Giáo án - Bài giảng học tập công nghệ thông tin: Giáo trình lập trình và tin học đại cương giành cho người mới lập trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM
280, An Dương Vương, Q5, Tp HCM
ĐT: (08).8352020 - 8352021 Fax: (84-8).8398946

KHOA TOÁN - TIN

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
Introduction to Computer Science
Thời lượng: 6 đvht
(Số tiết lý thuyết : 45 Số tiết thực hành : 45)
Giảng viên phụ trách: Ths. Lê Đức Long

I. Tóm tắt môn học :
Mục đích của môn học là cung cấp cho sinh viên một số kiến thức đại cương và các
nguyên lý cơ bản của khoa học máy tính, các khái niệm và cách tư duy giải quyết các
vấn đề - bài toán bằng máy tính điện tử.
Đồng thời bước đầu tập làm quen với ngôn ngữ lập trình Pascal để giải quyết một số
bài toán, ứng dụng thực tế.
II. Nội dung môn học :
Chương 1 : Đại cương về Tin học (6t)
1. Tổng quan về hệ thống tin học (Information systems hay Computer systems)
1. Sơ lược về hệ thống tin học
2. Các thành phần của một hệ thống tin học
3. Các dạng máy tính điện tử
2. Máy tính PC và nguyên lý hoạt động
1. Cấu trúc của một máy tính
2. Các bộ phận chính của máy tính
3. Các thiết bị nhập - xuất trong hệ thống máy tính
4. Nguyên lý Von Neumann - Hoạt độ
ng của máy tính

3. Biểu diễn thông tin trong máy tính
1. Hệ thống số - Cách chuyển đổi giữa các hệ thống số
2. Dữ liệu và lưu trữ dữ liệu
3. Mã hoá và biểu diễn dữ liệu trong máy tính
4. Các loại bộ nhớ
4. Giới thiệu về mạng máy tính
1. Khái niệm về mạng máy tính
2. Mạng thông tin toàn cầu Internet
3. Một số dị
ch vụ cơ bản của Internet
Chương 2 : Giới thiệu một số hệ điều hành thông dụng (6t)
1. Tổng quan về hệ điều hành (Operating Systems)
1. Hệ điều hành - chức năng của hệ điều hành
2. Giao tiếp với hệ điều hành

Edited by Duc Long – Feb, 2005 1



3. Một số hệ điều hành thông dụng


Edited by Duc Long – Feb, 2005 2



2. Giới thiệu về hệ điều hành MS-DOS
1. Một số thuật ngữ cơ bản: tập tin, thư mục, đường dẫn
2. Dạng lệnh tổng quát – Thao tác với hệ điều hành MS-Dos
3. Hệ điều hành MS-Dos 6.x - Một số lệnh thông dụng

3. Giới thiệu về hệ điều hành Windows
1. Một số khái niệm
2.
Các thao tác cơ bản trên Windows
3. Trình ứng dụng Windows Explorer
4. Trình ứng dụng Control Panel
5. Một số ứng dụng của Windows: Paint, WordPad, Calculator, Calendar

Chương 3: Soạn thảo văn bản bằng LATEX (15t)
1. Tổng quan về LATEX - Một số khái niệm cơ bản
2. Soạn thảo văn bản đơn giản
3. Định dạng văn bản
Chương 4: Giải quyết vấn đề - bài toán bằng máy tính (3t)
1. Vấn đề - bài toán
1. Thế nào là vấn đề - bài toán
2. Một số phương pháp giải quyết vấn đề - bài toán bằng máy tính
2. Thuật toán - thuật giải
3. Các phương pháp biểu diễn thuật toán
1. Ngôn ngữ tự nhiên
2. Lưu đồ - sơ đồ khối
3. Mã giả
4. Các bước để giải một bài toán trên máy tính
1. Xác định bài toán
2. Lựa ch
ọn và xây dựng thuật toán
3. Viết chương trình
4. Hiệu chỉnh
5. Viết tài liệu
Chương 5: Ngôn ngữ lập trình Pascal (60t)
Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Pascal

Cấu trúc tổng quát của một chương trình Pascal
Các kiểu dữ liệu đơn giản
Cấu trúc tuần tự
Cấu trúc điều kiện
Cấu trúc lặp
Chương trình con: thủ tục và hàm
Kiểu dữ liệu mảng (Array)
Kiểu bản ghi (Record)
Kiểu tập tin (File)
Đồ hoạ trong Pascal (Graphic)
Khái niệm về chương trình đệ qui (Recursion)
Giới thiệu về con trỏ (Pointer) - cấ
p phát bộ nhớ động (Dynamic Memory Allocation)



