Tài liệu Bài giảng-fe no1-giói thiệu về hệ thống máy tính

FE No1 – Gi i thi u v h th ng máy tính CL C Ph n 1 H TH NG MÁY TÍNH 1 Lý thuy t c b n v thông tin ...................................................................... 1 Gi i thi u ........................................................................................................ 2 1.1 Bi u di n d li u ................................................................................ 2 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 Chuy n i s .................................................................................................... 2 Bi u di n s ......................................................................................................11 Phép toán và chính xác............................................................................... 22 Bi u di n các giá tr phi s .............................................................................. 23 Thông tin và lôgic............................................................................. 26 1.2.1 Logic m nh ................................................................................................. 26 1.2.2 Phép toán logic ............................................................................................... 26 Bài t p.......................................................................................................................... 29 2 Ph n c ng ................................................................................................... 32 Gi i thi u ...................................................................................................... 33 2.1 Ph n t thông tin .............................................................................. 34 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.6 ch tích h p ................................................................................................. 34 nh bán d n ............................................................................................... 34 Ki n trúc b x lý............................................................................. 36 Ki n trúc và nguyên t c ho t ng c a b x lý............................................... 36 Nâng cao t c x lý trong b x lý ............................................................... 47 ch v n hành.............................................................................................. 50 a b x lí ...................................................................................................... 54 Hi u n ng c a b x lý.................................................................................... 55 Ki n trúc c a b nh ........................................................................ 57 Nh ng ki u b nh .......................................................................................... 57 Dung l ng và hi u n ng b nh ..................................................................... 58 u hình b nh .............................................................................................. 59 Thi t b l u gi ph .......................................................................... 60 Ki u và c tr ng c a thi t b l u gi ph ....................................................... 60 Các ki u RAID và c tính c a chúng ............................................................. 70 u trúc vào/ra và các thi t b ........................................................... 72 Ph ng pháp u khi n vào/ra....................................................................... 72 Giao di n vào/ra ............................................................................................. 74 Các lo i thi t b vào/ra và c tr ng c a chúng .............................................. 77 Các lo i máy tính.............................................................................. 88 Bài t p.......................................................................................................................... 92 3 Ph n m m c b n....................................................................................... 96 Gi i thi u ...................................................................................................... 97 3.1 u hành .................................................................................... 