Lớp 10 - BÀI 2: THÔNG TIN VÀ DỮ LIỆU
Friday, August 16, 2013
Mức độ cần đạt
Kiến thức- Biết khái niệm thông tin, lượng thông tin, các dạng thông tin, mã hoá thông tin cho máy tính.
- Biết các dạng biểu diễn thông tin trong máy tính.
- Hiểu đơn vị đo thông tin là bit và các đơn vị bội của bit.
- Biết các hệ đếm cơ số 2, 16 trong biểu diễn thông tin.
- Bước đầu mã hoá được thông tin đơn giản thành dãy bit.
1. Khái niệm thông tin và dữ liệu:
- Thông tin là những hiểu biết có thể có được về một thực thể nào đó.
- Dữ liệu là thông tin đã được đưa vào máy tính.
2. Đơn vị đo lượng thông tin.
- Đơn vị cơ bản đo lượng thông tin là bit (binary digit). Đó là lượng thông tin vừa đủ để xác định chắc chắn một trạng thái của một sự kiện có hai trạng thái với khả năng xuất hiện như nhau.
- Trong tin học, thuật ngữ bit thường dùng để chỉ phần nhỏ nhất của bộ nhớ máy tính để lưu trữ một trong hai kí hiệu được sử dụng để biểu diễn thông tin trong máy tính là 0 và 1.
- Ví dụ, giả sử có dãy tám bóng đèn được đánh số từ 1 đến 8, trong đó một số bóng đèn sáng và một số khác tắt, chẳng hạn các bóng đèn thứ hai, ba, năm và tám sáng, các bóng còn lại tắt. Nếu ta sử dụng kí hiệu 0 và 1 để biểu diễn tương ứng trạng thái tắt và sáng của mỗi bóng đèn thì thông tin về dãy tám bóng đèn trên được biểu diễn bằng dãy tám bit 01101001.

- Để lưu trữ dãy bit đó ta cần dùng ít nhất tám bit của bộ nhớ máy tính. Ngoài đơn vị bit nói trên, đơn vị đo thông tin thường dùng là byte (đọc là bai) và 1 byte bằng 8 bit.
- Người ta còn dùng các đơn vị bội của byte như bảng dưới đây:
Kí hiệu
|
Đọc là
|
Độ lớn
|
KB
|
Ki-lô-bai
|
1024 byte
|
MB
|
Mê-ga-bai
|
1024 KB
|
GB
|
Gi-ga-bai
|
1024 MB
|
TB
|
Tê-ra-bai
|
1024 GB
|
PB
|
Pê-ta-bai
|
1024 TB
|
3. Các dạng thông tin.
- Thông tin có 2 loại: loại số và phi số.
- Loại số có các dạng như: số nguyên, số thực.
- Loại phi số có các dạng như: văn bản, hình ảnh, âm thanh.
- Các dạng thông tin loại phi số thường gặp
a) Dạng văn bản: Là dạng quen thuộc nhất và thường gặp trên các phương tiện mang thông tin như: Tờ báo, cuốn sách, vở ghi bài, tấm bia,...

b) Dạng hình ảnh: Bức tranh vẽ, bức ảnh chụp, bản đồ, băng hình,... là những phương tiện mang thông tin dạng hình ảnh

c) Dạng âm thanh: Tiếng nói con người, tiếng sóng biển, tiếng đàn piano, tiếng chim hót,... là thông tin dạng âm thanh. Băng từ, đĩa từ,... có thể dùng làm vật chứa thông tin dạng âm thanh.