Edited by Duc Long – Feb, 2005 3




Tài liệu tham khảo :

1. Giáo trình tin học đại cương I, II
GS.TS. Hoàng Kiếm - NXB Giáo dục, 1998
2. Ngôn ngữ lập trình Pascal
Quách Tuấn Ngọc - NXB Giáo dục, 1996
3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống máy tính
RON WHITE, biên dịch: Nhóm điện tử, vi tính FSC – NXB Thống kê, 1997
4. Giải một bài toán trên máy tính như thế nào ? I, II

GS.TS. Hoàng Kiếm - NXB Giáo dục, 2001
5. Giáo trình Pascal I, II
Trần Đan Thư – NXB Giáo dục, 2001
6. Bên trong máy tính PC hiện đại I, II
Phạm Hoàng Dũng, Hoàng Đức Hải, NXB KH KT, 1997
7. Information Systems for you, SE
Stephen Doyle, , Stanley Thornes (Publishers) LTD, 1999
8. Turbo Pascal 6: The complete reference
Stephen K. O’Brien, Osborne McGraw-Hill, 1991
9. Sách giáo khoá Tin học 10, 11 (chương trình thí điểm phân ban)
Hồ Sĩ Đàm (chủ biên), NXB Giáo dục, 2004

Liên hệ - góp ý:

Ths. Lê Đức Long
Khoa Toán Tin - Đại Học Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh
Cells phone: 0913.766.057
Email:



Một số địa chỉ Website tham khảo:


ĐH Sư Phạm Tp HCM: />Sở Giáo dục – Đào tạo Tp HCM: />Diễn đàn giáo dục: />Trang liên kết đến trang các trường đại học: />Tin tức Việt Nam: />Trang cung cấp mã nguồn: ; />Thư viện đại học quốc gia: />Trang thông tin của tp HCM: />

Một số tài liệu tham khảo trên các đĩa Cd: PC World 2000, Tin Học Nhà Trường,
Website LH, …

ĐẠI CƯƠNG VỀ TIN HỌC

• Tổng quan về hệ thống tin học
• Máy tính PC và nguyên lý hoạt động
• Biểu diễn thông tin trong máy tính
• Giới thiệu về mạng máy tính



Edited by Duc Long – Feb, 2005 4




BÀI

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TIN HỌC

DẪN NHẬP:
Sự bùng nổ về thông tin trong vài thập kỷ ở cuối thế kỷF 20 cho ra đời một dạng tài
nguyên mới đó là thông tin, cùng gắn liền với công cụ lao động là máy tính điện tử đã làm
một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh vực. Ngành Tin học được hình
thành và phát triển cùng với các khái niệm cơ bản, trong đó các hiểu biết cơ bản về hệ

thống tin họ
c là kiến thức không thể thiếu đối với mọi đối tượng khai thác và sử dụng máy
tính.

1./ SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG TIN HỌC
1.1./ TIN HỌC (INFORMATIQUE)
Tin học là một ngành khoa học chuyên xử lý dữ liệu và xuất ra thông tin một cách tự
động, dựa trên công cụ là máy tính điện tử.
1.2./ DỮ LIỆU VÀ THÔNG TIN
Những sự việc và hình ảnh trong thế giới thực gọi chung là dữ liệu (data), Thông thường
các sự việc, hình ảnh thô này mang ít ngữ nghĩa thực tiễn cho đến khi chúng được sắp
xếp hoặc tính toán một vài thứ nào đó trong chúng, và điều này gọi là xử lý dữ liệu (data
processing). Khi dữ liệu đã xử lý xong, nó sẽ xuất ra thông tin (information).
Cũng có thể xem thông tin là chính ngữ nghĩa được gắn kế
t vào dữ liệu của nó. Ví dụ:
đèn giao thông bật sáng màu đỏ, đây là một hình thức của dữ liệu. Điều này cho biết ngữ
nghĩa gắn vào với dữ liệu này là các phương tiện giao thông phải dừng, vậy dừng chính
là thông tin.
Dữ liệu thường tối nghĩa. Ví dụ: quan sát con số 11092004, ta có thể hiểu theo nhiều
cách:
- Số lượt truy cập đến trang Web Yahoo
- Ngày 11, tháng 9, năm 2004
- Số điện thoại c
ủa một cá nhân A nào đó …
1.3./ XỬ LÝ THÔNG TIN

Máy tính xử lý Đầu ra Đầu vào


DỮ LIỆU _ Thu nhận phân loại, lưu trữ THÔNG TIN

_ Tính toán, thống kê
_ Hỏi đáp, cập nhật, truy tìm
_ Dự báo

1.4./ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐƯỢC MÁY TÍNH HOÁ - HỆ THỐNG TIN HỌC
Tất cả các tác vụ đều có thể phân thành ba giai đoạn: nhập, xử lý và xuất. Vậy hệ thống
thông tin (information system) là một hệ thống bao gồm việc nhập dữ liệu, xử lý dữ liệu
và xuất ra thông tin.

