chương 1 và 2 cũng đủ để SV có thể học tiếp các chương sau một cách không khó khăn lắm. Có thể nói tất cả các môn học có liên quan đến kỹ thuật đều ít nhiều cần kiến thức về Kỹ thuật số nên trong điều kiện còn khó khăn khi phải đọc sách ngoại ngữ, hy vọng đây là một tài liệu không thể thiếu trong tủ sách của một sinh viên chuyên ngành Điện tử-Viễn thông & Tự động hóa. Tác giả rất hy vọng cung cấp cho sinh viên một nội dung phong phú trong một giáo trình trang nhã nhưng chắc không thể tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của độc giả.
Cuối cùng tác giả xin thành thật cám ơn Thạc sĩ Phạm văn Tấn đã đọc và đóng góp nhiều ý kiến quý báu để giáo trình có thể hoàn thành. Cần thơ, tháng 8 năm 2003 Người viết Nguyễn trung Lập 1 This content is available online at <http://voer. LỜI NÓI ĐẦU-KỸ THUẬT SỐ Chương 2 Nguyên lý của việc VIẾT số 1 2.1 Nguyên lý của việc VIẾT số Một số được viết bằng cách đặt kề nhau các ký hiệu, được chọn trong một tập hợp xác định. Mỗi ký hiệu trong một số được gọi là số mã (số hạng, digit).
Thí dụ, trong hệ thống thập phân (cơ số 10) tập hợp này gồm 10 ký hiệu rất quen thuộc, đó là các con số từ 0 đến 9: S10 = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} Khi một số gồm nhiều số mã được viết, giá trị của các số mã tùy thuộc vị trí của nó trong số đó. Giá trị này được gọi là trọng số của số mã. Thí dụ số 1998 trong hệ thập phân có giá trị xác định bởi triển khai theo đa thức của 10: 199810 = 1x103 + 9x102 +9x101 + 9x100 = 1000 + 900 + 90 + 8 Trong triển khai, số mũ của đa thức chỉ vị trí của một ký hiệu trong một số với qui ước vị trí của hàng đơn vị là 0, các vị trí liên tiếp về phía trái là 1, 2, 3,. Nếu có phần lẻ, vị trí đầu tiên sau dấu phẩy là -1, các vị trí liên tiếp về phía phải là -2, -3,.
Ta thấy, số 9 đầu tiên (sau số 1) có trọng số là 900 trong khi số 9 thứ hai chỉ là 90. Có thể nhận xét là với 2 ký hiệu giống nhau trong hệ 10, ký hiệu đứng trước có trọng số gấp 10 lần ký hiệu đứng ngay sau nó. Điều này hoàn toàn đúng cho các hệ khác, thí dụ, đối với hệ nhị phân ( cơ số 2) thì tỉ lệ này là 2. Tổng quát, một hệ thống số được gọi là hệ b sẽ gồm b ký hiệu trong một tập hợp: Sb = {S0 , S1 , S2 , ., Sb-1 } Một số N được viết: N = (an an-1 an-2 .a-m )b với ai ∈ Sb Sẽ có giá trị: N = an bn + an-1 bn-1 +an-2 bn-2 + .1 1 This content is available online at <http://voer.
NGUYÊN LÝ CỦA VIỆC VIẾT SỐ ai bi chính là trọng số của một ký hiệu trong Sb ở vị trí thứ i. Chương 3 CÁC HỆ THỐNG SỐ 1 3.1 CÁC HỆ THỐNG SỐ 3.1 Hệ cơ số 10 (thập phân, Decimal system) Hệ thập phân là hệ thống số rất quen thuộc, gồm 10 số mã như nói trên. Dưới đây là vài ví dụ số thập phân: N = 199810 = 1x103 + 9x102 + 9x101 + 8x100 = 1x1000 + 9x100 + 9x10 + 8x1 N = 3,1410 = 3x100 + 1x10-1 +4x10-2 = 3x1 + 1x1/10 + 4x1/100 3.2 Hệ cơ số 2 (nhị phân, Binary system) Hệ nhị phân gồm hai số mã trong tập hợp S2 = {0, 1}. Mỗi số mã trong một số nhị phân được gọi là một bit (viết tắt của binary digit).
