Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương 1: Kiến trúc cơ bản của máy tính

CÂU TRUC MAY TINH CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH Nôi dung cua chương 1 1.1. Những thành phần cơ bản của máy tính 1.2. Kiến trúc một máy tính đơn giản 1.1. Nh ng thành ph n c b n c a máy tínhữ ầ ơ ả ủ  Các hệ thống số thông dụng  Hệ thập phân, nhị phân, bát phân, thập lục phân  Chuyển đổi giữa các hệ thống số  Biểu diễn số nguyên  Sô nguyên không dấu  Sô nguyên có dấu  Biểu diễn số thực  Số dấu chấm tĩnh  Số dấu chấm động (theo Tiêu chuẩn IEEE 754)  Biểu diễn ký tự  Các khái niệm  Bảng mã ASCII, và Unicode 1. Các h th ng sệ ố ố  Hệ thống số còn gọi là hệ đếm: Là các ký hiệu và quy tắc sử dụng để biểu diễn và xác định giá trị các số.  Hệ đếm không định vị và định vị.  Hệ đếm la mã: I, II, III, IV, V , VI, VII,... X, XI,, XV  - Là hệ đếm không định vị  Hệ đếm thập phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10, 11, 12,  Là hệ đếm định vị_giá trị của mỗi chữ số không những phụ thuộc vào giá trị của nó mà còn phụ thuộc vào vị trí của nó  Gồm hệ nhị phân, bát phân, thập phân, thập lục phân 1. Các h th ng s (ti p)ệ ố ố ế  H đ m th p phân (decimal system)ệ ế ậ  10 ký s : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9ố  C s 10ơ ố  Vd: 199.3510 = 1*102 + 9*101 + 9*100 + 3*10-1 + 5*10-2  H đ m nh phân (Binary system)ệ ế ị  2 ký s : 0,1ố  C s 2ơ ố  Vd: 1011.112 = 1*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20 + 1*2-1 + 1*2-2 1. Các h th ng s (ti p)ệ ố ố ế  H đ m bát phân (octal system)ệ ế  8 ký s : 0,1,2,3,4,5,6,7ố  C s 8ơ ố  Vd: 2358 = 2*82 + 3*81 + 5*80  H đ m th p l c phân (hexa-decimal system)ệ ế ậ ụ  16 ký s : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,Fố  C s 16ơ ố  Vd : 34AD16 = 3*163 + 4*162 + 10*161 + 13*160 2. Chuyển đổi các hệ thống số sang hệ thập phân 2. Chuyển đổi hệ thập phân sang hệ thống số khác  Đ i m t s nguyên t h th p phân sang h nh phânổ ộ ố ừ ệ ậ ệ ị  L y s nguyên N l n l t chia cho 2, cho đ n khi th ng b ng 0. K t ấ ố ầ ượ ế ươ ằ ế qu chuy n đ i s N là các ả ể ổ ố d s trong phép chia vi t ra theo th t ư ố ế ứ ự ng c l i.ượ ạ 2. Chuyển đổi hệ thập phân sang hệ thống số khác  Đ i ph n th p phân t h th p phân sang h nh phânổ ầ ậ ừ ệ ậ ệ ị  L y ph n th p phân N l n l t nhân v i 2 cho đ n khi ph n th p phân ấ ầ ậ ầ ượ ớ ế ầ ậ c a tích s b ng 0. K t qu chuy n đ i s N là các s ph n nguyên ủ ố ằ ế ả ể ổ ố ố ầ trong phép nhân vi t ra theo th t tính toán.