Edited by Duc Long – Feb, 2005 5




Edited by Duc Long – Feb, 2005 6




Hệ thống thông tin thủ công (manual information systems): mọi người chúng ta đều ít
nhiều có sử dụng hoặc làm việc với các hệ thống thông tin thủ công. Ví dụ: danh bạ điện
thoại, có hàng trăm ngàn số điện thoại, Giả sử ta biết tên và địa chỉ của một doanh nghiệp
nào đó, thì có thể tìm trong danh bạ số điện thoại tương ứng của họ.
Hoặc với s
ổ danh bộ của trường học, lưu trữ thông tin học sinh trong các năm học, Biết
mã số (thường gọi là số danh bộ) và tên học sinh có thể tra cứu để biết học sinh đang học
lớp nào và lý lịch trích ngang của học sinh đó.

Hệ thống thông tin thủ công có nhiều bất tiện. Như đối với danh bạ điện thoại thì các số
điện thoại để tra cứu sẽ

được sắp theo thứ tự alphabet của cá nhân, đơn vị; trong khi việc
tìm kiếm có thể có nhu cầu biết số điện thoại, cần tìm địa chỉ của một cơ quan nào đó…
Đối với sổ danh bộ của trường học cũng vậy, danh sách học sinh sẽ được sắp xếp theo
thứ tự mã số của từng học sinh với một qui tắc nhất định, trong khi việc tra cứ
u có thể tìm
kiếm theo họ tên, theo lớp, …

Hệ thống thông tin được máy tính hoá (computerised information systems): ngày nay
với sự ra đời và phát triển của máy tính điện tử, các hệ thống thông tin thủ công đa phần
đều được máy tính hoá thông qua việc xử lý dữ liệu và xuất ra thông tin một cách tự động
dựa vào công cụ là máy tính điện tử. Các hệ thống thông tin được máy tính hoá thì mềm
dẽo hơn so với các hệ thống thông tin thủ công và xử lý nhanh hơ
n rất nhiều. Ví dụ với hệ
thống tra cứu danh bạ điện thoại được máy tính hoá ở trên thì khi nhập vào một số điện
thoại đã được chứa trong hệ thống, thì tên và địa chỉ của đối tượng tương ứng sẽ được
cung cấp ngay lập tức.
Hệ thống thông tin được máy tính hoá gọi tắt là hệ thống máy tính hay hệ thống tin học
gồm có ba thành ph
ần: phần cứng (hardware), phần mềm (software), và người sử
dụng (user).


Những ưu điểm của một hệ thống thông tin được máy tính hoá:
-Không phải tốn nhiều các ngăn chứa hồ sơ, tài liệu. Chỉ cần một máy tính đơn cũng có
thể lưu trữ tất cả các thông tin cần thiết.
-Nhiều người có thể truy xuất thông tin trên các máy tính khác nhau, ở những nơi khác
nhau, trong cùng một thời đ
iểm.
-Không có sự trùng lắp thông tin. Ví dụ các thông tin lý lịch cần thiết của học sinh chỉ
được cập nhật một lần và có thể sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Ngoài ra, từ các

thông tin này có xuất ra các báo cáo, thống kê khi có nhu cầu.
-Thông qua hệ thống mạng diện rộng và bộ xử lý văn bản có thể đưa thông tin đến tận
người dùng (như Email, …)
-Việc nhập dữ liệu vào hệ thống ngoài bàn phím còn có nhiề
u thiết bị tiện ích khác như:
máy quét ảnh, máy đọc mã vạch, máy quét thẻ từ, …

Những khuyết điểm của một hệ thống thông tin được máy tính hoá:
-Mọi thứ đều phụ thuộc vào máy tính. Khi có sự cố (về nguồn điện, bị virus,…) phải cần
một hệ thống khác thay thế ngay.
-Để sử dụng hệ thống, cần có sự huấn luyện sử dụng
đối với các đối tượng người dùng.
Khi có sự thay đổi, sẽ tốn thời gian để đào tạo đội ngũ này lại.
-Cần có sự an toàn và bảo mật đối với dữ liệu, thông tin trong hệ thống để chống lại sự
mất cắp, rò rỉ thông tin.

