Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA TIN HỌC 1. Thông tin trong máy tính điện tử 1. Khái niệm chung về thông tin Khái niệm thông tin (information) duoc hiéu va sit dung theo nhiéu cach khác nhau tùy thuộc vào mức độ nhận thức khác nhau của người dùng. Thuật ngữ thông tin được sử dụng hàng ngày, và có thể hiểu một cách đơn giản thông tin là những gì cung cấp cho con người các hiểu biết về lĩnh vực hoặc đối tượng mình đang quan tâm.
Thông tin còn mang lại cho con người sự hiểu biết, nhận thức tốt hơn, đúng hơn về những đối tượng trong thiên nhiên, trong đời sống xã hội. và thông tin còn giúp cho con người giải quyết các công việc của mình một cách có hiệu quả nhất. Hay nói cách khác, thông tin có thể được hiểu là nguồn gốc của sự nhận thức và là cơ sở để ra quyết định trong mọi công việc của con người. Thông tin có thể hiểu là các bản tin hay thông báo nhằm mang lại sự hiểu biết nào đó cho đối tượng nhận tin.
Thông tin được biểu diễn dưới nhiều dạng khác nhau như: các kí hiệu chữ viet; các dòng năng lượng như sóng điện từ, sóng âm, sóng ánh sáng;. Các câu trúc vật chất nay được gọi là vật mang tin (Ví dụ tờ báo, quyền sách, bảng viết, đĩa mềm, đĩa cứng, USB. đều là vật mang tin). Thông tin được biểu diễn trong máy tính bằng các tín hiệu vật lý, và khi quy ước biểu diễn này sẽ là một dãy các bit nhị phân.
Chú ý: Sự biểu diễn này chỉ mang tính quy ước. Ví dụ: Trong máy tính điện tử, nhóm § chữ số 01000001 nếu là số sẽ thể hiện số 65, còn nếu là chữ sé la chit "A". Dir liéu (Data): La các con số, các ki tự, hình ảnh, hoặc các kí hiệu,. mà việc xử lý nó được thực hiện bởi con người hoặc máy tính.
Các đối tượng này được lưu trữ, chuyên hóa thành các tín hiệu điện và ghi trên các thiết bị truyền thông như đĩa từ, băng từ,. Đôi khi đữ liệu còn được hiểu là các thông tin “thô” (chưa được xử lí) ở trên máy tính. Thông tin có thể được phát sinh, được tìm kiếm, được truyền, được lưu trữ, được xử lý, được sao chép, vì thế thông tin có thể bị phá hủy hoặc sai lệch, biến dạng. Các công việc như: thu thập, lưu trữ, chế biến, sao chép, hủy bỏ, truyền.
được gọi là quá trình xử lý thông tin. Biểu diễn thông tỉn trong máy tính điện tứ a. Hệ đếm Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu và các quy tắc sử dụng tập ký hiệu đó để biểu diễn và xác định giá trị của các số. Một hệ đếm thường có các đặc trưng sau: e Thể hiện một tập các số có ích (ví dụ như các SỐ nguyên, hoặc các số hữu tỉ).
e Tất cả các số đều có duy nhất một cách biểu diễn (hoặc ít nhất có một chuẩn đề biều diễn số đó). e_ Phản ánh được câu trúc toán học trong các con sô. Vi du, hé dém decimal (hé thập phân) thê hiện số hữu tỉ ví dụ như 2.31 cũng có thể viết thành 2. Thông qua việc biểu diễn các số với các hệ đếm, chúng ta sẽ hiểu được việc thông tin được lưu trữ ở trên máy tính như thế nào.
Trên thực tế, con người đã sử dụng hai loại hệ đêm, đó là hệ đêm định vị và hệ đếm không định vị. Hệ đếm không định vị: Là hệ đếm mà giá trị của các kí hiệu được biểu diễn trong số không phụ thuộc vào vị trí của nó trong số đó. Ví dụ trong hệ đếm La Mã dùng ký hiệu X là ký hiệu số 10 trong hệ thập phân, như vậy XX được hiểu là 20. Hệ đếm định vị: Là hệ đếm mà giá trị của các kí hiệu biểu diễn trong số phụ thuộc vảo vị trí của nó ở trong số đó.
