Mục tiêu bài học
- Hiểu rõ bit là gì: Nắm được bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất và chỉ có hai trạng thái là 0 và 1.
- Giải mã cách biểu diễn kí tự: Biết được mỗi kí tự (chữ cái, chữ số, dấu câu,…) và toàn bộ văn bản được biểu diễn trong máy tính bằng một dãy bit.
- Nắm được khái niệm số hoá: Hiểu được số hoá dữ liệu là quá trình chuyển đổi các dạng thông tin như văn bản, hình ảnh, âm thanh thành dãy bit để máy tính có thể xử lý.
Hoạt động khởi động
Để bắt đầu, chúng ta hãy cùng tìm hiểu một câu chuyện thú vị về câu lạc bộ “Xanh – Đỏ” của các chú Vẹt máy.
Quy ước của câu lạc bộ: Mỗi thành viên phải đeo một chiếc thẻ gồm các ô tròn cạnh nhau. Mỗi ô tròn chỉ có thể là màu “xanh” hoặc màu “đỏ”.
Ban đầu, câu lạc bộ chỉ có bốn thành viên và thẻ của họ chỉ có hai ô tròn. Bốn chú vẹt này đeo bốn chiếc thẻ khác nhau.
1) Có thể tạo ra một thẻ mới (vẫn chỉ gồm hai ô tròn) cho thành viên thứ năm hay không? Chú ý rằng thẻ mới phải khác với bốn thẻ đã có.
Không thể tạo ra một thẻ mới chỉ với hai ô tròn mà khác với bốn thẻ đã có. Với hai ô tròn, mỗi ô có hai lựa chọn màu (Xanh hoặc Đỏ), chúng ta chỉ có thể tạo ra tối đa 2×2 = 4 thẻ khác nhau (Xanh-Xanh, Xanh-Đỏ, Đỏ-Xanh, Đỏ-Đỏ). Câu lạc bộ đã dùng hết tất cả các thẻ có thể tạo ra.
2) Nếu mỗi thẻ gồm ba ô tròn thì có thể tạo được năm thẻ khác nhau cho năm chú Vẹt không?
Có. Nếu mỗi thẻ gồm ba ô tròn, chúng ta có thể tạo ra 2x2x2 = 8 thẻ khác nhau. Số lượng này hoàn toàn đủ để cấp cho năm thành viên, thậm chí là tám thành viên mà thẻ của mỗi người vẫn không trùng nhau. Điều này cho thấy, chỉ cần tăng số ô trên thẻ, chúng ta có thể tạo ra nhiều thẻ hơn để nhận diện nhiều thành viên hơn.
1. Khái niệm bit
Từ hoạt động khởi động, nếu chúng ta thay màu xanh bằng số 0 và màu đỏ bằng số 1, mỗi chiếc thẻ của các chú Vẹt sẽ trở thành một dãy các số 0 và 1. Đây chính là ý tưởng cơ bản của việc biểu diễn thông tin trong máy tính.
- Bit là đơn vị nhỏ nhất để biểu diễn và lưu trữ thông tin.
- Bit chỉ có thể nhận một trong hai trạng thái, được ký hiệu là “0” và “1”.
- Trong thực tế, hai trạng thái này có thể được thể hiện bằng nhiều cách khác nhau như: có điện/không có điện, bật/tắt, đúng/sai.
2. Biểu diễn văn bản, hình ảnh, âm thanh trong máy tính
a) Biểu diễn chữ cái và văn bản
Trong máy tính, không chỉ chữ cái mà tất cả các phần tử khác trong văn bản đều được xem là kí tự.
- Kí tự: Là tên gọi chung cho chữ cái, chữ số, dấu cách, dấu câu, kí hiệu khác,…
- Mỗi kí tự được máy tính biểu diễn bằng một dãy bit xác định. Hai kí tự khác nhau sẽ được biểu diễn bằng hai dãy bit khác nhau.
- Ví dụ: Chữ A được biểu diễn bởi dãy 01000001, chữ B là 01000010.
- Một văn bản hoàn chỉnh là một dãy bit dài, hình thành bằng cách ghép nối lần lượt các dãy bit biểu diễn cho từng kí tự trong đó.
b) Số hoá dữ liệu
Số hoá dữ liệu là quá trình chuyển đổi dữ liệu ở thế giới thực (như văn bản, hình ảnh, âm thanh) thành dãy các bit để máy tính có thể hiểu và xử lý.