2./ THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MỘT HỆ THỐNG TIN HỌC
Tất cả các hệ thống tin học đều có: phần cứng (hardware) và phần mềm (software).

Phần cứng là từ được sử dụng để chỉ các phần của máy tính mà ta có “cầm”, “nắm”
được. Phần cứng cũng là tất cả các thiết bị (mỗi thiết bị đều có tên gọi riêng) để cấu thành
một hệ thống máy tính. Một cách cơ bản các thiết bị được phân chia thành:
-Thiết bị nhập (Input devices): sử dụng để đưa dữ liệu vào máy tính.
-
Bộ xử lý trung tâm (Central processing unit - CPU): phần não bộ của máy tính.
-
Thiết bị lưu trữ (Backing storages): gồm các loại ổ đĩa sử dụng để chứa dữ liệu khi tắt
nguồn điện vào máy.
-
Thiết bị xuất (Output devices): bao gồm các bộ hiển thị (VDUs), máy in được sử dụng để

xuất ra báo cáo, xuất lên màn hình,…

Phần mềm là từ dùng để chỉ các chương trình thực sự cho phép phần cứng thực hiện
một công việc hữu ích trên máy tính. Không có phần mềm, phần cứng trở nên vô dụng.
Phần mềm được xây dựng từ một dãy các lệnh thực thi cho biết máy tính sẽ phải làm
những gì.

Các máy tính điện tử thông dụ
ng hiện nay đều thiết kế theo nguyên lý J. Von Neumann
(1903-1957). Theo nguyên lý này, hoạt động của máy tính được điều khiển bằng chương
trình lưu giữ trong bộ nhớ.

Đĩa mềm
(Backing storage)
CPU
Đĩa cứng
(Backing storage)
Bàn
p
h
í
m
(
In
p
ut
)
Má
y
in
(
Out
p
ut
)
Chu
ộ
t
(
In

p
ut
)
Màn hình
(
Out
p
ut
)


Hình 1. Phần cứng của một máy vi tính đơn giản

Để hiểu về sự khác biệt giữa phần cứng và phần mềm có thể hình dung một máy thâu
băng (tape recorder) và cuộn băng trắng (blank tape). Như vậy, máy thâu băng và cuộn
băng chính là phần cứng vì ta có thể tiếp xúc được với chúng. Khi ta ghi vào cuộn băng
mộ
t vài bản nhạc, thì các bản nhạc trong cuộn băng sẽ chính là phần mềm.


Edited by Duc Long – Feb, 2005 7



Phần mềm được phân thành hai loại chính: phần mềm hệ thống (systems software) và
phần mềm ứng dụng (aplications software).

-Phần mềm hệ thống là chương trình điều khiển trực tiếp các phần cứng của máy tính.
Phần mềm hệ thống bao gồm: hệ điều hành (operating systems), các chương trình dịch
(translation programs) như trình biên dịch (compiler), trình thông dịch (intepreter), …

Hệ điều hành cũng cung cấp một giao di
ện (user interface) để giao tiếp giữa người sử
dụng với máy tính, việc đầu tiên của một máy tính khi được nối nguồn điện là tìm kiếm hệ
điều hành, và không có hệ điều hành thì máy tính sẽ không thể làm việc tiếp được. Ví dụ
một số hệ điều hành thông dụng như: Windows 98, Windows NT, UNIX, LINUX hay
OS/2…

-Phần mềm ứng dụng là chương trình được xây dựng để thực hiện nhữ
ng tác vụ chuyên
biệt nào đó. Phần mềm ứng dụng có rất nhiều loại phục vụ cho các đối tượng sử dụng
máy tính: phần mềm xử lý từ như Word, Word Perfect, phần mềm bảng tính điện tử như
Lotus123, Excel, phần mềm cơ sở dữ liệu như Access, …
Một chương trình là một tập các lệnh mà máy tính có thể hiểu và thực hiện. Do đó, để xây
dựng và viế
t chương trình thì người lập trình phải dùng các ngôn ngữ lập trình để thể
hiện.
Tuy nhiên, máy tính do cấu tạo là một thiết bị điện tử nên chỉ có thể hiểu chương trình
dưới dạng mã nhị phân (tập giá trị 0 và 1), trong khi đối với người lập trình thì cần phải có
những ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ đọc để viết chương trình, vì vậy ngôn ngữ lập trình
được chia thành các loại: ngôn ngữ c
ấp thấp (low-level languages), ngôn ngữ cấp cao
(high-level languages).

