Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 2: Cơ bản về Logic số - Nguyễn Kim Khánh
NKK-HUST
Kiến trúc máy tính
Chương 2
CƠ BẢN VỀ LOGIC SỐ
Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
CA2020
Kiến trúc máy tính
41
NKK-HUST
Nội dung học phần
Chương 1. Giới thiệu chung
Chương 2. Cơ bản về logic số
Chương 3. Hệ thống máy tính
Chương 4. Số học máy tính
Chương 5. Kiến trúc tập lệnh
Chương 6. Bộ xử lý
Chương 7. Bộ nhớ máy tính
Chương 8. Hệ thống vào-ra
Chương 9. Các kiến trúc song song
CA2020
Kiến trúc máy tính
42
NKK-HUST
Nội dung của chương 2
2.1. Các hệ đếm cơ bản
2.2. Đại số Boole
2.3. Các cổng logic
2.4. Mạch tổ hợp
2.5. Mạch dãy
CA2020
Kiến trúc máy tính
43
NKK-HUST
2.1. Các hệ đếm cơ bản
n
Hệ thập phân (Decimal System)
à con người sử dụng
n
n
Hệ nhị phân (Binary System)
à máy tính sử dụng
Hệ mười sáu (Hexadecimal System)
à dùng để viết gọn cho số nhị phân
CA2020
Kiến trúc máy tính
44
NKK-HUST
1. Hệ thập phân
n Cơ số 10
n 10 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
n Dùng n chữ số thập phân có thể biểu diễn
được 10n giá trị khác nhau:
n
00...000 = 0
n
99...999 = 10n - 1
CA2020
Kiến trúc máy tính
45
NKK-HUST
Dạng tổng quát của số thập phân
A = anan-1 ...a1a0 ,a-1 ...a-m
Giá trị của A được hiểu như sau:
A = an10n + an−110n−1 +...+ a1101 + a0100 + a−110−1 +...+ a−m10−m
n
A = a 10i
∑
i
i=−m
CA2020
Kiến trúc máy tính
46
NKK-HUST
Ví dụ số thập phân
472.38 = 4x102 + 7x101 + 2x100 + 3x10-1 + 8x10-2
n Các chữ số của phần nguyên:
n
n
n
472 : 10 = 47 dư 2
47 : 10 = 4 dư 7
4 : 10 = 0 dư 4
n Các chữ số của phần lẻ:
n
0.38 x 10 = 3.8 phần nguyên = 3
0.8 x 10 = 8.0 phần nguyên = 8
n
CA2020
Kiến trúc máy tính
47
NKK-HUST
2. Hệ nhị phân
n Cơ số 2
n 2 chữ số nhị phân: 0 và 1
n Chữ số nhị phân được gọi là bit (binary digit)
n bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất
n Dùng n bit có thể biểu diễn được 2n giá trị khác
nhau:
n
00...000 = 0
n
11...111 = 2n - 1
n Các lệnh của chương trình và dữ liệu trong
máy tính đều được mã hóa bằng số nhị phân
CA2020
Kiến trúc máy tính
48
NKK-HUST
Số nhị phân
2-bit 3-bit
Số
thập phân
1-bit
4-bit
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
0
1
00
01
10
11
000
001
010
011
100
101
110
111
0
1
Biểu diễn
số nhị phân
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
CA2020
49
NKK-HUST
Đơn vị dữ liệu và thông tin trong máy tính
n bit – chữ số nhị phân (binary digit): là đơn vị thông
tin nhỏ nhất, cho phép nhận một trong hai giá trị: 0
hoặc 1.