97 3.1.1 3.1.2 u hình và ch c n ng c a h u hành......................................................... 97 Qu n lý vi c ...................................................................................................100 FE No 1 – Gi i thi u v H th ng máy tính 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.1.9 3.2 Qu Qu Qu Qu Qu Qu n lý ti n trình ...........................................................................................102 n lý b nh chính .....................................................................................106 n lý b nh o..........................................................................................108 n lý t p.....................................................................................................110 n lí an ninh ..............................................................................................113 n lý h ng hóc ...........................................................................................114 giám sát ....................................................................................................114 Các ki u h 3.2.1 3.2.2 3.3 u hành..................................................................... 115 u hành v n n ng...................................................................................115 u hành m ng (NOS)..............................................................................118 Ph n m m gi a............................................................................... 120 3.3.1 DBMS ............................................................................................................120 3.3.2 th ng qu n lý truy n thông........................................................................120 3.3.3 Công c h tr phát tri n ph n m m ..............................................................121 3.3.4 Công c qu n lý v n hành ..............................................................................121 3.3.5 ORB ...............................................................................................................121 Bài t p.........................................................................................................................122 4 th ng a ph ng ti n ......................................................................... 126 Gi i thi u .................................................................................................... 127 4.1 a ph ng ti n là gì? ..................................................................... 127 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 ch v a ph ng ti n ..................................................................................127 n th c hi n h th ng a ph ng ti n...........................................................129 Công ngh a ph ng ti n..............................................................................133 ng d ng a ph 4.2.1 4.2.2 4.3 ng ti n ............................................................... 134 Nh n d ng ti ng nói và hình nh ....................................................................134 ng h p ti ng nói và hình nh ......................................................................134 th ng ng d ng a ph ng ti n................................................. 136 Bài t p.........................................................................................................................137 5 u hình h th ng .................................................................................... 138 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 Phân lo i h th ng và c u hình h th ng......................................... 139 Phân lo i h th ng .........................................................................................139 th ng khách / ph c v ...............................................................................139 u hình h th ng ..........................................................................................142 Các ph ng th c h th ng.............................................................. 146 Ph ng th c x lý h th ng............................................................................146 Ph ng th c s d ng h th ng .......................................................................148 Ph ng th c u hành h th ng ....................................................................152 Tính toán trên Web .........................................................................................153 Hi u n ng h th ng......................................................................... 154 Tính toán hi u n ng........................................................................................154 Thi t k hi u n ng ..........................................................................................156 ánh giá hi u n ng ........................................................................................156 tin c y c a h th ng .................................................................. 158 Tính tin c y................................................................................................158 Ti t k tính tin c y ..........................................................................................161 c tiêu và ánh giá v tin c y..................................................................161 Chi phí tài chính.............................................................................................162 FE No1 – Gi i thi u v h th ng máy tính Bài t p.........................................................................................................................163 Tr l i bài t p .............................................................................................. 