Phần cứng
Ứng dụng 1
User
Hệ điều hành
Ứng dụng 2
User
Ứng dụng 3

User












Hình 2. Giao tiếp giữa hệ điều hành với người sử dụng
Hoạt động của hệ điều hành như một phần vỏ bao quanh phần cứng. Để chương trình
thực hiện cần có một hệ điều hành, để người dùng thực hiện một tác vụ nào đó từ máy
tính thì phải dùng các ứng dụng và hệ điều hành để giao tiếp với phần cứng.




Ngôn ngữ cấp thấp: là ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu dễ dàng nhưng lại khó hiểu,
khó viết đối với người lập trình. Các ngôn ngữ lập trình cấp thấp như ngôn ngữ máy
(machine language hay machine code), hợp ngữ (Assembly language).
Ngôn ngữ máy là ngôn ngữ mà máy tính trực tiếp hiểu được, nói cách khác chương trình
viết bằng ngôn ngữ máy sẽ là một tập bao gồm các kí số 0 và 1. Tất cả các ngôn ngữ l
ập
trình đều bắt buộc phải được dịch thành ngôn ngữ máy trước khi được thi hành ngoại trừ
các chương trình được viết bằng ngôn ngữ máy. Ngôn ngữ máy thường phụ thuộc vào
mỗi loại máy tính khác nhau, và vì không cần phải biên dịch lại nên chạy rất nhanh (nhiều

trò chơi trên máy tính và chương trình giả lập được viết bằng ngôn ngữ máy là vì lý do
này).

Edited by Duc Long – Feb, 2005 8




Hợp ngữ là ngôn ngữ chỉ sử dụng một số lệnh đơn giản (như ADD, SUB, LDA, ) nên dễ
dàng hơn đối với người lập trình trong việc sử dụng và gỡ lỗi chương trình. Chương trình
viết bằng hợp ngữ cũng cần được biên dịch thành ngôn ngữ máy bởi trình hợp dịch
(assembler) trước khi máy tính có thể hiểu. Tuy nhiên, do chỉ giới hạn trong một số ít lệnh
và thuộ
c loại ngôn ngữ lập trình cấp thấp nên chương trình viết bằng hợp ngữ khó đọc
khó viết.

Ngôn ngữ cấp cao: là ngôn ngữ lập trình sử dụng các câu lệnh có cú pháp gần giống với
ngôn ngữ tự nhiên (thông thường là tiếng Anh), có đặc điểm là tính độc lập cao, ít phụ
thuộc vào loại maý tính sử dụng, đơn giản, dễ hiểu, dễ viết. Ví dụ như: BASIC, C++,
PASCAL, JAVA, HTML,…

Ngoài ra, để có thể chuyể
n đổi từ các lệnh trong chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp
cao thành các mã lệnh của chương trình máy để máy tính hiểu và thực hiện được thì cần
phải có các chương trình dịch (translation programs). Thông thường có ba loại chương
trình dịch là: trình biên dịch (compilers), trình phiên dịch (interpreters) và trình hợp dịch
(assemblers)


High level

language
code
High level
language
code
Assembly
language
code






Compiler
Interpreter
Assembler


Machine code





Hình 3. Sự liên hệ giữa các chương trình dịch

3./ CÁC DẠNG MÁY TÍNH
Có ba dạng máy tính: máy vi tính (micro computer), máy tính trung (mini computer), và
máy tính lớn (mainframe computer).

3.1./ MÁY VI TÍNH (MICRO COMPUTER)
Máy vi tính là loại máy tính để bàn sử dụng cho cá nhân làm việc ở nhà, trong các trường
học hoặc các văn phòng nhỏ, còn được gọi là máy tính cá nhân (Personal computer -
PC). Máy vi tính cũng có nhiều kiểu, dáng cũng như thể loại khác nhau, ví dụ kiểu
desktop, mini tower, tower, … hoặc loại Apples (Macintosh), Acorns, IBMs (PC),…
Ngoài ra, hiện nay còn có một số loại máy vi tính khác như: thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ
thuật số (Personal Digital Assistants – PDAs), máy tính xách tay (Notebook computers
hay Laptops).
PDAs là một thiết bị máy tính cầm tay, có ưu điểm nhỏ gọ
n, tuy nhiên cũng chỉ giới hạn
với một số chức năng thông dụng như: xử lý văn bản, bảng tính điện tử, gởi và nhận thư

Edited by Duc Long – Feb, 2005 9



điện tử, ghi chú thông tin cá nhân, … PDAs thường gặp hiện nay có loại Palm và Pocket
PC .
Máy tính xách tay (Notebook computer hay Laptop) thì lớn hơn PDAs, thường dùng với
một nguồn pin, được nạp điện trước khi sử dụng, và màn hình dạng tinh thể lỏng (liquid
crystal displays – LCDs) vì nhu cầu nhỏ gọn, cơ động và ít tiêu thụ năng lượng điện.

