =0 (dương).
M = m & E = 127 + e
M
S
E
8
23
1
Chính xác kép (Double) : VB dùng 8 byte - 8 ô nhớ (64 bit) để
lưu số thực theo dạng thức cụ thể sau :
trong đó bit S = 1 (âm), =0 (dương); M = m & E = 1023 + e
S
1
E
M
52
11
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Slide 39
Số chấm động - Ví dụ
Thí dụ giá trị -1.5 được miêu tả dạng nhị phân là -1.1*20.
Do đó nếu dùng kiểu Single chứa số thực -1.5, ta tốn 4 byte
(32 bit) với các thành phần S = 1, M = 10...0 (22 bit 0), E =
127. Kết quả, giá trị của 4 byte miêu tả số -1.5 như sau : BF
C0 00 00
Tương tự, nếu dùng kiểu Double chứa số thực -1.5, ta tốn 8
byte (64 bit) với các thành phần S = 1, M = 10...0 (51 bit 0), E
= 1023. Kết quả, giá trị của 8 byte miêu tả số -1.5 như sau :
BF F8 00 00 00 00 00 00.
VB dùng cách chứa LE, do đó giá trị -1.5 được lưu vào bộ nhớ
theo kiểu Single sẽ chiếm 4 byte theo giá trị lần lượt từ địa chỉ
thấp đến cao là 00 00 C0 BF. Tương tự nếu miêu tả -1.5 vào
bộ nhớ theo kiểu Double thì sẽ cần 8 ô nhớ với giá trị lần lượt
từ địa chỉ thấp đến cao là 00 00 00 00 00 00 F8 BF.
Môn : Nhập môn điện toán
Khoa Công nghệ Thông tin
Chương 1 : Khái niệm cơ bản
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Slide 40
Tải về để xem bản đầy đủ
140 trang
30900
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn điện toán (Mới nhất)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nhap_mon_dien_toan_moi_nhat.pdf