167 Tr Tr Tr Tr Tr l l l l l i cho Quy n 1, Ph n 1, Ch ng 1 (Lý thuy t thông tin c b n) ...........................167 i cho Quy n 1 Ph n 1 Ch ng 2 (Ph n c ng).....................................................175 i Quy n 1 Ph n 1 Ch ng 3 (Ph n m m c b n) ................................................181 i bài t p cho Quy n 1 Ph n 1 Ch ng 4 (H th ng a ph ng ti n) ...................189 i bài t p Quy n 1 Ph n 1 Ch ng 5 (C u hình h th ng)....................................192 Ph n 2 1 X LÝ THÔNG TIN VÀ AN NINH toán...................................................................................................... 201 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 Ho t ng nghi p v và thông tin k toán..................................... 202 m tài chính và thông tin k toán .................................................................202 u trúc tài kho n..........................................................................................205 Cách c b n kê tài chính ............................................................... 210 Cách Cách c t quy t toán...................................................................................210 c b n kê l i t c ..................................................................................217 toán tài chính và k toán qu n lí................................................ 224 1.3.1 toán tài chính ............................................................................................224 1.3.2 toán qu n lý ..............................................................................................225 1.3.3 u hình h thông tin k toán .........................................................................232 1.3.4 Chu n qu c t ................................................................................................233 Bài t p.........................................................................................................................241 2 nh v c ng d ng c a h th ng máy tính ............................................. 246 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 ng d ng k ngh ........................................................................... 247 Ki m soát t ng s n xu t.............................................................................247 CAD/CAM/CAE .............................................................................................248 th ng FA và CIM.......................................................................................249 ng d ng kinh doanh ..................................................................... 251 2.2.1 h tr nghi p v t ng hành dinh................................................................251 2.2.2 th ng h tr kinh doanh bán l .................................................................252 2.2.3 th ng tài chính..........................................................................................255 2.2.4 Trao i d li u giao tác liên doanh nghi p....................................................257 Bài t p.........................................................................................................................260 3 An ninh ..................................................................................................... 262 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 An ninh thông tin............................................................................ 263 An ninh thông tin là gì? ..................................................................................263 An ninh logic..................................................................................................265 Phân tích r i ro ............................................................................... 267 Qu n lí r i ro .................................................................................................267 Ki u, c l ng và phân tích r i ro ................................................................267 Ph ng pháp x lí r i ro ................................................................................271 Bi n pháp an ninh ..........................................................................................271 o v d li u ................................................................................................271 o v tính riêng t ........................................................................................272 FE No 1 – Gi i thi u v H th ng máy tính Bài t p.........................................................................................................................274 4 Nghiên c u ho t 4.1 ng .............................................................................. 