3.2./ MÁY TÍNH TRUNG (MINI COMPUTER)
Máy tính trung thông thường có kích thước, công suất và giá cả khoảng giữa của máy vi
tính và máy tính lớn.
3.3./ MÁY TÍNH LỚN (MAINFRAME COMPUTER)
Máy tính lớn hay còn gọi là siêu máy tính là loại máy tính kích thước lớn, công suất mạnh
thường dùng trong các hệ thống mạng lớn, khả năng đáp ứng một số lượng lớn các máy
tính con (khoảng trên 500). Một máy tính lớn có thể thực hiện đến 250 triệu phép tính
trong một giây. Các hệ thống ngân hàng, cao ốc kinh doanh, công ty bảo hiểm, công ty

cấp nước, điện lực đều phải sử dụng máy tính lớn.




















Notebook computer
Mainframe computer
Hình 4: Các dạng máy tính điện tử
Microcomputers - (4a) loại Desktop, (4b) loại Mini tower
(4a)
(4b)

Edited by Duc Long – Feb, 2005 10

Edited by Duc Long – Feb, 2005 11




BÀI ĐỌC THÊM
LỊCH SỬ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ
1/. BUỔI SƠ KHAI
Từ thời xa xưa, tính toán đã là nhu cầu của con người. Mười ngón tay của tạo hóa là công cụ tính
toán đầu tiên mà con người sử dụng. Việc nghĩ ra và sử dụng các kí hiệu đã chắp cánh cho khả năng của
con người đi đến những chân trời mới. Tiền tệ xuầt hiện và buôn bán phát triển. Vấn đề trao đổi tiền tệ đòi
hỏi những công cụ tính toán tiến bộ hơn, và bàn tính tay (abacus) ra
đời. Bằng cách xếp đặt các hạt ở
những vị trí khác nhau trên các sợi dây của bàn tính , các thương gia có thể tính toán một cách nhanh
chóng.
Trong suốt thế kỷ 17 và 18, loài người đã cố gắng tìm kiếm và sáng chế ra những phương pháp
tính toán mới, đáng kể nhất là : phương pháp cơ học thực hiện phép nhân và chia do John Napier, người
Scodland, nghĩ ra vào khoảng năm 1617 (phương pháp này đã được áp dụng để chế tạo thước kéo, mà
cách đây không lâu được sử
dụng rộng rãi như máy tính bỏ túi bây giờ), và máy cộng cơ học, sử dụng bánh
răng, do Blaise Pascal, một nhà toán học Pháp, sáng chế vào năm 1642.

2/. NHỮNG DẤU MỐC ĐÁNG NHỚ
Năm 1830, nhà toán học Anh Charles Babage thiết kế một máy gọi là "Analytical Engine". Máy này,
theo trí tưởng tượng của ông, không phải là thiết bị để giải một bài toán cụ thể nào, mà là một máy vạn
năng giải quyết một lớp rộng bài toán tương tự nhau. Thực chất, C.Babbage đã thiết kế một máy khả lập
trinh vạn năng bao hàm những nguyên lý cơ bản của máy tính hiện nay

Năm 1890, Nhà sáng chế Mỹ Herman Hollerith đã chế t
ạo thành công máy tính cơ điện đầu tiên -
máy lập bảng, sử dụng phiếu đục lỗ để xử lý dữ liệu điều tra dân số tiến hành ở Mỹ năm 1890. Máy của H
Hollerith đã được công nhận rộng rãi và ông thành lập công ty để cung cấp loại máy này, tiền thân của công
ty IBM ( International Business Machines). Tuy nhiên, khả năng của máy chỉ giới hạn trong việc lập bảng,
một bài toán đơn giản và chủ yếu là vẽ
, không giải quyết được các bài toán phức tạp hơn

Máy tính khả lập trình đầu tiên là máy Z3, do kĩ sư người Đức Konrad Zuse sáng chế ra vào năm
1941. Máy dùng rơ le cơ điện và băng đục lỗ, nhưng đáng ghi nhớ hơn cả là K Zuse đã làm một cuộc cách
mạng trong lĩnh vực hệ thống số : Thay Hệ Thập Phân bằng Hệ Nhị Phân. Z3 là máy tính đầu tiên sử dụng
hệ nhị phân