Số N trong hệ nhị phân: N = (an an-1 an-2 .a-m )2 (với ai ∈ S2 ) Có giá trị là: N = an 2n + an-1 2n-1 +.+ a-m 2-m an là bit có trọng số lớn nhất, được gọi là bit MSB (Most significant bit) và a-m là bit có trọng số nhỏ nhất, gọi là bit LSB (Least significant bit).3 Hệ cơ số 8 (bát phân ,Octal system) Hệ bát phân gồm tám số trong tập hợp S8 = {0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}. Số N trong hệ bát phân: N = (an an-1 an-2 .a-m )8 (với ai ∈ S8 ) Có giá trị là: N = an 8n + an-1 8n-1 +an-2 8n-2 +.+ a-m 8-m Thí dụ: N = 1307,18 = 1x83 + 3x82 + 0x81 + 7x80 + 1x8-1 = 711,12510 1 This content is available online at <http://voer. CÁC HỆ THỐNG SỐ 3.4 Hệ cơ số 16 (thập lục phân, Hexadecimal system) Hệ thập lục phân được dùng rất thuận tiện để con người giao tiếp với máy tính, hệ này gồm mười sáu số trong tập hợp S16 ={0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F } (A tương đương với 1010 , B =1110 ,. Số N trong hệ thập lục phân: N = (an an-1 an-2 .a-m )16 (với ai ∈ S16 ) Có giá trị là: N = an 16n + an-1 16n-1 +an-2 16n-2 +.+ a-m 16-m Người ta thường dùng chữ H (hay h) sau con số để chỉ số thập lục phân.
Thí dụ: N = 20EA,8H = 20EA,816 = 2x163 + 0x162 + 14x161 + 10x160 + 8x16-1 = 4330,510 Chương 4 Biến đổi qua lại giữa các hệ thống số 1 4.1 Biến đổi qua lại giữa các hệ thống số Khi đã có nhiều hệ thông số, việc xác định giá trị tương đương của một số trong hệ này so với hệ kia là cần thiết. Phần sau đây cho phép ta biến đổi qua lại giữa các số trong bất cứ hệ nào sang bất cứ hệ khác trong các hệ đã được giới thiệu.1 Đổi một số từ hệ b sang hệ 10 Để đổi một số từ hệ b sang hệ 10 ta triển khai trực tiếp đa thức của b Một số N trong hệ b: N = (an an-1 an-2 .a-m )b với ai ∈ Sb Có giá trị tương đương trong hệ 10 là: N = an bn + an-1 bn-1 +. Thí dụ: * Đổi số 10110,112 sang hệ 10 10110,112 = 1x24 + 0 + 1x22 + 1x2 + 0 + 1x2-1 + 1x2[U+2011]2 = 22,7510 * Đổi số 4BE,ADH sang hệ 10 4BE,ADH=4x162 +11x161 +14x160 +10x16-1 +13x16-2 = 1214,67510 4.2 Đổi một số từ hệ 10 sang hệ b Đây là bài toán tìm một dãy ký hiệu cho số N viết trong hệ b. Tổng quát, một số N cho ở hệ 10, viết sang hệ b có dạng: N = (an an-1 .a-m )b Trong đó (an an-1 .a0 )b = PE(N) là phần nguyên của N và (0,a-1 a-2 .a-m )b = PF(N) là phần lẻ của N Phần nguyên và phần lẻ được biến đổi theo hai cách khác nhau: Phần nguyên: Giá trị của phần nguyên xác định nhờ triển khai: PE(N) = an bn +an-1 bn-1 + .+ a1 b 1 + a0 b0 Hay có thể viết lại PE(N) = (an bn-1 +an-1 bn-2 + .+ a1 )b + a0 Với cách viết này ta thấy nếu chia PE(N) cho b, ta được thương số là PE’(N) = (anbn-1 +an-1bn-2 + .+ a1) và số dư là a0.