276 Nghiên c u ho t ng..................................................................... 277 4.1.1 Xác su t và th ng kê.......................................................................................277 4.1.2 Qui ho ch tuy n tính ......................................................................................289 4.1.3 p l ch ..........................................................................................................293 4.1.4 Lí thuy t hàng i ..........................................................................................303 4.1.5 Ki m soát kho.................................................................................................308 4.1.6 báo nhu c u..............................................................................................319 Bài t p.........................................................................................................................329 5 sung h th ng máy tính ...................................................................... 337 Gi i thi u .................................................................................................... 338 5.1 th ng a ph ng ti n ................................................................ 338 5.1.1 Phát tri n n i dung a ph ng ti n ................................................................338 Tr l i bài t p .............................................................................................. 347 Tr Tr Tr Tr l l l l i bài t p cho Quy i cho Quy n 1 Ph i cho Quy n 1 Ph i cho Quy n 1 Ph n 1 Ph n 2 Ch ng 1 (K toán)..............................................347 n 2 Ch ng (Các l nh v c ng d ng c a h th ng máy tính)..355 n 2, Ch ng 3 (An ninh) ........................................................360 n 2 Ch ng 4 (Nghiên c u các ho t ng).............................365 Ph n 1 TH NG MÁY TÍNH Gi i thi u Lo t sách giáo khoa này ã c xây d ng trên c s Chu n k n ng K s Công ngh Thông tin c a ra công khai tháng 7/2000. B n t p sau ây bao quát toàn b n i dung c a tri th c và k n ng n n t ng c n cho vi c phát tri n, v n hành và b o trì các h thông tin: No. 1: No. 2: No. 3: No. 4: Nh p môn H th ng máy tính Phát tri n và v n hành h th ng Thi t k trong và l p trình - Thân tri th c c t lõi và th c hành Công ngh M ng và C s d li u Ph n này cho nh ng gi i thích d dàng m t cách có h th ng cho nh ng ng i ang h c v các h th ng máy tính l n u tiên có th d dàng có c tri th c trong nh ng l nh v c này. Ph n này bao g m các ch ng sau: Ph n 1: H th ng máy tính Ch ng 1: Lý thuy t c s v thông tin Ch ng 2: Ph n c ng Ch ng 3: Ph n m m c s Ch ng 4: H th ng a ph ng ti n Ch ng 5: C u hình h th ng Ch ng 6: Các ch m i 1 Lý thuy t c b n thông tin c ích Hi u c ch bi u di n thông tin trong máy tính và các lý thuy t b n. c bi t, h th ng nh phân là m t ch quan tr ng, không th thi u bi u di n d li u trong máy tính. Tuy nhiên nh ng ng i th ng dùng h th p phân c ng có khó kh n khi làm quen v i cách bi u di n này, vì v y mà c n h c k . • Hi u các n v d li u c b bit, byte, t , v.v.. và chuy n phân hay d ng c s 16.. ‚ Hi u các khái ni m c b n v tính, chú tr ng vào các d li ƒ Hi u các phép toán m nh n c a máy tính nh s nh phân, i chúng t ho c sang d ng th p bi u di n d li u bên trong máy u s , mã ký t , v.v.. và các toán t logic. 2 Ch ng 2 Ph n c ng Gi i thi u máy tính làm vi c c, c n chuy n các thông tin ta dùng trong cu c s ng hàng ngày thành d ng máy tính có th hi u c. Trong ph n này ta s h c cách thông tin th c s c th hi n bên trong máy tính và cách chúng c x lý. 1.1 Bi u di n d 1.1.1 Chuy n li u is máy tính x lý c u c n thi t u tiên là a vào b nh m t ch ng trình ch a các nhi m v và quy trình c n x lý. H th ng nh phân c dùng bi u di n các thông tin này. Trong khi h th ng nh phân bi u di n thông tin b ng các t h p c a s "0" và "1," thì chúng ta l i th ng dùng h th ng th p phân. Vì v y ki n th c c b n và quan tr ng mà ng i k s x lý thông tin ph i có là hi u c m i quan h gi a các s nh phân và th p phân. ây là s khác nhau c b n gi a máy tính và con ng i và c ng là m giao ti p gi a chúng. Vì máy tính thao tác hoàn toàn trên c s các s nh phân, nên ta s xem xét quan h gi a s nh phân và th p phân, và vi c t h p các s h 16 v i các s nh phân. (1) n v bi u di n d li u và n v x lý • S nh phân u trúc bên trong c a máy tính g m r t nhi u m ch n t . S nh phân bi u di n 2 tr ng thái c a m ch n t nh sau: Dòng n i qua ho c không i qua n áp cao ho c th p Thí d , t tr ng thái có dòng n i qua (b t n) là "1" và tr ng thái không có dòng n i qua (t t n) là "0," sau ó b ng cách thay tr ng thái máy tính ho c d li u b ng các giá tr s , vi c bi u di n chúng có th th c hi n m t cách c c k ti n l i. Vi c bi u di n s th p phân t "0" n "10" b ng cách s d ng s nh phân c minh h a trong hình 1-1-1. Hình 1-1-1 th p phân và s nh phân Nh 1 S th p phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 nh phân 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 Nh ta th y trong hình trên, so v i h th p phân, phép