Chương 1. _ NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VẺ TIN HỌC 1. HE DEM VA BIEU DIỄN THÔNG TIN TRONG MÁY TÍNH Hệ đếm được hiểu như tập các ký hiệu và tập các qui tắc xác định dùng để biểu diễn và tính giá trị các số. Trước hết hãy xét những hệ đếm quen thuộc, đại điện cho hai cách đếm là: hệ đếm La Mã (đếm không theo vị trí) và hệ đếm thập phân (đếm theo vi tri).
Hệ đếm La Mã Mỗi ký hiệu biểu thị một giá trị (=1, V=5, X=10, D=500, M= 1000). Nó có các qui tắc như sau: n ký hiệu đứng cạnh nhau cho biết ký hiệu đó được lặp lại n lần, ví dụ: II=2, II=3, XXX=30 Hai ký hiệu trong đó ký hiệu lớn đứng trước biểu thị tổng của hai ký hiệu đó, ví du: VI=6, XI=11, Nhu vay trong hé đếm La Mã, mỗi ký hiệu chỉ đại diện cho một giá trị, không phụ thuộc vào vị trí của nó trong biêu diễn. - Hệ đếm thập phân Sử dụng 10 ký hiệu gồm các chữ SỐ: 0,1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 để biểu diễn các số của hệ. Qui tắc tính giá trị các số trong hệ thập phân: giá trị của mỗi ký hiệu phụ thuộc vào bản thân ký hiệu đó và vị trí của nó trong biểu diễn.
Ví dụ: trong sỐ 555, chữ số 5 hang don vi chi 5 đơn vi, chữ số 5 hàng chục chỉ 50 đơn vị (5*10'), chữ số 5 hàng trăm chỉ 500 đơn VỊ (s*10 ). Số lượng các chữ số dùng trong hệ thập phân (10 chữ số) gọi là cơ số của hệ đếm. Số mũ của cơ số 10 xác định giá trị định lượng của mỗi don vi. Hệ đếm thập phân chỉ là một trường hợp riêng khi chọn cơ số là 10.
Tổng quát, bât kỳ một sô nguyện | b > 1 nào cũng đều có thể chọn làm cơ số. Lúc đó các ký hiệu của hệ dém 1a 0, 1, 2,. Trong tin học, các hệ đếm thường được sử dụng là: hệ cơ số 2 (hệ nhị phân) chỉ dùng 2 ký hiệu 0, 1, hệ cơ số 8 dùng các ký hiệu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, hệ cơ số 16 dùng các ký hiệu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A,B, C, D, E, F. Khi cần phân biệt số ở hệ đếm nào, ta có thể sử dụng cơ số làm chỉ số, ví dụ: 1012, 5s y S16- MTĐT chỉ có thể tác động trực tiếp với các số nhị phân, trong khi đó con người lại thường làm việc trên hệ thập phân.
Vì thê cân phải có thuật toán đề chuyên đối sô từ hệ đêm này sang hệ đềm khác. GT-THĐC * 7 Để chuyên đổi số từ hệ đếm cơ số bị sang hệ đếm cơ sỐ b¿ ; người ta thường dùng hệ thập phân làm trung gian: chuyển số từ hệ đếm cơ số bị sang hệ thập phân, sau đó chuyên tiếp số từ hệ thập phân sang hệ đếm cơ số bạ. Biến đổi số ở hệ đếm bất kỳ sang hệ thập phân Cho số N= (dạ.m) ở hệ đếm cơ số b. Để tìm biểu diễn của N trong hệ thập phân, ta tiên hành theo các bước: Viết N đưới dạng đa thức: N=dạ+ bh! + dạ¿ bt? +.
