Tổng quan về hệ thập lục phân - Những điều ít ai biết

1. Hệ thập lục phân là gì?

Hệ thập lục phân được xem như là 1 phiên bản nâng cấp của hệ số. Trong hệ số đếm thập lục phân có chứa 16 ký tự bao gồm ký hiệu hoặc giá trị số. Các ký tự số gồm có: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Các giá trị số lớn hơn sẽ tuân theo quy tắc: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

Số hexadecimal được công bố vào năm 1963 trên toàn thế giới, bởi công ty IBM - công ty máy tính có trụ sở tại Mỹ công bố vào năm 1963 và được phát triển trên nền tảng của hệ thống máy tính Bendix G-15. Được phát triển từ hệ thống của máy tính Bendix G-15. Việc sử dụng hệ hex giúp các lập trình viên tiết kiệm tối đa thời gian số lượng chữ số được rút ngắn. Khi 1 chữ số hệ thập lục bằng 4 bit hệ nhị phân.

2. Các cách Biểu diễn số Hexadecimal

Trước tiên, chúng ta hãy cùng tìm hiểu cách biểu diễn số của hệ nhị phân:

2.1. Cách biểu diễn số nhị phân

Số nhị phân, hệ nhị phân được sử dụng trên nền tảng kỹ thuật số. Số hệ nhị phân sẽ được thể hiện bằng 2 cách: thêm hậu tố 2, hoặc bổ sung 0b làm tiền tố. Dựa vào từng điều kiện hoặc trạng thái hoạt động của thiết bị, lập trình viên sẽ thể hiện qua các đại lượng nhị phân.

Công thức để xác định giá trị số của số nhị phân trên mỗi số như sau: (mỗi chữ số) x (giá trị vị trí chữ số), cộng thêm sản phẩm. Mỗi vị trí của hệ nhị phân có trọng số là lũy thừa của 2. Hiểu đơn giản là vị trí sau có giá trị gấp 2 lần so với vị trí đứng trước (ngoại trừ vị trí sau là 0). 

2.2. Cách biểu diễn số thập lục phân

Khác với hệ nhị phân, mỗi số hex trong hệ thập lục phân được thể hiện bằng 4 bit. Mỗi nhóm bit này đều được quy định giá trị riêng. Giá trị này được tính trong khoảng từ 0000 đến 1111. Trong đó khoảng 0000 được áp dụng với 0, khoảng 1111 sử dụng để áp dụng với F = 15 = 8 + 4 + 2 +1.

Giá trị số tối đa có chứa trong hệ hexadecimal là 15, tính từ số 0. Các giá trị số chứa hai chữ số được thay thế bằng chữ cái. Đảm bảo giá trị cơ bản của hệ số 16. Các trọng số 16 0, 16 1, 16 2, 16 3,... nằm ở bên trái điểm thập lục. Ngược lại, bên phải điểm thập lục là các trọng số 16 -1, 16 -2, 16 -3,... Giá trị số trong hệ 16 được tính theo công thức dùng tổng tích mỗi chữ số và giá trị tương đương với vị trí chữ số đó.

3. Ưu và nhược điểm của hệ thập lục phân

Hệ 16 có rất nhiều ưu điểm nổi bật có thể kể ra như:

• Tiêu tốn ít dung lượng bộ nhớ
• Lưu trữ được nhiều dữ liệu với lượng dữ liệu lớn
• Dễ dàng chuyển đổi giữa các giá trị số hơn trong hệ nhị phân
• Xử lý đầu vào, đầu ra dễ dàng hơn qua những con số dễ nhớ
• Áp dụng được vào nhiều lĩnh vực như khoa học máy tính, lập trình, khoa học dữ liệu và cả AI (trí tuệ nhân tạo)

Nhược điểm lớn nhất của hệ số thập lục phân chính là khó khăn trong việc đọc và viết. Đặc biệt là với những lập trình viên mới vào nghề và đang bắt đầu làm quen. Việc  thực hiện các phép toán nhân, chia trong hệ số hex cũng khó hơn so với các hệ khác. Điều đó cũng dễ hiểu khi hệ thập lục phân đang là hệ thống số có yêu cầu xử lý khó nhất của dữ liệu máy tính.

4. Ứng dụng của hệ thập lục phân

Với những ưu điểm nổi bật kể trên thì không khó hiểu khi hệ 16 được ứng dụng rất nhiều, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ.

Một số ứng dụng tiêu biểu mà chúng ta có thể thấy hệ hex được dùng để:

• Lập trình HTML và CSS
• Hiển thị màu sắc trên website
• Xác định địa chỉ bộ nhớ, thường thấy là 32bit OS và 8 ký tự hexadecimal
• Thiết lập địa chỉ MAC của thiết bị mạng
• Thay thế thông báo lỗi, giúp lập trình viên xác định được chính xác vị trí đang lỗi để xử lý.
• Ứng dụng mã hóa, tạo giá trị hàm số băm ngắn gọn, dễ nhớ

5. Tầm quan trọng của số hệ thập lục phân

Không ai có thể phủ nhận tầm quan trọng của hệ số hex. Hệ thập lục phân được xem là phát minh vĩ đại đối với nền khoa học máy tính và lập trình. Vừa giúp tiết kiệm thời gian, tiết kiệm không gian lưu trữ. Hệ 16 còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học máy tính khác nhau.

Hệ số thập lục phân giúp cho việc thể hiện giá trị các con số nhanh gọn và dễ dàng hơn. Việc xử lý dữ liệu hoặc kiểm tra lỗi của lập trình viên cũng đơn giản hơn nhiều. Từ đó, nâng cao khả năng sáng tạo của con người.

Bên cạnh đó, hệ số thập lục còn được sử dụng như 1 cách tăng cường bảo mật cho website. Khi lưu vào cơ sở dữ liệu, các nhà phát triển thực hiện chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ thập lục phân. Quá trình chuyển đổi này giúp mã hóa dữ liệu và tăng cường bảo mật hệ thống. Bất cứ ai cũng đều có thể đọc được dãy số thập phân, và việc người dùng đọc được dữ liệu là mối nguy với bất cứ nhà phát triển nào. Đó là nguyên nhân chính để thấy tầm quan trọng của việc chuyển đổi dữ liệu sang hệ thập lục phân.

6. Lời kết

Trên đây là toàn bộ nội dung tổng quan về hệ thập lục phân, hay còn được gọi là hệ 16, hệ hex. Mong rằng với những chia sẻ ở trên, bạn đã phần nào hiểu được hexadecimal là gì, ứng dụng cũng như tầm quan trọng của hệ thập lục.