nh Nh 1 Nh 1 Nh 1 chuy n sang hàng bên x y ra th ng xuyên 1.1 Bi u di n d li u 3 n trong h nh phân, nh ng vì ngoài "0" và "1" ra thì không dùng s nào khác n a nên ó là công c m nh nh t cho máy tính. ‚ Bits t bit (ch s nh phân) là 1 ch s c a h nh phân c bi u di n b ng "0" ho c "1." Bit là n v nh nh t bi u di n d li u trong máy tính. 1 bit ch bi u di n c 2 giá tr d li u, "0" ho c "1," nh ng 2 bit có th bi u di n 4 giá tr khác nhau: 00 01 10 11 Tuy nhiên, trong th c t , kh i l ng thông tin c n x lý b ng máy tính quá l n (có 26 giá tr trong b ng ch cái ti ng Anh) nên 2 bits, 0 và 1, không cho ph ng pháp bi u di n thông tin. ƒ Bytes Vì 1 bit c bi u di n b ng hai cách Vì 1 bit c bi u di n b ng hai cách So v i bit, là n v nh nh t bi u di n d li u trong máy tính, thì byte là m t n v bi u di n m t s hay m t ký t b ng 8 bits. Vì m t byte b ng 8 bits, nên sau ây là các thông tin có th c bi u di n b ng t byte, b ng t h p c a "0" và "1." 00000000 00000001 00000010 → 11111101 11111110 11111111 Thông tin bi u di n b ng b ng chu i các s 1 và 0 g i là m u bit. Vì 1 bit có th c bi u di n b ng 2 cách, nên t h p các m u 8 bit thành 1 byte cho phép bi u di n 28=256 ki u thông tin. Nói cách khác ngoài các ký và s , các ký hi u nh "+" và "-" ho c các ký hi u c bi t khác nh "<" và ">" c ng có th bi u di n ng m t byte. 1 byte 0 0 0 0 0 0 0 0 Hình 1-1-2 Các ki u thông tin có th bi u di n c ng m t byte 2x2x2x2 x2x2x2x2 =256 ki u 28 Tuy nhiên vì s l ng kí t kanji (ký t Trung Qu c) có t i hàng ngàn, nên chúng không th bi u di n b ng t byte. Do ó, 2 bytes c n i l i có 16 bits, và m t kí t kanji c bi u di n b ng 2 bytes. V i 16 bits, 216 = 65,536 kí t kanji có th c bi u di n. „ T Bit là n v nh nh t bi u di n d li u trong máy tính và byte là m t n v bi u di n m t ký t . Tuy nhiên u các phép tính bên trong máy tính c th c hi n trên c s c a bit, thì t c s quá ch m. Vì v y m i sinh ra ý t ng x lý b ng t . n 10 n m tr c ây, máy tính cá nhân thao tác trên các t m i t g m 16 bits. Hi n nay máy tính l n PGs d ng các t , m i t g m 32 bits. 4 Ch ng 2 Ph n c ng … H nh phân và h 16 Trong x lý thông tin, h nh phân c dùng làm n gi n c u trúc c a nh ng m ch n t t o thành máy tính. Tuy nhiên, ta r t khó hi u ý ngh a c a chu i các "0" và "1". Trong h th p phân, giá tr s "255" có 3 ch s , nh ng trong h nh phân s ch s thành ra là 8. Vì v y h 16 c dùng gi i quy t v n khó kh n trong vi c xác nh và tránh c s ch s quá l n.. t s h 16 là giá tr s c bi u di n b ng 16 s t "0" n "15." Khi thành 16, phép nh s x y ra. Tuy nhiên vì không th phân bi t gi a "10" tr c khi phép nh c t o ra và "10" sau khi nh c t o ra, ti n l i, trong h 16 ng i ta bi u di n “10” b ng ch “A”, “11” b ng “B”, “12” b ng “C”, “13” b ng “D”, “14” b ng "E" và "15" b ng "F." S S Th p phân Nh phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Hình 1-1-4 m nh phân và h m c s 16 (2) Hình 1-1-3: cách vi t các s "0" n "20" a h th p phân trong h nh phân và h 16. Chú ý t i m i quan h gi a s h 16 v i h nh phân trong b ng này, ta nh n th y r ng 4 ch s trong h nh phân ng i 1 ch s h 16. Do v y, các s nh phân có th chuy n thành s h 16 b ng cách thay m i nhóm 4 bits b ng m t ch h 16, b t u t d u ch m th p phân. (Hình 1-1-4) S H 16 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 10010 10011 10100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 1 byte 0 0 1 0 1 1 0 1 4 bits 4 bits 2 D . D u ch m th p phân Hình 1-1-3 th p phân, nh phân, và s h 16 nh phân h 16 Bi u di n d li u s ng t h p c a các "0" và "1" các ký t c bi u di n b ng các mã. Tuy nhiên có các ph ng pháp bi u di n d li u khác nhau x lý d li u s . Trong ph n này s gi i thích v c s và chuy n i c s , c ng và tr các s nh phân, bi u di n các s âm – c xem nh là c s c a vi c bi u di n d li u s . 1.1 Bi u di n d li u 5 • C s và "tr ng s " a. Tr ng s c a s th p phân và ý ngh a c a nó Khi bi u di n s l ng b ng s th p phân, ta t h p 10 ki u s t "0" n "9". M i s trong ó, t ch s ng th p nh t theo th t t ng d n có tr ng s là 100, 101, 102, 103... (Hình 1-1-5). Thí d , b ng cách dùng tr ng s , s th p phân 1234 s c bi u di n nh sau: 1234 = 1 × 103 + 2 × 102 + 3 × 101 + 4 × 100 Hình 1-1-5 Tr ng s c a m i ch s c a th p phân 21998 2 1 9 9 n nghìn tr m 4 3 2 10 10 10 8 ch c 1 10 th p phân Tên c a m i ch s Tr ng s c a m i ch s nv 0 10 Trong hình 1-1-5 tr ng s c a m i ch s c bi u di n thành 100, 101, 102, 103,... s "10" này g i là c , và giá tr t phía trên bên ph i g i là s m . Cách vi t và ý ngh a c a tr ng s trong h th p phân c gi i thích d i ây. Trong 100, c s 10 c nhân 0 l n v i 1, và tr thành 1, trong 101, c s 10 c nhân 1 l n v i chính nó và tr thành 10. ng t , trong 102, 10 c nhân 2 l n v i chính nó, và tr thành 100; trong 103 , 10 c nhân 3 l n i chính nó và tr thành 1000. Theo cách này, th m chí khi s ch s t ng lên, nó v n có th d dàng c bi u di n b ng cách vi t các nh vào phía trên bên ph i c a s 10, là giá tr s ch ra s l n mà c s 10 ph i nhân lên (s m ). b. Tr ng s c a