+ dị bÍ + dạb?+dịb!+đạb2+.+ d„b” Sau đó sử dụng phép toán của hệ thập phân để tính giá trị đa thức.16 1= 3391,25 Biến đỗi sốở hệ thập phân sang hệ đếm cơ số bắt kỳ Trước hết cần tách phần nguyên và phần thập phân (nếu có), rồi tiền hành biến đổi chúng riêng biệt sang hệ đếm cơ số b. Sau đó ghép nối các kết quả, ta thu được gia tri can tim. _ Dé bién déi phần nguyên N, ta chia nguyên nó cho b được thương số là Nị và so du dị. Sau đó lại lây Ni chia nguyén cho b, được thương sô là Na vào sô dư là dạ,.
Lặp lại quá trình đó đên khi thương sô N¿ = 0, ta sẽ có kết quả cân tìm là (dự dự. Ta thuc hién theo thuật toán như sau: | Phép chia nguyén Thương số Số dư 52:2 26 0 26:2 13 0 13:2 6 1 6:2 - 0 1:2 0 1 Nhu vay 5219= 110100, Vi du: 5850619 = 216. Ta thuc hiện theo thuật toán như sau: Phép chia nguyén Thương số Số dư 58506 : 16 3656. 10 3656 : 16 228 8 14:16 : 0 14 8 * GT-THDC Nhu vay 5850610 = E48AI6 Để biến đổi phần thập phân 0,M ta nhân nó với b, được phần nguyên của kết quả là dị, phân thập phân còn lại sau khi lây kêt quả trừ đi dị là 0,M¡.
Sau đó lây 0,M¡ nhân với b, được phân nguyên của kết quả là d;, phân thập phân còn lại sau khi lây kêt quả trừ đi d; là 0,M;¿,. cu Tiếp tục lặp lại quá trình này, nó có kết thúc hoặc lặp vô hạn, khi đó tùy theo yêu cầu mà quyết định đừng khi nào. Ta sẽ có kết quả cần tìm là (0,d¡dạd;.) Vị dụ: 0,6875io= 22 Phép nhán Kết quả Phân nguyên 0,6875 * 2 1375 - 1 0,375 *2 0,75 0 0,75 * 2 LS 1 0,5 *2 1,0 1 Như vậy: 0,6875¡o = 0,1011; Từ đây suy ra: 52,68751o = 110100,0101 lạ Vi du: 0,8435 10 = 16 Phép nhán Kết quả ` | Phần nguyên. 0,8435 * 16 13,496 13 0,496 * 16 7,936 7 0,936 * 16 14,976 14 0,5 * 16 15,616 - 15 Nhu vay: 0,843519 = 0,D7EF.16 Tu day suy ra: 58506,843519 = E48A,D7EF.16 Biểu diễn thông tin trong may tinh MTĐT xử lý cả dữ liệu số và phi SỐ, nhưng cả hai loại dữ liệu này khi đưa vào máy đều là dãy các tín hiệu nhị phân, thường được thê hiện bang các chữ sô 0, 1 (gọi là các bit).
Theo nghĩa đó MTĐT xử lý dữ liệu băng số, và bit là đơn vị thông tin. Sô được biểu diễn dưới dạng nhị phân chính là một dãy các bit liên tiếp. Các số, các ký hiệu, các lệnh máy được biểu diễn trong máy tính thông qua các dãy nhị phân với độ dài xác định, gọi là từ máy. Độ dài từ máy là đặc trưng của từng họ máy.
Các độ dài từ máy thông dụng là 8, 16, 32,. Độ dài từ máy là xác định, do vay dai số có thể biểu diễn được bên trong máy tính là hữu hạn. DOI TUQNG NGHIEN CUU CUA TIN HOC Tin học là ngành khoa học nghiên cứu về cau tric, tinh chất và các quá trình xử lý thông tin một cách tự động dựa trên các phương tiện kỹ thuật. Tin học là một ngành khoa học trẻ, mới hình thành và phát triển trong may thap ky qua.
Dac biét tir đâu những năm 80 của thế kỷ trước, cùng với sự phát ' triển của máy vi tính, mạng máy tính và gần đây là mạng Internet, tin học đã phát triển rất mạnh và trở nên không thể thiếu trong hầu như mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Tin học được sinh ra trên miền giáp danh của nhiều lĩnh vực khoa học. Hai ngành khoa học trực tiếp làm nền móng cho tin học là toán học và vật lý. Đặc trưng quan trọng của tin học là sự truyền và xử lý thông tin một cách tự động.
