Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ

Tröôøng ÑH DL KTCN

Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ

Chöông 1
TOÅ CHÖÙC HEÄ THOÁNG MAÙY TÍNH
1. Cô sôû bieåu dieãn döõ lieäu trong maùy tính :
1.1

Caùc heä thoáng soá tính theo vò trí (positional number systems):
-

Khaùi nieäm veà caùc heä thoáng soá tính theo vò trí.

-

Thí duï:
5185.68 = 5. 103 + 1.102 + 8.101 + 5.100 + 6.10-1 + 8.10-2

-

Daïng toång quaùt cuûa moät soá trong heä thoáng soá nhö vaäy laø:
dp-1dp-2…d1d0.d-1d-2…d-n

Trò giaù cuûa soá naøy ñöôïc tính laø:

D =

p−1

∑

i= − n

-

-

d i .r

i

Trong caùc maïch soá (digital circuit), caùc tín hieäu thöôøng ôû hai traïng thaùi:
möùc cao hoaëc thaáp (low – high), môû hoaëc ñoùng (off -on)…Caùc traïng thaùi
naøy laø theå hieän töông ñöông cuûa caùc soá nhò phaân.
Daïng toång quaùt cuûa moät soá nhò phaân laø:
bp-1bp-2…b1b0.b-1b-2…b-n
Trò giaù töông ñöông cuûa noù:

B

=

p − 1

∑

i =

-

1.2

b

i

.r

i

− n

Bit naèm ngoaøi cuøng beân traùi cuûa soá nhò phaân goïi laø MSB (Most Significant
Bit) vaø bit naèm ngoaøi cuøng beân phaûi ñöôïc goïi laø LSB (Least Significant
Bit).

Caùc soá heä thaäp luïc phaân (Hexadecimal) vaø heä baùt phaân (Octal):
1

Tröôøng ÑH DL KTCN

-

Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ

Lyù do söû duïn g heä thaäp luïc phaân vaø heä baùt phaân.
Quaù trinh chuyeån ñoåi giöõa caùc heä nhò phaân, baùt phaân vaø thaäp luïc phaân
baèng caùch nhoùm caùc bit.
Ví duï chuyeån ñoåi:
1000110011102 = 100 011 001 1102 = 43168
1000110011102 = 1000 1100 11102 = 8CE 16
10.10110010112 = 010. 101 100 101 1002 = 2.54548
10.10110010112 = 0010. 1011 0010 11002 = 2.B2C16

-

Quaù trình chuyeån ñoåi ngöôïc laïi vaø ví duï:
13578 = 001 011 101 1112
2046.17 8 = 010 000 100 110. 001 111
BEAD16 = 1011 1110 1010 11012
9F.46C16 = 1001 1111. 0100 0110 11002

Ghi chuù:
Hieän nay, heä thaäp luïc phaân ñöôïc söû duïng phoå bieán hôn heä baùt phaân vì caùc
heä thoáng maùy tính thöôøng xöû lyù theo caùc byte 8 bit.
1.3

Chuyeån ñoåi giöõa caùc heä thoáng soá tính theo vò trí

-

Trò giaù cuûa moät soá trong heä cô soá baát kyø ñöôïc cho bôûi coâng thöùc:
D

=

p

∑

i =

− 1
−

d

i

.r

i

n

Trò giaù cuûa soá töông öùng trong heä 10 coù theå ñöôïc tính baèng caùch khai trieån coâng
thöùc duøng soá hoïc cuûa cô soá 10:
Thí duï:
1CE816 = 1. 163 + 12.162 + 14.161 + 8.160 = 740010
436.5 8 = 4.8 2 + 3.8 1 + 6.8 0 + 5.8 -1 = 286.62510
132.3 4 = 1.4 2 + 3.4 1 + 2.4 0 + 3.4 -1 = 30.7510
-

Vieát laïi coâng thöùc tính trò giaù cuûa moät soá ôû daïng khaùc:

2

Tröôøng ÑH DL KTCN

D =

p −1

∑

i=− n

d i .r

Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ

i

=

−1

∑

d i .r +

i=−n

i

p −1

∑

d i .r i = D 1 + D 2

i=0

-

D1 coù theå vieát laïi thaønh:
D1 = d -1.r-1+ d -2.r-2 + d -3.r-3+…+ d -n.r-n

-

D2 coù theå ñöôïc vieát thaønh:
D2 = d p-1.rp-1+dp-2.rp-2 +…+ d 0.