n byte là một tổ hợp 8 bit: có thể biểu diễn được 256
giá trị (28)
n Qui ước các đơn vị dữ liệu:
n
n
n
n
n
n
KB (Kilobyte)
= 210 bytes
= 1024 bytes
= 220bytes (~106)
= 230bytes (~109)
= 240bytes (~1012)
= 250bytes
MB (Megabyte) = 210 KB
GB (Gigabyte) = 210 MB
TB (Terabyte) = 210 GB
PB (Petabyte) = 210 TB
EB (Exabyte)
= 210 PB
= 260bytes
CA2020
Kiến trúc máy tính
50
NKK-HUST
Qui ước mới về ký hiệu đơn vị dữ liệu
Theo thập phân
Theo nhị phân
Đơn vị
Viết tắt
KB
Giá trị
103
Đơn vị
kibibyte
mebibyte
gibibyte
tebibyte
pebibyte
exbibyte
Viết tắt
KiB
Giá trị
210 = 1024
220
kilobyte
megabyte
gigabyte
terabyte
petabyte
exabyte
MB
GB
106
109
1012
1015
1018
MiB
GiB
230
240
250
260
TB
TiB
PB
PiB
EB
EiB
CA2020
Kiến trúc máy tính
51
NKK-HUST
Dạng tổng quát của số nhị phân
A = anan−1...a1a0, a−1...a−m
với ai=0 hoặc 1
Giá trị của A được tính như sau:
A = an 2n + an−12n−1 +...+ a121 + a0 20 + a−12−1 +...+ a−m 2−m
n
A = a 2i
∑
i
i=−m
CA2020
Kiến trúc máy tính
52
NKK-HUST
Ví dụ số nhị phân
1101001.1011(2) =
6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4
= 26 + 25 + 23 + 20 + 2-1 + 2-3 + 2-4
= 64 + 32 + 8 + 1 + 0.5 + 0.125 + 0.0625
= 105.6875(10)
CA2020
Kiến trúc máy tính
53
NKK-HUST
Chuyển đổi số nguyên thập phân sang nhị phân
n
Phương pháp 1: chia dần cho 2 rồi lấy
phần dư
n
Phương pháp 2: Phân tích thành tổng
của các số 2i à nhanh hơn
CA2020
Kiến trúc máy tính
54
NKK-HUST
Phương pháp chia dần cho 2
n Ví dụ: chuyển đổi 105(10)
n
n
n
n
n
n
n
105 : 2 =
52 : 2 =
26 : 2 =
13 : 2 =
6 : 2 =
52 dư 1
26 dư 0
13 dư 0
6 dư 1
3 dư 0
1 dư 1
0 dư 1
biểu diễn
số dư
theo chiều
mũi tên
3 : 2 =
1 : 2 =
n Kết quả: 105(10) = 1101001(2)
CA2020
Kiến trúc máy tính
55
NKK-HUST
Phương pháp phân tích thành tổng của các 2i
n Ví dụ 1: chuyển đổi 105(10)
n
105 = 64 + 32 + 8 +1 = 26 + 25 + 23 + 20
27 26 25 24 23 22 21 20
128 64 32 16 8 4 2 1
0 1 1 0 1 0 0 1
n
Kết quả: 105(10) = 0110 1001(2)
n Ví dụ 2: 17000(10) = 16384 + 512 + 64 + 32 + 8
= 214 + 29 + 26 + 25 + 23
17000(10) = 0100 0010 0110 1000(2)
15 14 13 12 11 10 9 8
Kiến trúc máy tính
7 6 5 4
3 2 1 0
CA2020
56
NKK-HUST
Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân
n
Ví dụ 1: chuyển đổi 0.6875(10)
n
n
n
n
0.6875 x 2 = 1.375 phần nguyên = 1
0.375 x 2 = 0.75 phần nguyên = 0
biểu diễn
theo
chiều
mũi tên
0.75 x 2 = 1.5
0.5 x 2 = 1.0
phần nguyên = 1
phần nguyên = 1
n
Kết quả : 0.6875(10)= 0.1011(2)
CA2020
Kiến trúc máy tính
57
NKK-HUST
Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân (tiếp)
n Ví dụ 2: chuyển đổi 0.81(10)
n
n
n
n
n
n
n
0.81 x 2 = 1.62 phần nguyên = 1
0.62 x 2 = 1.24 phần nguyên = 1
0.24 x 2 = 0.48 phần nguyên = 0
0.48 x 2 = 0.96 phần nguyên = 0
0.96 x 2 = 1.92 phần nguyên = 1
0.92 x 2 = 1.84 phần nguyên = 1
0.84 x 2 = 1.68 phần nguyên = 1
n 0.81(10) » 0.1100111(2)
CA2020
Kiến trúc máy tính
58
NKK-HUST
3. Hệ mười sáu (Hexa)
n Cơ số 16
n 16 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F
n Dùng để viết gọn cho số nhị phân: cứ một
nhóm 4-bit sẽ được thay bằng một chữ số
Hexa
CA2020
Kiến trúc máy tính
59
NKK-HUST
Quan hệ giữa số nhị phân và số Hexa
4-bit
Số Hexa Thập phân
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
0
1
Ví dụ:
n 1011 0011(2) = B3(16)
n 0000 0000(2) = 00(16)
2
3
4
5
n 0010 1101 1001 1010(2) = 2D9A(16)
n 1111 1111 1111 1111(2) = FFFF(16)
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
CA2020
Kiến trúc máy tính
60
Tải về để xem bản đầy đủ
47 trang
26/04/2022
6760
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 2: Cơ bản về Logic số - Nguyễn Kim Khánh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_kien_truc_may_tinh_chuong_2_co_ban_ve_logic_so_ngu.pdf