Việc xử lý thông tin trước đây chưa đặt ra vẫn đề tự động hóa và con người luôn gắn liền với mọi thao tác trong quá trình xử lý thông tin. Đề đạt được phương thức tự động hóa phải có các phương tiện kỹ thuật, mà quan trọng nhất là máy tính điện tử (MTĐT). Phương tiện kỹ thuật vừa là công cụ vừa là đối tượng nghiên cứu của tin học. Ngay từ khi ra đời, tin học đã phát triển theo hai bộ phận hợp thành chủ yếu là: bảo đảm toán học, thuật toán, chương trình (gọi là phân mêm) và các thiệt bị tính toán, lưu trữ, truyền dẫn thông tin (gọi là phần cứng).
Trong bản thân cả phần mềm và phần cứng lại có các lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu hơn về lý thuyết và ứng dụng. Mặc dù rất khó phân định chính xác các lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng của tin học, nhưng khi nói đền tin học, người ta thường đề cập đên: Kỹ thuật chế tạo máy tính Mạng máy tính Kỹ thuật lập trình - Đảm bảo toán học cho máy tính và các hệ thống tính toán Thuật toán và độ phức tạp của thuật toán Cơ sở dữ liệu Trí tuệ nhân tạo 1. THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN Thong tin Thông tin là sự hiểu biết của con người về một sự kiện, một.hiện tượng nào đó thu nhận được qua nghiên cứu, trao đổi, nhận xét, học tập, truyền thụ, cảm nhận. Con người hiểu được thông tin qua lời nói, chữ viết.
và diễn tả thông tin thành ngôn ngữ để truyền đạt cho nhau. , Thông tin được chuyền tải qua các môi trường vật lý khác nhau như ánh sáng, sóng âm, sóng điện từ. Thông tin được ghi trên các phương tiện hữu hình như văn bản trên giây, băng ghi âm hay phim ảnh. 10 * GT-THĐC Vai trò của thông tin Thông tin làm tăng thêm sự hiểu biết của con người, là nguồn gốc của nhận thức và là cơ sở của quyết định.
Thông tin góp phân làm ôn định trật tự xã hội. Dữ liệu là hình thức thê hiện của thông tin trong mục đích thu thập, lưu trỡ và xử lý. Thông tin luôn mang một ý nghĩa xác định còn dữ liệu là các dữ liệu không có ý nghĩa rõ ràng nêu nó không được tô chức và xử lý. Dữ liệu là đối tượng xử lý của MTĐT, đữ liệu được đưa vào máy tính sau qua trình tính toán, xử lý MTĐT sẽ cho ra một kết quả nảo đó tuỳ thuộc vào mục đích của người sử dụng.
Ví dụ, dữ liệu của chúng ta là số báo danh, mã trường của một thí sinh; khi đưa vào máy tính để chạy chương trình tuyến sinh sẽ cho ta kết quả là điểm thi của thí sinh đó. Xử lý thông tin Xử lý thông tin là tìm ra những dạng thê hiện mới của thông tin phù hợp với mục đích sử dụng. Việc xử lý thông tin bằng máy tính là xử lý dạng của thông tin, thể hiện dưới dạng tín hiệu điện mô phỏng việc xử lý ký hiệu dé đạt tới việc thê hiện ngữ nghĩa. Dữ liệu Kết quả ——————> Máy tính F——————* Đơn vị đo thông tin Bit 1a don vi thong tin cơ sở, nó chứa một trong 2 chữ số 0 hoặc 1 của hệ nhị phân.
Tổ hợp 8 bit được gọi là byte. Byte duge goi la don vi thong tin co ban, ngoai ra ta có các bội số của byte: 1Kb (Kilo byte) = 2'° Byte = 1024 Byte. 1Mb (Mega byte) = 2'° Kb = 1024 Kb. 1Gb (Giga byte) = 2'° Mb = 1024 Mb.