- Số hoá văn bản: Là việc chuyển một văn bản thành một dãy bit. Kết quả thu được gọi là văn bản số.
- Số hoá hình ảnh: Là việc chuyển một hình ảnh thành một dãy bit. Hình ảnh được chia thành một lưới các điểm ảnh (pixel). Mỗi điểm ảnh sẽ được gán một giá trị (ví dụ: 0 cho màu trắng, 1 cho màu đen) và toàn bộ các giá trị này được sắp xếp thành một dãy bit. Kết quả là một hình ảnh số.
- Số hoá âm thanh: Là việc chuyển một đoạn âm thanh thành dãy bit. Âm thanh được chia thành nhiều đoạn thời gian rất ngắn, mỗi đoạn được gán một giá trị tương ứng với một nhóm bit. Kết quả là một âm thanh số.
Câu hỏi củng cố
Có thể dùng dãy bit để biểu diễn chữ cái. Em hãy đề xuất ba dãy bit khác nhau có cùng độ dài là bốn bit để biểu diễn ba chữ cái nào đó.
Hoàn toàn có thể. Chúng ta có thể tự do quy ước, miễn là mỗi chữ cái tương ứng với một dãy bit duy nhất không trùng với dãy bit của chữ cái khác.
Ví dụ:
+ Chữ C: 0001
+ Chữ D: 0010
+ Chữ E: 0011
Luyện tập
Bây giờ, hãy cùng xem xét các câu sau đây và xác định câu nào đúng, câu nào sai dựa trên kiến thức đã học.
1) Trong máy tính, mỗi kí tự là một dãy bit, hai kí tự khác nhau thì hai dãy bit biểu diễn chúng khác nhau.
Đúng. Đây là nguyên tắc cơ bản để máy tính có thể phân biệt được các kí tự với nhau.
2) Một bit là một dãy gồm nhiều số 0 và số 1 ghép lại để biểu diễn một chữ cái.
Sai. Một bit chỉ là một phần tử duy nhất nhận giá trị 0 hoặc 1. Để biểu diễn một chữ cái, chúng ta cần một dãy nhiều bit (thường là 8 bit).
3) Số hoá dữ liệu là chuyển dữ liệu thành các số.
Sai. Phát biểu này chưa chính xác. Số hoá dữ liệu là chuyển dữ liệu thành dãy bit (dãy các kí hiệu 0 và 1), không phải các con số nói chung trong hệ thập phân.
4) Ảnh số là kết quả số hoá dữ liệu ảnh.
Đúng. Ảnh số chính là sản phẩm của quá trình chuyển đổi một hình ảnh thành dãy bit.
5) Văn bản số là trang in gồm toàn các số.
Sai. Văn bản số là dữ liệu văn bản đã được số hoá (chuyển thành dãy bit) và được lưu trữ trong máy tính, chứ không phải một trang in.
6) Âm thanh số là kết quả số hoá dữ liệu âm thanh.
Đúng. Tương tự như ảnh số, âm thanh số là kết quả của việc chuyển đổi âm thanh thành dãy bit.
Vận dụng
Hãy cùng phân tích tình huống thực tế sau:
Một điệp viên hẹn gặp người cung cấp tin tại địa điểm bí mật. Để phòng ngừa mọi rủi ro, họ quy ước: Trước giờ gặp, người cung cấp tin nhìn lên cửa sổ căn phòng X; nếu ở cửa sổ có lọ hoa thì cuộc gặp diễn ra bình thường, còn không thì cuộc gặp bị huỷ. Có thể coi đây là cách truyền tin chỉ dùng một bit hay không? Vì sao?
Có. Đây chính là một cách truyền tin chỉ dùng một bit.
Giải thích:
Thông tin cần truyền ở đây chỉ có hai trạng thái: “gặp” hoặc “huỷ”. Chúng ta có thể quy ước:
+ Có lọ hoa = trạng thái 1 = cuộc gặp diễn ra bình thường.
+ Không có lọ hoa = trạng thái 0 = cuộc gặp bị huỷ.
Như vậy, chỉ với một thông tin duy nhất có hai trạng thái (có/không), họ đã truyền đi được thông điệp cần thiết. Đây chính là bản chất của việc sử dụng một bit.