-

Thí duï: Chuyeån 5.12510 sang heä nhò phaân.
5:2 = 2 dö 1 (d0)
2:2 = 1 dö 0 (d1)
1:2 = 0 dö 1 (d2)
vaäy:
510 = 1012
vaø

vaäy:

0.125 x 2 = 0.25 (d-1 = 0)
0.25 x 2 = 0.5 (d-2 = 0)
0.5 x 2 = 1
(d-3 = 1)
0.12510 = 0.0012
Keát quaû: 5.12510 = 101.0012

Moät thí duï khaùc: Chuyeån 286.62510 sang heä baùt phaân
Keát quaû: 286.62510 = 436.5 8
1.4

Caùc pheùp toaùn treân heä nhò phaân:
-

Ñònh nghóa caùc pheùp toaùn coäng, tröø, nhaân, chia treân heä nhò phaân.
Moät soá thí duï:

3

Tröôøng ÑH DL KTCN

+
x

1012

Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ

101111002
101110002

1011101002
1102
000
101
101
111102
Keát quaû: 1012 x 1102 = 111102

1.5

-

101111002

101110002
111112 1012
101
1102
00000100
2
0101
101
0001
000
001
Keát quaû: 111112 : 1012 = 1102 dö 1

Nhaän xeùt.

Bieãu dieãn soá coù daáu:
-

Phöông phaùp bieåu dieãn baèng caùch söû duïng bit daáu.
Ví duï:
010101012 = +8510
110101012 = -8510
011111112 = +12710
111111112 = -12710
000000002 = +010
100000002 = -010

-

Phöông phaùp bieåu dieãn buø 2:
Thí duï: Caùc thí duï beân döôùi söû duïng 8 bit.
1710 = 000100012
⇓
ñaûo caùc bit
11101110
+1
111011112 = -1710

-9910 = 100111012
⇓
ñaûo caùc bit
01100010
+1
011000112 = 9910

010 = 000000002
⇓
ñaûo caùc bit
11111111
+1
1 000000002 = -010

-12810 = 100000002
⇓
ñaûo caùc bit
01111111
+1
100000002 = -12810

4

Tröôøng ÑH DL KTCN
-

Baøi giaûng moân Caáu truùc maùy tính vaø hôïp ngöõ

Chuyeån moät soá X ôû daïng buø 2 ñöôïc bieãu dieãn baèng n bit sang daïng bieãu
dieãn baèng m bit.

Phöông phaùp bieãu dieãn buø 1:
Thí duï:
1710 = 000100012
⇓
111011102 = 1710

-

-9910 = 100111012
⇓
011000102 = 9910

Nhaän xeùt veà phaïm vi bieãu dieãn.

Ghi chuù: Haàu heát caùc heä thoáng maùy tính vaø caùc heä thoáng soá ñeàu söû duïng heä thoáng buø 2 ñeå
theå hieän caùc soá aâm.
1.6

Caùc pheùp toaùn treân soá buø 2
-

Phöông phaùp thöïc hieän pheùp coäng treân caùc soá buø 2.

-

Thí duï ñöôïc trình baøy vôùi soá buø 2 bieãu dieãn baèng 4 bit:
+3
+ +4
+7

00112
+ 01002
01112

-2
+ -6
-8

11102
+ 10102
1 10002

-

Phöông phaùp thöïc hieän pheùp coäng treân caùc soá buø 2.

-

Thí duï:
+4
- +3
+1

-

+3
- +4
-1

00112
+ 11002
11112

Ñònh nghóa quaù trình traøn (Overflow).
-3
+ -6
-9

-

01002
+ 11012
1 00012
11012
+ 10102
1 01112 = +7

+5
+ +6
+11

01012
+ 01102
10112 = -5

Caùc ñieàu kieän traøn ñoái vôùi pheùp coäng vaø pheùp tröø.
Pheùp toaùn

Toaùn haïng A

Toaùn haïng B

keát quaû
5