ch s nh phân và ý ngh a c a nó s c a h th p phân là 10, và c s c a h nh phân là 2. C ng nh trong h th p phân, tr ng s c a i ch s trong h nh phân c ch ra trong hình 1-1-6. Hình 1-1-6 Tr ng s c a m i ch s c a nh phân 11111001110 1 2 10 1 1 9 2 2 8 1 1 7 0 6 2 2 2 5 0 1 4 2 1 3 2 1 0 1 0 2 2 2 2 S nh phân Tr ng s c a i ch s Cách vi t và ý ngh a c a tr ng s trong h nh phân c gi i thích nh sau:. Trong 20, c s 2 c nhân 0 l n v i chính nó, thành 1, trong 21, c s 2 c nhân 1 l n v i chính nó, thành 2. T ng t , trong 22, 2 c nhân 2 l n v i chính nó, thành 4. ki m ch ng r ng s 1988 trong h th p phân c bi u di n thành "11111001110" trong h nh phân, tr ng s c a m i ch s c th hi n b ng 1 trong bi u di n nh phân c n c thêm vào nh sau: 1 ↓ 210 ↓ = 1024 = 1998 ‚ Các 1 1 1 ↓ ↓ ↓ + 29 + 28 + 27 + ↓ ↓ ↓ + 512 + 256 + 128 + 1 ↓ 26 ↓ 64 0 0 + + 1 ↓ 23 ↓ 8 + + 1 ↓ 22 ↓ 4 + + 1 ↓ 21 ↓ 2 0 n v ph và bi u di n lu th a Vì kh i l ng thông tin x lý b ng máy tính r t l n, các n v ph bi u di n nh ng i l ng l n c ng c s d ng. ng t , vì máy tính x lý v i t c cao, các n v khác th hi n nh ng i l ng c c nh c ng c n thi t bi u di n hi u n ng. Hình 1-1-7 cho th y các n v ph dùng bi u di n các i l ng l n và nh c ng nh các s m mà c ph i nâng lên lu th a. 6 Ch ng 2 Ph n c ng Hình 1-1-7 Các n v ph Ký hi u Các n v bi u di n nh ng i l ng n Các n v bi u di n nh ng i l ng c nh T (giga) G (tera) M (mega) k (kilo) Bi u di n theo s m 12 10 9 10 6 10 3 10 m (mili) 10-3 µ (micro) 10-6 n (nano) 10-9 p (pico) 10-12 Chú thích 40 2 30 2 20 2 10 2 1 1 000 1 1 000 000 1 1 000 000 000 1 1 000 000 000 000 u ý là nh ã ch ra trong c t Chú thích hình 1-1-7, kilo b ng 103 , nh ng nó c ng g n b ng 210. Nói cách khác, kilo mà chúng ta th ng dùng là b ng 1000, tuy nhiên h nh phân c dùng tính toán, nên 210 (t c 1024) là m t kilo. H n n a, n u 210 và 103 g n nh b ng nhau, 106 t c m t mêga, g n nh b ng 220 và 109 – m t giga, h u nh b ng 230. Do ó, khi nói dun7g l ng b nh máy tính là 1 kilobyte, thì th c ra 1 kilobyte ó không ph i là 1,000 bytes, mà chính xác là 1,024 bytes. ƒ C ng và tr các s nh phân a. C ng Sau ây là 4 phép c ng c b n trong h nh phân: 0 + 0 = 0 (0 trong h th p phân) 0 + 1 = 1 (1 trong h th p phân) 1 + 0 = 1 (1 trong h th p phân) 1 + 1 = 10 (2 trong h th p phân) ← c tính chính c a h nh phân khác v i h th p phân Trong các phép c ng này, phép nh c t o ra trong 1 + 1 = 10. 1 ← Nh 1 + 1 10 Thí d (11010)2 + (1100)2 1 1 ← Nh 11010 + 1100 1 00 11 0 t qu là (100110)2. b. Tr Sau ây là 4 phép tr c b n trong h nh phân: 0–0=0 0 – 1 = –1 1–0=1 1–1=0 Trong các phép tr này, n u ch s hàng cao h n c a 0 là 1 trong 0 – 1 = –1, thì "phép m hi n. n” c th c 1.1 ♥ ←M Bi u di n d li u 7 n 10 − 1 1 Thí d (10011)2 - (1001)2 ♥ ←M 100 11 − 1001 1010 n t qu là (1010) 2. „ C ng và tr các s trong h 16 c b n c ng và tr các s trong h 16 c ng t ng t nh c ng và tr các s nh phân và th p phân. a. C ng Phép c ng c th c hi n b t u t ch s th p nh t (ch s u tiên t bên ph i). Khi k t qu phép ng l n h n 16, phép nh sang ch s hàng sau ó c th c hi n. Thí d (A8D)16 + (B17)16 1 + Ch s 1 ← Nh A8D B17 15A4 u tiên: Ch s th hai: Ch s th ba: + 10 11 21 8 1 9 13 7 20 D + 7 = (trong h th p phân 13 + 7 = 20) = 16 (nh ng c a các c t u là 4 và nh 1 sang c t th hai.. 1 + 8 + 1 = (Trong h th p phân: 10) = A Nh t c t th nh t A + B = (trong h th p phân: 10 + 11 = 21) = 16 (nh ng c a các c t th ba là 5 và nh 1 sang c t th 4. 1) + 4 1) + 5 t qu là (15A4)16. b. Tr Phép tr cao h n c th c hi n b t c th c hi n. Thí d ut c t u tiên và khi k t qu phép tr là âm, phép m n t c t có th t (6D3)16 – (174)16 ♥ − 6D3 1 74 5 5F Ch s th nh t: Ch s th hai: Ch s th ba: t qu là (55F)16. ←M ♥ 16 n − 6 1 5 13 7 5 3 4 15 Vì 3 – 4 = –1, ta ph i m n 1 t D trong ch s th hai (D tr thành C). 16 (m n 1) + 3 – 4 = F (trong h th p phân: 19 – 4 = 15) C – 7 = 5 (trong h th p phân: 12 – 7 = 5) 6–1=5 8 Ch ng 2 (3) Chuy n Ph n c ng ic s x lý các giá tr s trong máy tính, các s th p phân c chuy n thành các s nh phân ho c s h 16. Tuy nhiên, vì ta th ng dùng các s th p phân nên s khó hi u c ý ngh a c a k t qu x lý n u nh k t qu ó c bi u di n b ng s nh phân ho c s h 16. Do ó vi c chuy n i gi a các s h th p phân, nh phân và 16 là c n thi t. Phép toán này g i là phép chuy n i c s . i ây là gi i thích c th v vi c chuy n i c s c a các s th p phân, nh phân và s h 16. tránh nh m l n, c s c a m t s s c vi t ngoài ngo c n phân bi t. Thí d : Cách vi t s nh phân: (0101)2 Cách vi t s th p phân: (123)10 Cách vi t s h 16: (1A)16 • Chuy n s th p phân thành s nh phân Ph ng pháp chuy n nguyên hay phân s . a. Chuy n i s th p phân sang s nh phân khác nhau ph thu c vào s th p phân ó là s i s th p phân th p phân nguyên chia cho 2, c th ng và s d . Th ng nh n c l i chia cho 2 và l i c th ng và s d . C th cho n khi th ng b ng 0. Vì s nguyên chia cho 2, nên khi s nguyên th p phân là s ch n thì s d b ng 0, còn khi là s l thì s b ng 1. S nh phân thu c b ng cách vi t t t c các s d theo th t ng c l i là k t qu c a vi c chuy n i s th p phân sang s nh phân. Thí d (25)10 2) 2) 2) 2) 2) Th ng 25 D 12 ·········· 1 6 ·········· 0 3 ·········· 0 1 ·········· 1 0 ·········· 1 (11001)2 b. Chuy n i phân s th p phân Phân s th p phân nhân lên 2, ph n s c l y ra. Vì ph n nguyên là tích c bên c nh ph n nguyên, ta l i nhân ph ng 0. (Ch ) s nh phân thu cb ã c l y ra. Thí d nguyên và ph n phân s c a tích tách riêng ra, và ph n nguyên a ph n phân s v i 2 nên nó luôn là 0 ho c 1. Ti p theo, b sang n phân s v i 2. Vi c này c l p l i cho n khi ph n phân s ng cách t các ph n nguyên có c theo úng th t mà chúng (0.4375)10 × 0.4375 2 0. 