ế ứ ự  Vd: 2. Chuyển đổi giữa hệ nhị phân và hệ bát phân  M i nhóm trong 3 ký s t ph i sang trong 1 s nh phân đ c thay th ỗ ố ừ ả ố ị ượ ế b ng m t ký s bát phân.ằ ộ ố  Ng c l i, m i ký s bát phân đ c thay th b ng b 3 ký s nh phân.ượ ạ ỗ ố ượ ế ằ ộ ố ị  VD: 2. Chuyển đổi giữa hệ nhị phân và hệ thập lục phân  M i nhóm 4 ký s t ph i sang trong 1 s nh phân đ c thay th b ng m t ỗ ố ừ ả ố ị ượ ế ằ ộ ký s th p l c phân.ố ậ ụ  Ng c l i m i ký s th p l c phân đ c thay th b ng b 4 ký s nh phân.ượ ạ ỗ ố ậ ụ ượ ế ằ ộ ố ị  VD: S h c nh phânố ọ ị  S h c nh phânố ọ ị S h c nh phânố ọ ị  Ví d : ụ Bi u th c logic và các phép toán logicể ứ Bi u th c logic và các phép toán logicể ứ Bi u di n s nguyên - Integerể ễ ố  S nguyên không d u:ố ấ  S d ng toàn b s bit đ bi u di n giá tr s .ử ụ ộ ố ể ể ễ ị ố  S nguyên có d u:ố ấ  S nguyên có d y ki u Sign – Magnitude: S d ng bit trái nh t làm bit ố ấ ể ử ụ ấ d u.ấ  0 là s d ng: (positive) +18 = 0001 0010ố ươ  1 là s âm (negative) -18 = 1001 0010ố  S nguyên có d u ki u bù 2ố ấ ể Bi u di n s nguyên - Integerể ễ ố  Có th bi u di n m t s b ng m t dãy nhi u bit h n:ể ể ễ ộ ố ằ ộ ề ơ  101  0000 0101  0000 0000 0000 0101  M t dãy bit v i đ dài nào đó có kh năng bi u di n các giá tr trong m t ộ ớ ộ ả ể ễ ị ộ mi n giá tr nh t đ nh ( s nguyên không d u)ề ị ấ ị ố ấ  Dãy 4 bit: t 0 đ n 15ừ ế  Dãy 8 bit: t 0 đ n 255ừ ế  Dãy 16 bit: t 0 đ n 65535ừ ế  Dãy 32 bit: t 0 đ n 4.294.967.295ừ ế  Dãy n bit: t 0 đ n 2ừ ế n -1 Bi u di n s nguyên - Integerể ễ ố Bi u di n s th c – Real numbersể ễ ố ự  Là các s có ph n th p phân (fractions)ố ầ ậ  Có th bi u di n b ng s nh phân ể ể ễ ằ ố ị  V n đ : trong bi u di n b ng s nh phân, d u ch m bi u di n ntn?ấ ề ể ễ ằ ố ị ấ ấ ể ễ  Qui c “đ t d u ch m” m t v trí c đ nh?ướ ặ ấ ấ ở ộ ị ố ị  Gi i h n mi n giá trớ ạ ề ị  Không bi u di n đ c nh ng s c c l n / c c bé.ể ễ ượ ữ ố ự ớ ự  Gi i pháp: D u ch m có th di chuy n.ả ấ ấ ể ể S d u ch m đ ng (float point numbers)ố ấ ấ ộ  S d ng cách bi u di n s khoa h cử ụ ể ễ ố ọ S x B±E  S: ph n đ nh tr là m t s nguyên hay s d u ch m tĩnh.ầ ị ị ộ ố ố ấ ấ  B: c s 10 (trong máy tính là c s 2)ơ ố ơ ố  E: S mũỗ  976 000 000 000 000 = 9.76 x 1014  0.0000000000000976 = 9.76 x 10-14 S d u ch m đ ng (float point numbers)ố ấ ấ ộ  D u ch m đ ng cho phép bi u di n s b ng nhi u cáchấ ấ ộ ể ễ ố ằ ề ⇒ Chu n hóa cách bi u di n s FP theo chu n IEEE 754ẩ ể ễ ố ẩ Bi u di n s ch m đ ng 32 bitể ễ ố ấ ộ  Đ nh d ng s ch m đ ng 32 bitị ạ ố ấ ộ Bi u di n s ch m đ ng 32 bitể ễ ố ấ ộ  Ph n đ nh tr :ầ ị ị Bi u di n s ch m đ ng 32 bitể ễ ố ấ ộ Mi n giá tr c a s d u ch m đ ngề ị ủ ố ấ ấ ộ