1 This content is available online at <http://voer. BIẾN ĐỔI QUA LẠI GIỮA CÁC HỆ THỐNG SỐ Vậy số dư của lần chia thứ nhất này chính là số mã có trọng số nhỏ nhất (a0) của phần nguyên. Lặp lại bài toán chia PE’(N) cho b: PE’(N) = an bn-1 +an-1 bn-2 + .+ a1 = (an bn-2 +an-1 bn-3 + .+ a2 )b+ a1 Ta được số dư thứ hai, chính là số mã có trọng số lớn hơn kế tiếp (a1) và thương số là PE”(N)= an bn-2 +an-1 bn-3 +. Tiếp tục bài toán chia thương số có được với b, cho đến khi được số dư của phép chia cuối cùng, đó chính là số mã có trọng số lớn nhất (an) Phần lẻ: Giá trị của phần lẻ xác định bởi: PF(N) = a-1 b-1 + a-2 b-2 +.+ a-m b-m Hay viết lại PF(N) = b-1 (a-1 + a-2 b-1 +.
Vậy lần nhân thứ nhất này ta được phần nguyên của phép nhân, chính là số mã có trọng số lớn nhất của phần lẻ (a-1) (số a-1 này có thể vẫn là số 0). PF’(N) là phần lẻ xuất hiện trong phép nhân. Tiếp tục nhân PF’(N) với b, ta tìm được a-2 và phần lẻ PF”(N). Lặp lại bài toán nhân phần lẻ với b cho đến khi kết quả có phần lẻ bằng không, ta sẽ tìm được dãy số (a-1 a-2.
Chú ý: Phần lẻ của số N khi đổi sang hệ b có thể gồm vô số số hạng (do kết quả của phép nhân luôn khác 0), điều này có nghĩa là ta không tìm được một số trong hệ b có giá trị đúng bằng phần lẻ của số thập phân, vậy tùy theo yêu cầu về độ chính xác khi chuyển đổi mà người ta lấy một số số hạng nhất định. Thí dụ: * Đổi 25,310 sang hệ nhị phân Phần nguyên: 25 : 2 = 12 dư 1 ⇒ a0 = 1 12 : 2 = 6 dư 0 ⇒ a1 = 0 6 : 2 = 3 dư 0 ⇒ a2 = 0 3 : 2 = 1 dư 1 ⇒ a3 = 1 thương số cuối cùng là 1 cũng chính là bit a4 : ⇒ a4 = 1 Vậy PE(N) = 11001 Phần lẻ: 0,3 * 2 = 0,6 ⇒ a-1 = 0 0,6 * 2 = 1,2 ⇒ a -2 = 1 0,2 * 2 = 0,4 ⇒ a-3 = 0 0,4 * 2 = 0,8 ⇒ a-4 = 0 0,8 * 2 = 1,6 ⇒ a-5 = 1. Nhận thấy kết quả của các bài toán nhân luôn khác không, do phần lẻ của lần nhân cuối cùng là 0,6, đã lặp lại kết quả của lần nhân thứ nhất, như vậy bài toán không thể kết thúc với kết quả đúng bằng 0,3 của hệ 10. Giả sử bài toán yêu cầu lấy 5 số lẻ thì ta có thể dừng ở đây và PF(N) = 0,01001.
Kết quả cuối cùng là: 25,310 = 11001,010012 * Đổi 1376,8510 sang hệ thập lục phân Phần nguyên: 1376 : 16 = 86 số dư = 0 ⇒ a0 = 0 86 : 16 = 5 số dư = 6 ⇒ a1 = 6 & ⇒ a2 = 5 137610 = 560H Phần lẻ: 0,85 * 16 = 13,6 ⇒ a-1 = 1310 =DH 0,6 * 16 = 9,6 ⇒ a -2 = 9 0,6 * 16 = 9,6 ⇒ a-3 = 9 Nếu chỉ cần lấy 3 số lẻ: 0,8510 = 0,D99H 9 Và kết quả cuối cùng: 1376,8510 = 560,D99H 4.3 Đổi một số từ hệ b sang hệ bk và ngược lại Từ cách triển khai đa thức của số N trong hệ b, ta có thể nhóm thành từng k số hạng từ dấu phẩy về hai phía và đặt thành thừa số chung N = an bn +.