875 ↓ 0 × 0.875 2 1. 75 ↓ 1 × 0.75 2 1. 5 ↓ 1 × 0.5 2 1.0 ↓ 1 Ph n phân s Ph n phân s b ng 0 Ph n nguyên (0.4375)10 = (0 . 0 1 1 1 )2 u ý r ng khi phân s th p phân chuy n i thành phân s nh phân, nhi u khi vi c chuy n i không t thúc c, vì bao nhiêu l n nhân phân phân s v i 2 thì nó c ng không cho ph n phân s b ng 0. Nói 1.1 cách khác, thí d nêu trên là m t tr nh phân vô t n. ng h p Bi u di n d li u c bi t, còn a s các phân s th p phân i ây là ki m ch ng nh ng lo i giá tr s t ng ng v i các phân s th p phân qu chuy n i phân s nh phân 0.11111 thành phân s th p phân nh sau: 0. u tr thành phân c bi t. Thí d , k t 1 1 1 1 1 ←Phân s nh phân ↓ 2-1 ↓ 2-2 ↓ 2-3 ↓ 2-4 ↓ 2-5 ← Tr ng s ↓ 0.5 ↓ ↓ ↓ ↓ + 0.25 + 0.125 + 0.0625 + 0.03125 = 0.96875 9 ← phân s th p phân thí d này ta có th hi u r ng bên c nh các s th p phân b ng tr ng s c a m i ch s (0.5, 0.25, 0.125, ...v.v.) ho c các ph n th p phân t o ra t các t h p c a chúng, t t c các phân s th p phân khác u tr thành các phân s nh phân vô t n. ‚ Chuy n i s nh phân thành s th p phân Chuy n i thành các s th p phân trong chu i các bit nh phân. a. Chuy n Thí d c th c hi n b ng cách c ng tr ng s c a m i ch s ng v i "1" i s nh phân (11011)2 (1 1 0 1 1) 2 24 + 23 + 21 + 20 ← Tr ng s ↓ ↓ ↓ ↓ 16 + 8 + 2 + 1 = (27)10 b. Chuy n Thí d i phân s nh phân (1.101)2 (1 . 1 0 1) 2 20 + ↓ 1 + ƒ Chuy n 2-1 ↓ 0.5 2-3 ← Tr ng s ↓ + 0.125 = (1.625)10 + i s nh phân sang s h 16 Vì chu i 4-bit nh phân b ng m t ch s h 16, trong s nh phân nguyên, s nh phân c chia thành các nhóm 4 ch s m t b t u t ch s ít ý ngh a nh t. Trong phân s nh phân, s nh phân c chia thành nhóm 4 ch s m t, b t u t d u ch m th p phân. Sau ó vi c chuy n i c th c hi n b ng cách c ng các tr ng s c a các ch s nh phân có giá tr hi n th là "1," trong m i nhóm 4 bits. Trong tr ng h p có chu i bit nh phân ít h n 4 ch s , thì ta s ph i thêm các s "0" c n thi t vào và chu i ó nó tr thành chu i 4-bit. 10 Ch ng 2 Ph n c ng a. Chuy n s nguyên nh phân Thí d (10111010001)2 1 0 1 | 1 1 0 1 | 0 0 0 1 Xem b ng 0 0 1 0 1 ↓ 22 4 1 1 0 1 ↓ 20 ↓ ↓ 23 22 + 1 Thí d 0 0 0 1 ↓ 20 ↓ 20 8 + 4 + 1 1 ↓ 5 b. Chuy n Chia thành các nhóm có 4 ch s ↓ D ↓ 1 Tr ng s = (5 D 1)16 i phân s nh phân (0.1011110001)2 0 . 1 0 1 1 | 1 1 0 0 | 0 1 0. Chia thành các nhóm có 4 ch sô 1 0 1 1 ↓ ↓ ↓ 23 21 20 1 1 0 0 ↓ ↓ 23 22 8 8 0 . + 2 +1 + 4 B Xem b ng 0 0 1 0 0 ↓ 22 Tr ng s 4 C 4 = (0.BC4)16 „ Chuy n s h 16 thành s nh phân 16 h 16 c chuy n thành s nh phân b ng cách th c hi n qui trình ng c bi u di n b ng 4-ch s nh phân. c l i. Nói cách khác, 1 ch s h a. Chuy n s nguyên h 16 Thí d (38C)16 3 8 C 12 2+1 8 8+4 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 = (111000110)2 1.1 Bi u di n d li u 11 b. Chuy n phân s h 16 Thí d (0.8E)16 0. 8 E 14 0. 8 8+4+2+0 1 0 0 0 1 1 … Chuy n s th p phân sang s h 16 và ng 1 0 = (0.10001110)2 cl i chuy n sang h nh phân, s th p phân chia cho 2 còn chuy n sang h 16 thì s th p phân chia cho 16. ng t , s h 16 c chuy n sang s h th p phân b ng cách c ng các giá tr l y th a v i c s là 16. u ý vì v n không quen v i cách vi t các s h 16, nên thông th ng các s h 16 u tiên c i thành nh phân và sau ó chuy n thành s th p phân. 1.1.2 Bi u di n s Trong máy tính, t thu ban u c ch t o ra tính toán, cùng v i các khía c nh khác trong ó có qu n lý i t ng d li u x lý, tính chính xác và tính d s d ng khi tính toán c ng c chú ý. D i ây gi i thích d ng th c bi u bi n phù h p cho t ng ki u d li u. Hình 1-1-8 ng th c bi u di n d li u li u u ph y t nh (S nguyên) u ph y (S th c) nh phân ng li u Th p phân m gói li u ký t (1) th p phân Th p phân óng gói Bi u di n s ng s th p phân Bi u di n ch s th p phân • Mã th p phân c nh phân hóa Có m t d ng th c cho d li u ký t và các s th p phân g i là ph ng pháp bi u di n d li u “mã th p phân c nh phân hóa” vi t t t là mã BCD (Binary Coded Decimal code). Theo ó, ng i ta dùng 4 ch s nh phân (4 bit) ng v i các s t 0 n 9 c a h th p phân, bi u di n các giá tr s c a m i ch s . 