Ví dụ trong hệ đếm thập phân sỐ 999 thì chữ số 9 thứ nhất (từ trái sang phải) có giá trị 9 trăm, chữ số 9 thứ hai có giá trị 9 chục, chữ số 9 thứ ba có gia tri 9 don vi. Lưu ý: Trong tin học chỉ dùng hệ đếm định vị. Hệ đếm cơ số 10 (Hệ thập phân) Là hệ đếm mà sử dụng 10 kí hiệu số: 0, 1, 2. 9 để biểu diễn các số bất kì.
Hệ thập phân là một hệ đếm định vị (positional numeral system), bao gồm hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm,. VỊ trí của một con số ám chỉ một phép nhân (mũ 10) với con số ở vị trí đó, và mỗi con số về bên trái, có giá trị gấp mười lần con số kế bên, ở bên phải. Ví dụ: 5246 = 5 x 10+2 x 102+4x 10! +6 x 100 =5x 1000+2x100+4x10+6x1 Hé dém co sé q bat ky (hé dém tong quat) La hé dém ma str dung q chit sé (hodc ki tu): 0,1,2,.,q-1 dé biéu dién các số bất kì. Biểu thức tính giá trị một số từ hệ đếm q tổng quát sang giá trị số thông thường (ở hệ thập phân): Tính giá trị một số nguyên: Một số nguyên hệ đếm q gồm n+1 chữ số, ký hiệu là (anan-¡.
Giá trị của nó được tính theo biểu thức sau đây: (anân-1.,n } Tính giá trị một số bất kì ở hệ đếm q: Một số hệ đếm q gồm n+1 chữ số phần nguyên, m chữ 36 lẻ, ký hiệu là (anan-¡. Giá trị của nó được tính theo biểu thức sau đây: (anân"I.,n} Hệ nhị phân (còn gọi là hệ cơ số 2) Hệ nhị phân là một hệ đếm dùng hai ký hiệu (0 và 1) để biểu đạt một giá trị số. Giá trị của số bằng tổng số các lũy thừa của 2. Trong máy tính hai kí hiệu 0 và 1 thường được dùng để biểu diễn hai giá trị hiệu điện thế tương ứng: có hiệu điện thế, hoặc hiệu điện thé cao 1a 1; không có, hoặc hiệu điện thế thấp là 0.
Do có ưu điểm tính toán đơn giản, dé dàng thực hiện về mặt vật lý, chẳng hạn như trên các mạch điện tử, nên hệ nhị phân đã trở thành một phần kiến tạo căn bản trong các máy tính. Biểu thức tính giá trị một số ớ hệ nhị phân chuyển đổi thành hệ thập phân: Cách tính này được áp dụng như ở hệ tổng quát q (q=2). Nghia là nếu ta có giá trị một số nguyên ở hệ nhị phân gồm n+I chữ số, ký hiệu là (anan-i.aiao)¡o thì giá trị của nó (ở hệ thập phân) được tinh theo biểu thức sau đây: (anan-t. Ví dụ: Số 10101 (hệ 2) thì chuyển sang hệ thập phân sẽ là: 101012; = 1#2' + 0*23 + 1*2? + 0*2!+ 1*29 =16+0+4+0+1 = 210) Hệ bát phân (hệ cơ số 8) Hệ bát phân là một hệ đếm sử dụng các kí hiệu số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 để biểu diễn một giá trị số.