4. Mã hoá thông tin trong máy tính.
- Muốn máy tính xử lí được, thông tin phải được biến đổi thành một dãy bit. Cách biến đổi như vậy được gọi là một cách mã hoá thông tin.
- Chẳng hạn, thông tin về trạng thái tám bóng đèn trong ví dụ trước, được biểu diễn thành dãy tám bit, là mã hoá của thông tin đó trong máy tính.
- Để con người có thể biết được thông tin gì lưu trữ trong máy, máy tính phải biến đổi thông tin đã mã hoá thành dạng quen thuộc mà con người hiểu được và đưa ra dưới dạng văn bản, âm thanh hoặc hình ảnh.
Việc khôi phục thông tin ban đầu của dữ liệu mã hoá tương ứng trong máy tính được gọi là giải mã dữ liệu, đây là một quá trình ngược với quá trình mã hoá.
5. Biểu diễn thông tin trong máy tính.
a. Thông tin loại số:
- Hệ đếm:
Hệ đếm được hiểu như tập các kí hiệu và quy tắc sử dụng tập kí hiệu đó để biểu diễn và xác định giá trị các số. Có hệ đếm phụ thuộc vị trí và hệ đếm không phụ thuộc vị trí..
- Hệ đếm La Mã là hệ đếm không phụ thuộc vị trí. Tập các kí hiệu trong hệ này gồm các chữ cái: I, V, X, L, C, D, M. Mỗi kí hiệu có một giá trị, cụ thể:
I = 1; V = 5; X = 10; L = 50; C = 100; D = 500; M = 1000.
Trong hệ đếm này, giá trị của kí hiệu không phụ thuộc vị trí của nó trong biểu diễn.
Ví dụ, X trong các biểu diễn XI (11) và IX (9) đều có cùng giá trị là 10.
- Hệ thập phân (hệ cơ số 10) sử dụng tập kí hiệu gồm 10 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Giá trị của mỗi chữ số phụ thuộc vào vị trí của nó trong biểu diễn. Ví dụ, trong số 545, chữ số 5 ở hàng đơn vị chỉ 5 đơn vị, trong khi đó chữ số 5 ở hàng trăm chỉ 500 đơn vị.
Ví dụ: 536,4 = 5 x 102 + 3 x 101 + 6 x 100 + 4 x 10-1.
- Hệ nhị phân (hệ cơ số 2) chỉ dùng hai kí hiệu là chữ số 0 và chữ số 1.
Ví dụ, 1012 = 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 = 510.
- Hệ cơ số mười sáu, còn gọi là hệ hexa, sử dụng các kí hiệu: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, trong đó A, B, C, D, E, F có các giá trị tương ứng là 10, 11, 12, 13, 14, 15 trong hệ thập phân.
Ví dụ, 1BE16 = 1 x 162 + 11 x 161 + 14 x 160 = 44610.
- Biểu diễn số nguyên:
Số nguyên có thể có dấu hoặc không dấu. Tuỳ theo phạm vi của giá trị tuyệt đối của số, ta có thể dùng 1 byte, 2 byte hoặc 4 byte để biểu diễn.
Xét việc biểu diễn số nguyên bằng một byte. Một byte có 8 bit, mỗi bit có thể là 0 hoặc 1. Các bit của một byte được đánh số từ phải sang trái bắt đầu từ 0. Ta gọi bốn bit số hiệu nhỏ là các bit thấp, bốn bit số hiệu lớn là các bit cao.
bit 7
|
bit 6
|
bit 5
|
bit 4
|
bit 3
|
bit 2
|
bit 1
|
bit 0
| ||
các bit cao
|
các bit thấp
|
Một cách biểu diễn số nguyên có dấu là ta dùng bit cao nhất thể hiện dấu với quy ước 1 là dấu âm, 0 là dấu dương và bảy bit còn lại biểu diễn giá trị tuyệt đối của số viết dưới dạng hệ nhị phân. Một byte biểu diễn được số nguyên trong phạm vi –127 đến 127.
Đối với số nguyên không âm, toàn bộ tám bit được dùng để biểu diễn giá trị số, một byte biểu diễn được các số nguyên dương trong phạm vi từ 0 đến 255.
- Biểu diễn số thực:
Mọi số thực đều có thể biểu diễn được dưới dạng ±Mx10±K (được gọi là biểu diễn số thực dạng dấu phẩy động), trong đó 0,1 ≤ M < 1, M được gọi là phần định trị và K là một số nguyên không âm được gọi là phần bậc. Máy tính sẽ lưu các thông tin gồm dấu của số, phần định trị, dấu của phần bậc và phần bậc.
Ví dụ: Số 13 456,25 được biểu diễn dưới dạng 0.1345625x105.
b. Thông tin loại phi số:
- Biểu diễn văn bản
Để biểu diễn một xâu kí tự (dãy các kí tự), máy tính có thể dùng một byte để ghi nhận độ dài xâu (số lượng kí tự của xâu) và trong các byte tiếp theo, mỗi byte biểu diễn một kí tự theo thứ tự từ trái sang phải.
- Các dạng khác
Hiện nay việc tìm cách biểu diễn hiệu quả các dạng thông tin loại phi số như âm thanh, hình ảnh,... rất được quan tâm vì các thông tin loại này ngày càng phổ biến. Để xử lí âm thanh, hình ảnh, ta cũng phải mã hoá chúng thành các dãy bit. Các thành tựu trong lĩnh vực này đã và đang nâng cao chất lượng cuộc sống. Chẳng hạn, hai người ở xa nhau vẫn có thể trò chuyện, thậm chí có thể nhìn thấy hình ảnh của nhau.
Nguyên lí Mã hoá nhị phân
Thông tin có nhiều dạng khác nhau như số, văn bản, hình ảnh, âm thanh... Khi đưa vào máy tính chúng đều biến đổi thành dạng chung - dãy bit. Dãy bit đó là mã nhị phân của thông tin mà nó biểu diễn.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
- Hãy nêu một vài ví dụ về thông tin.
- Với mỗi thông tin đó hãy cho biết dạng của nó.
- Hãy phân biệt bộ mã ASCII và bộ mã Unicode.
- Hệ đếm cơ số 16 sử dụng các kí hiệu nào?
- Hãy nêu cách biểu diễn số nguyên, số thực trong máy tính.
- Phát biểu “Ngôn ngữ máy tính là ngôn ngữ nhị phân (chỉ dùng kí tự 0 và 1)” là đúng hay sai? Hãy giải thích.
Bài liên quan
Comments[ 0 ]
Post a Comment