12 Ch ng 2 Ph n c ng Hình 1-1-9 Mã th p phân c nh phân hóa th p phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 . . S nh phân 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 . . Mã th p phân c nh phân hóa 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 00010000 00010001 . . Thí d , bi u di n s th p phân "789" b ng cách dùng mã BCD nh sau: 7 ↓ 8 ↓ 9 ↓ 0111 1000 1001 (011110001001)2 Theo cách bi u di n này, khi s ch s c a s th p phân t ng lên thì dài c a mã BCD c ng t ng lên (4 bits c thêm vào cho m t ch s ). D ng th c này g i là d ng th c có dài bi n i. Giá tr nh mã BCD ó c ng c thi t l p thành 4 bit th p nh t c a ký t trong b mã EBCDIC, JISCII và các b mã khác. Mã BCD c dùng ch y u bi u di n s dùng trong tính toán v n phòng, và ng v i d ng th c c a b nh máy tính, nó c chia thành d ng th c th p phân m gói (unpacked) và d ng th c th p phân óng gói (packed). Và vì mã ký t c ng nh d ng th c th p phân m gói và d ng th c th p phân óng gói c bi u di n b ng mã BCD, nên chúng có th c x lý t ng b ng cách s d ng h s h c th p phân c a máy tính. Ng i dùng không c n ph i bi t n ti n trình này. ‚ D ng th c th p phân m gói Khi bi u di n s th p phân có d u, d ng th c th p phân m gói dùng 1 byte cho m i ch s c a s th p phân. ng th c th p phân m gói bi u di n các giá tr t 0 n 9 trong 4 bit th p nh t c a 1 byte, và trong 4 bits cao nh t, c g i là các bit c khoanh vùng (zoned bits), trong tr ng h p mã EBCDIC dùng trong máy tính l n, thì l u giá tr (1111)2. Tuy nhiên, trong các bit c khoanh vùng c a ch s hàng th p nh t, thì 4 bits bi u di n d u c l u gi , trong c tr ng h p s 0 và s d ng, là (1100)2, và trong tr ng h p s âm, là (1101)2. Trong b mã JIS dùng trao i d li u c ng nh trong các máy u th p, (0011)2 c u trong các bit c khoanh vùng. D ng th c th p phân m gói c ng còn c g i là d ng th c th p phân khoanh vùng. u bit c a vi c bi u di n s th p phân +789 and –789 trong d ng th c th p phân m gói c mô t trong hình 1-1-10. 1.1 Bi u di n d li u 13 Hình 1-1-10 D ng th c th p phân m gói <+789> 1 byte 1 byte 1 byte 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Bit c khoanh vùng 0 0 1 1 0 0 1 Bit d u Bit c khoanh vùng 7 8 Trong h c s 16 nó 0 1 0 + 9 c bi u di n là (F7F8C9)16 <-789> 1 byte 1 1 byte 1 byte 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Bit c khoanh vùng 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 Bit d u Bit c khoanh vùng 7 8 Trong h c s 16 nó _ 9 c bi u di n là (F7F8D9) 16 Trong d ng th c th p phân m gói, ngoài byte c a hàng có ngh a th p nh t, thì các byte khác ch dùng có a byte. u này c xem là lãng phí tài nguyên. u này c kh c ph c b ng d ng th c th p phân óng gói. ƒ D ng th c th p phân óng gói Trong d ng th c th p phân óng gói, 1 byte bi u di n giá tr s c a 2 ch s và 4 bits có ngh a th p bi u di n d u. M u bit c a d u c ng gi ng nh trong d ng th c th p phân m gói, (1100)2 i v i 0 và s d ng, và (1101)2 i v i s âm. Hình 1-1-11 cho th y m u bit c a d ng th c th p phân óng gói. Hình 1-1-11 ng th c th p phân óng gói 1 byte 1 byte 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 Bit d u 7 8 1 byte 9 + 1 byte 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 Bit d u 7 8 9 So v i d ng th c th p phân m gói, thì d ng th c th p phân óng gói có các u vi t sau: Giá tr s có th bi u di n b ng ít byte h n. Chuy n sang h nh phân d h n. 14 Ch ng 2 Ph n c ng (2) Bi u di n nh phân • Bi u di n s nguyên âm Thí d c thù v bi u di n s nguyên âm Bi u di n giá tr tuy t i Bi u di n ph n bù a. Bi u di n giá tr tuy t c ghi nh n nh sau: i c a s nguyên âm Nh ã th y trong hình 1-1-12, trong vi c bi u di n giá tr tuy t di n d u và 7 bit khác bi u di n giá tr s (giá tr tuy t i). Hình 1-1-12 Bi u di n giá tr tuy t 7 i 6 5 4 3 2 1 i c a s nguyên âm, bit 0 u tiên bi u S bit a s nguyên âm Bit ký t bi u di n s nguyên Bit cho bi t d u c a s nguyên là s d ng, là s âm) u ph y th p phân Thí d , trong (00001100)2, vì bit d u u là 0, ó là s d ng. T ng t , vì 7 bit khác là giá tr tuy t i a giá tr s , b ng (0001100)2 = 22 + 23 = (12)10, s th p phân 12 (s d ng) c bi u di n. t khác, vì trong (10001100)2 bit d u u là 1, nên ó là s âm. S th p phân –12 = (s âm) c bi u di n. Tuy nhiên, vì trong ph ng pháp bi u di n này, giá tr s 0 có th bi u di n b ng 2 cách, nh là 00000000 (s 0 d ng) ho c nh là 10000000 (s 0 âm), vi c thao tác tr nên ph c t p và do v y nó không c dùng r ng rãi. u ý là khi bi u di n giá tr tuy t i c a s âm b ng 8 bits, ph m vi các giá tr s có th bi u di n c (trong các ch s th p phân) là: –127 n 127 b. Bi u di n ph n bù c a s nguyên âm Ph n bù là m t s mà giá tr c a nó c ng v i s ban , ph n bù c s và ph n bù c s rút g n. u thì cho m t giá tr s c bi t. Có hai ki u bù c l Ph n bù th p phân Có hai lo i ph n bù th p phân, "bù 10" và "bù 9". Thí d ph n bù 9 c a m t s ã cho s là k t qu c a phép tr m i ch s trong giá tr s ó ra kh i 9. T ng t , ph n bù 10 c a m t giá tr s ã cho s là t qu c a phép tr m i ch s c a s ó ra kh i 10. K t qu là, ph n bù 10 b ng ph n bù 9 c ng 1. Thí d "ph n bù 9 " c a (123) 10 − Thí d 999 123 876 "ph n bù 10 " c a (123)10 − 1000 123 877 (= 999 + 1) l Ph n bù nh phân Có 2 ki u bù nh phân, "ph n bù 1 " và "ph n bù 2" Ph n bù 1 Ph n bù 1 c a m t giá tr s ã cho là k t qu c a phép tr m i ch s c a giá tr s ó ra kh i 1, t qu là, t t c bit "0" và "1" c a chu i bit ban u c i t ng ng thành “1” và “0”.