Quy tắc tính giá trị của một số bất kì (chuyển sang số ở hệ thập phân) cũng được tuân thủ theo công thức tính giá trị ở hệ số q tổng quát nói trên (6 day q=8).1251o Hệ cơ số 16 (con goi la hé thập lục phân - hệ hexa) Trong toán học và trong khoa học điện toán, hệ hexa (hay hệ đếm cơ số 16), là một hệ đếm có 16 ký hiệu: từ 0 đến 9 và A đến F (chữ hoa và chữ thường như nhau) đó là: Hệló |0|1/2|3|4|5|6|7|8|9|A|BIC|ID|E|IF Hệ10 |0|1|2|3|4/5|6|17|8|9|110|11|12|13|14|15 Biểu thức tính giá trị một số (khi chuyển giá trị sang hệ thập phân): Được tính như ở hệ tông quát q với q =16. Ví dụ: 4Fi¿ = 79io(Œ4*16!+15*16%, và biểu thị nhị phân của 4Fi¿= 01001 1 1 1b (vi 4i = 01002, Fi6 = 11112). Chuyển đỗi cơ số © Chuyển từ hệ 10 sang hệ 2 Đối với phần nguyên được tính theo quy tắc (quy tắc chia liên tiếp): Lấy số đó chia cho 2 được kết quả và phần dư (0 hoặc 1) rồi tiếp tục lấy kết quả phép chia đầu tiên chia tiếp cho 2 được kết quả của phép chia thứ 2 và phần dư (0 hoặc 1). Cứ làm như vậy cho tới khi kết quả của phép chia cuối cùng là bằng 0 thì không chia nữa và viết các số dư của các phép chia trước đó theo chiều ngược lại để được dãy số ở hệ cơ số 2.
Ví dụ, 118¡o, trong hệ thập phân là: Phép tính Số dư 118+2=590 59+2=29 |1 29+2=14 1 14+2=7 0 7+2=3 1 3+2=1 1 1+2=0 1 Lược trình các con số dư theo thứ tự từ dưới lên trên, cho chúng ta một số nhị phân I110110;. Đối với phân thập phân được tính theo quy tắc (quy tắc nhân liên tiếp): Lấy phần thập phân đó nhân với 2 được kết quả phần nguyên và phần dư trong đó phần nguyên là 0 hoặc 1. Rồi lại lấy kết quả của phép nhân đầu tiên nhân với 2 được kết quả phép nhân thứ 2 và phần nguyên là 0 hoặc 1. Cứ làm như vậy cho tới khi người sử dụng không lấy nữa hoặc cho tới khi nào phần lẻ thập phân bằng 0.
Kết quả là phần nguyên của tích nhận được đầu tiên là chữ số đầu tiên sau dấu phây, phần nguyên của tích thứ hai sẽ là chữ số thứ hai. Ví dụ: chuyền số 0.01102 Chú ý: Cách đổi số hỗn hợp (có cả phần nguyên và phần lẻ): Đồi riêng từng phần theo quy tắc trên rồi ghép kết quả lại.0110; © Chuyển từ số hệ 2 sang hệ bát phân (hệ 8) và ngược lại Số nhị phân cũng có thể được biến đổi sang hệ bát phân một cách dễ dàng, vì bat phan ding géc 8 (2°), nên một số bát phân cần 3 ký tự số nhị phân đề biểu đạt trọn vẹn. Ví dụ, số nhị phân 000 tương đương với số bát phân 0, số nhị phân 111 tương đương với số bát phân 7, và tương tự (xem bảng dưới đây). Bát phân Nhị phân Bát phân Nhị phân 0 000 4 100 1 001 5 101 2 010 6 110 3 011 7 111 Để biến đổi một số từ bệ bá phân sang số ở hệ nhị phân tương đương, chúng ta chỉ đơn giản thay thế những dãy ký tự số tương đương trong hệ nhị phân.
Vi du: 653 = 110 101; 17s = 001 111a Để biến đổi một số nhị phân sang hệ bái phân tương đương chúng ta phải phân nhóm các ký tự thành nhóm của ba ký tự số (nhóm 3 con số). Nếu số lượng của các con số không phải là bội số của 3 (3, 6, 9.), thì chúng ta chỉ cần thêm các số 0 vào phía bên trái của con số, còn gọi là phép độn thêm sé (padding) va biéu diễn giá trị từng nhóm theo cơ số 8.