Trả lời nhanh
Dữ liệu trong máy tính được mã hóa thành dãy bit vì máy tính được cấu tạo từ các linh kiện điện tử chỉ phân biệt ổn định được hai trạng thái, ví dụ có điện hoặc không có điện, được ký hiệu là 1 và 0. Dùng hai trạng thái giúp mạch đơn giản, ít sai sót, dễ lưu trữ và truyền đi. Nhờ đó mọi dạng thông tin như số, chữ, hình ảnh, âm thanh đều có thể biểu diễn bằng dãy các bit.
Bit là gì?
Bit (binary digit) là đơn vị nhỏ nhất của thông tin trong máy tính, chỉ nhận một trong hai giá trị 0 hoặc 1. Một dãy 8 bit gọi là 1 byte. Từ byte người ta có các đơn vị lớn hơn như KB, MB, GB.
Các lý do máy tính dùng dãy bit
- Phù hợp với thiết bị phần cứng. Transistor trong chip hoạt động như công tắc: dẫn điện hay không dẫn điện. Bộ nhớ lưu bit bằng mức điện áp cao hoặc thấp, bằng hướng từ hóa hoặc điểm sáng tối trên đĩa quang.
- Độ tin cậy cao. Chỉ cần phân biệt hai mức nên rất khó nhầm lẫn khi có nhiễu. Nếu dùng 10 mức điện áp, chỉ một nhiễu nhỏ cũng khiến nhầm giá trị.
- Dễ xử lý. Các phép toán trên số nhị phân và các phép logic (và, hoặc, phủ định) có thể thực hiện bằng mạch đơn giản.
- Thống nhất cho mọi loại dữ liệu. Chỉ cần quy ước cách mã hóa, mọi loại thông tin đều quy về cùng một dạng, dễ lưu trữ, sao chép, truyền qua mạng.
Mã hóa các loại dữ liệu thành bit
| Loại dữ liệu | Cách mã hóa | Ví dụ |
|---|---|---|
| Số nguyên | Chuyển sang hệ nhị phân | Số 5 là 101 |
| Văn bản | Mỗi ký tự có một mã (ASCII, Unicode) | Chữ A có mã 65, tức 01000001 |
| Hình ảnh | Chia thành điểm ảnh, mỗi điểm lưu mã màu | Ảnh đen trắng: điểm sáng 1, tối 0 |
| Âm thanh | Lấy mẫu biên độ theo thời gian rồi lưu các mẫu | Tệp âm thanh số |
Số lượng giá trị biểu diễn được
Với n bit, ta biểu diễn được 2n giá trị khác nhau. Ví dụ 1 bit có 2 giá trị, 2 bit có 4 giá trị (00, 01, 10, 11), 8 bit (1 byte) có 256 giá trị, đủ để mã hóa 256 ký tự trong bảng mã ASCII mở rộng. Càng nhiều bit thì biểu diễn được càng nhiều thông tin.
Vì sao không dùng hệ thập phân trong phần cứng?
Con người quen dùng 10 chữ số, nhưng chế tạo linh kiện điện tử ổn định cho 10 mức khác nhau vừa khó vừa tốn kém. Vì thế máy tính xử lý bằng nhị phân, còn giao diện hiển thị cho người dùng thì tự chuyển sang số thập phân và chữ viết quen thuộc.
Mẹo nhớ
Ghi nhớ bằng hình ảnh công tắc đèn: bật là 1, tắt là 0. Máy tính chỉ có hàng tỉ công tắc nhỏ như vậy, nên mọi thứ phải được "dịch" thành bật tắt.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng máy tính lưu chữ cái trực tiếp. Thực chất lưu mã số của chữ cái, rồi mã số đó được lưu bằng bit.
- Nhầm bit với byte: 1 byte gồm 8 bit.
- Nghĩ rằng dùng bit là do con người quy định tùy tiện. Lý do gốc là đặc tính phần cứng điện tử.
Luyện tập có đáp án
- Có bao nhiêu giá trị khác nhau biểu diễn được bằng 3 bit? Đáp án: 23 = 8.
- Biểu diễn số 6 ở hệ nhị phân. Đáp án: 110.
- Một ảnh đen trắng rộng 8 điểm, cao 8 điểm, mỗi điểm 1 bit thì cần bao nhiêu byte? Đáp án: 64 bit = 8 byte.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao máy tính dùng hệ nhị phân?
Vì linh kiện điện tử chỉ cần phân biệt hai trạng thái bật và tắt, rất ổn định và ít sai sót, lại dễ thực hiện các phép tính logic.
1 byte bằng bao nhiêu bit?
1 byte bằng 8 bit và biểu diễn được 256 giá trị khác nhau.
Chữ cái được lưu trong máy tính như thế nào?
Mỗi chữ cái có một mã số trong bảng mã như ASCII hoặc Unicode, mã số đó được lưu bằng dãy bit.
Hình ảnh và âm thanh có được mã hóa thành bit không?
Có. Hình ảnh được chia thành điểm ảnh và lưu mã màu, âm thanh được lấy mẫu rồi lưu các giá trị mẫu dưới dạng bit.