Bài 3. Thông tin trong máy tính

Trong bài trước, chúng ta đã biết rằng máy tính có thể xử lí được thông tin nhưng làm thế nào để máy tính có thể hiểu được những dữ liệu chúng ta chuyển cho nó xử lí?
Con người dùng các chữ số, chữ cái và kí hiệu để diễn đạt suy nghĩ của mình cho người khác hiểu, tuy nhiên máy tính thông dụng hiện nay chỉ làm việc với hai kí hiệu là 0 và 1.

• Biểu diễn số

Trong Hoạt động 1, mỗi số từ 0 đến 7 có thể được chuyển thành một dãy gồm ba kí hiệu 0 và 1 như sau:

0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7
000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111

Bằng cách mã hoá như trên, nếu dãy đã cho dài gấp đôi (từ 0 đến 15) thì mỗi số sẽ được chuyển thành một dãy gồm bốn kí hiệu 0 và 1.
Mỗi dãy các kí hiệu 0 và 1 như vậy được gọi là dãy bit. Mỗi kí hiệu của dãy bit được gọi là một bit (viết tắt từ Binary digIT). Bằng cách tương tự, người ta có thể chuyển một số bất kì thành một dãy bit.

• Biểu diễn văn bản

Văn bản gồm các chữ cái (cả chữ hoa và chữ thường), các chữ số, dấu câu, kí hiệu,... được gọi chung là các kí tự. Văn bản được chuyển thành dãy bit bằng cách chuyển từng kí tự một. Bảng 1.2 cho thấy một phần của bảng mã. Theo bảng mã từ CAFE được chuyển thành dãy bit như sau:

Kí tự | Dãy bit biểu diễn
A | 01000001
B | 01000010
C | 01000011
D | 01000100
E | 01000101
F | 01000110

CAFE
01000011 010000010100011001000101

• Biểu diễn hình ảnh

Hình ảnh cũng cần được chuyển đổi thành dãy bit để máy tính có thể xử lí được và có thể hiển thị trên màn hình. Hình ảnh kĩ thuật số được tạo thành từ các điểm ảnh (pixel). Mỗi pixel trong một ảnh đen trắng được biểu thị bằng một bit.
Đề chuyển hình ảnh thành dãy bit, trước hết phải kẻ một lưới chữ nhật, với số ô mỗi chiều được định trước, mỗi ô vuông là một pixel và được tô một màu (đen hoặc trắng). Chẳng hạn, ta cần chuyển hình ảnh chữ A trong một lưới $8\times 8$ thành dãy bit. Ta kí hiệu màu đen là 1 và màu trắng là 0. Khi đó, hình ảnh đen trắng của chữ A được chuyển thành dãy bit như trong hình dưới đây. Với ảnh màu, mỗi pixel được biểu diễn bằng nhiều bịt hơn.

• Biểu diễn âm thanh

Tương tự văn bản và hình ảnh, âm thanh cũng cần phải được chuyển đổi thành dãy bit để máy tính có thể xử lí được. Âm thanh phát ra nhờ sự rung lên của màng loa, của dây đàn, của thanh quản,... Khi dây đàn rung lên, nó rung càng nhanh âm thanh phát ra sẽ càng cao. Chẳng hạn, nếu một sợi dây của cây đàn rung 440 lần mỗi giây thì nó sẽ phát ra nốt La chuẩn. Tốc độ rung này được ghi lại dưới dạng giá trị số, từ đó chuyển thành dãy bit.

Như vậy, trong máy tính, tất cả thông tin dạng văn bản, hình ảnh, âm thanh,... đều được chuyển thành dãy bit. Bit cũng là đơn vị nhỏ nhất trong lưu trữ thông tin.

Thông tin trong máy tính được tổ chức dưới dạng các tệp (tệp văn bản, tệp hình ảnh, tệp video,...). Các tệp được lưu trữ trong các thiết bị nhớ như thẻ nhớ, đĩa cứng....
Trong thực tế, người ta thường đo dung lượng thông tin (tệp, các thiết bị lưu trữ....) bằng đơn vị byte (dãy 8 bit liên tục) và các đơn vị lớn hơn như sau:

Đơn vị | Cách đọc | Kí hiệu | Giá trị | Xấp xỉ
byte | Bai | B | 1 B
kilobyte | Ki-lô-bai | KB | 1024 B | 1 nghìn byte
megabyte | Mê-ga-bai | MB | 1024 KB | 1 triệu byte
gigabyte | Gi-ga-bai | GB | 1024 MB | 1 tỉ byte
terabyte | Tê-ra-bai | TB | 1024 GB | 1 nghìn tỉ byte

Tuỳ theo chức năng của các bộ nhớ, dung lượng của chúng cũng khác nhau. Ví dụ, bộ nhớ trong của máy tính cá nhân, thông thường có dung lượng từ 2 GB đến 16 GB. Những máy tính chuyên dùng cho đồ hoạ hoặc phim ảnh có dung lượng bộ nhớ trong lớn hơn.
Ngoài bộ nhớ trong, máy tính còn trao đổi dữ liệu với các bộ nhớ ngoài như thẻ nhớ, đĩa quang, đĩa cứng ... Đĩa quang loại compact (CD) thường có dung lượng khoảng 700 MB. Đĩa quang kĩ thuật số (DVD) thường được dùng để lưu trữ video, có dung lượng từ 4,7 GB đến 17 GB.
Các đĩa cứng hiện nay có dung lượng từ vài trăm GB đến vài TB được dùng để lưu trữ dữ liệu đa dạng. Thẻ nhớ là loại bộ nhớ được người sử dụng ưa thích vì chúng nhỏ gọn mà lưu trữ được nhiều dữ liệu. Ví dụ, thẻ nhớ có thể lưu trữ được hàng trăm GB hoặc cao hơn.