Trong khi K Zuse tiếp tục nghiên cứu, thì các nhà khoa học Mỹ đã thực hiện được 2 đồ án lớn:

Đồ án thứ nhất: Nhà toán học Howard Aiken ( Đại học Havard) cùng với một nhóm kĩ sư của công
ty IBM đã nghiên cứu thiết kế Mark-1, từ năm 1938 và đến 1944 thì bắt đầu đưa ra sử dụng. Máy nặng 5
tấn và giá tới 500000USD, phục vụ cho việc tính toán đạn đạo. Cấu tạo cũng giống như máy của K Zuse
như
ng chỉ khác là máy sử dụng hệ thập phân

Đồ án thứ hai: ENIAC (Electronic Numercal Integrator and Calculator) - Máy tính điện tử đầu tiên -
do hai kĩ sư ở Đại học Pennsylvania là J.W. Mauchly và J.P. Eckert thiết kế và chế tạo, trong khoảng thời
gian 1943 đến 1946. Máy cũng sử dụng hệ thập phân ,nhưng dùng đèn điện tử thay cho rơ le cơ điện.
Nhờ vậy, tốc độ tính toán tăng 1000 lần so với Mark-1. ENIAC dùng đến 18000 đèn điện t
ử. Ngoài ra, hai
ông còn có một dự án chế tạo máy tính dùng hệ nhị phân , với bộ nhớ lớn dữ liệu lẫn các lệnh của chương
trình, máy tính này được đặt tên là EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

Ý tưởng xây dựng máy tính với chương trình lưu trữ trong bộ nhớ thật sự, đã được trình
bày trong một công trình thế kĩ của nhà toán học gốc Hung John Von Neumann (mô hình máy tính
của Von Neumann 1945 gắn liền với sự hiện thực khái niệm chương tình lưu trữ)

Máy tính đầu tiên với chương trình lưu trữ trong bộ nhớ có tên Manchester Mark-1 do F Williams ở
Đại học Manchester chế tạo từ năm 1946 đến năm 1948. Máy sử dụng hệ nhị phân và bộ nhớ tĩnh điện

Năm 1949, Maurice Wilkes ( Đại học Cam bridge) và những người cộng sự đã nghiên cứu và chế
tạo máy EDSAC. EDSAC cũng sử dụng hệ nhị phân và hiện thực khái niệm chương trình lưu trữ




Edited by Duc Long – Feb, 2005 12



3/. CÁC THẾ HỆ MÁY TÍNH
MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ NHẤT
Các máy tính ENIAC, Manchester Mark-1, EDVAC, EDSAC thuộc thế hệ thứ nhất của máy tính. Thế hệ này
kéo dài từ khoảng giữa năm 1940 đến năm 1955. Đặc trưng của máy tính thế hệ thứ nhất là sự sử dụng
đèn điện tử làm phần cơ bản , cùng với việc sử dụng bộ nhớ làm bằng dây trễ và bộ nhớ tĩnh điện. Phần
lớn các máy tính ở thế h
ệ này đều hiện thực khái niệm chương trình lưu trữ, vào/ra dữ liệu bằng băng giấy
đục lỗ , phiếu đục lỗ, băng từ. Các máy tính thế hệ này giải quyết được nhiều bài toán khoa học kĩ thuật và
các bài toán phức tạp về dự báo thời tiết và năng lượng hạt nhân


MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ HAI
Xuất hiện từ sau năm 1955,. Đặc trưng của máy tính thế hệ thứ hai là sự sử dụng Transistor cùng với đèn

điện tử . Bộ nhớ trong làm bằng xuyến từ. Cùng làm việc với băng từ xuất hiện thêm trống từ và đĩa từ.
Những ý định về lập trình bằng ngôn ngữ cấp cao đã dẫn đến sự ra đời của các ngôn ngữ BO, Comercial
Translator, Fact, Fortran, Mathmatic

MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ BA
Gồm các máy tính được chế tạo khoảng sau 1960. Do quá trình chế tạo các máy tính số phát triển không
ngừng, nên khó xác định được thế hệ này bắt đầu và kết thúc khi nào. Nhưng có lẽ tiêu chuẩn quan trọng
nhất để phân biệt máy tính thứ hai và máy tính thế hệ thứ ba là các tiêu chuẩn dựa trên khái niệm kiến trúc
máy tính. Kiến trúc máy tính là hệ thống tính toán ở cấp tổng thể, bao gồm hệ thống lệnh , tổ chức bộ nhớ,
hoạt
động vào/ra,phương tiện lập trình cho người sử dụng Những thành tựu trong lĩnh vực điện tử, đã
cho phép các nhà thiết kế máy tính xây dựng một kiến trúc máy tính thỏa mãn yêu cầu của bài toán cần giải
quyết, cũng như của người lập trình. Hệ Điều Hành trở thành một bộ phận của máy tính, điều khiển mọi
hoạt động của máy tính, khả năng đ
a lập trình đã ló dạng. Nhiều vấn đề về quản lý bộ nhớ, quản lý các thiết
xuất/ nhập và các tài nguyên khác đã được đãm nhận bởi Hệ Điều Hành hoặc trực tiếp bằng phần cứng của
máy tính

MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ TƯ
Là các máy tính được nghiên cứu và chế tạo từ sau năm 1970, tức gồm các máy tính chúng ta đang dùng.
Được thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả các ngôn ngữ lập trình cấp cao và giảm nhẹ quá trình lập trình cho
người sử dụng. Đặc trưng cho máy tính thế hệ thứ tư là việc sử dụng các mạch tích hợp làm pnần tử cơ
bản, và sự xuất hiện bộ nhớ làm bằng MOS (Metal Oxide Semiconductor) có tốc độ truy xu
ất nhanh và dung
lượng bộ nhớ tăng lên tới vài Mega Bytes

MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ NĂM
Trong những năm cuối thế kĩ 20 này, mọi người đang chờ đợi sự xuất hiện của máy tính thế hệ thứ năm,
đã và đang được nghiên cứu chế tạo. Chưa thể nói trước các đặc trưng của nó, nhưng có thể khẳng định
một đặc tính quan trọng nhất của nó là: trí thông minh

BÀI

Edited by Duc Long – Feb, 2005 13




MÁY TÍNH PC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


DẪN NHẬP:
Bài học sẽ trình bày những khái niệm cơ bản về cấu trúc của một máy tính, cụ thể là máy
vi tính và hoạt động của nó.

1./ CẤU TRÚC CỦA MỘT MÁY TÍNH PC

Gồm 4 thành phần chính:

 Bộ xử lý trung tâm – CPU (Central processing unit)
 Bộ nhớ (Main Memory)
 Các thiết bị nhập/ xuất (I/O devices)
_ Màn hình (monitor)
_ Bàn phím (keyboard)
_ Máy in (printer)
_ Con chuột (mouse)
_ Máy quét (scanner)
_ Máy đọc thẻ từ, đọc mã vạch, …
_
 Thiết bị lưu trữ (Backing Storages)

_ Đĩa từ : đĩa cứng, đĩa mềm (hard disk, floppy disk)
_ Đĩa quang: CD ROM, CD-R, DVDs,…

2./ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH
2.1./ BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM - CPU:
Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit), thường gọi tắt CPU, là não bộ của máy
vi tính, điều khiển mọi hoạt động của máy, có chức năng xử lý, tính toán dữ liệu
dưới sự điều khiển của một chương trình đã được lưu trữ trong bộ nhớ. CPU được
thiết kế trên một vi mạch xử lý (IC) gồm các thành phần:
+ Bộ điều khiển (Control Unit – CU): có nhiệm thông dịch các lệnh của chương trình và
điều khiển hoạt động xử lý.
+ Các thanh ghi (Register hay Immediate Access Store): vùng nhớ đặc biệt để CPU sử
dụng lưu trữ tạm thời các lệnh và dữ liệu đang được xử lý.
+ Bộ làm tính (Arithmetic and Logic Unit – ALU): thực hiện các phép toán số học và luận
lý.

CPU
Bnhớ chính
Reg
ALU CU
BNHỚ PHỤ
Tb Nhập Tb Xuất
Hình 5. Cấu trúc của máy PC
Trong thời gian gần đây, để tăng nhanh tốc độ xử lý của máy tính, một vùng nhớ đặc biệt
có tốc độ truy cập nhanh phục vụ cho việc tăng tốc độ tính toán của CPU được thiết kế
gọi là bộ nhớ ẩn (Cache memory). Bộ nhớ ẩn cũng được đặt ngay trong bên trong bộ xử
lý và nối trực tiếp với mạch xử lý để lưu trữ các lệnh chuẩ
n bị được thực hiện, hay các
lệnh thường xuyên được dùng để sẵn sàng cho CPU.

Đối với loại máy XT (Extended technologies), CPU thường dùng là loại Intel 8086, 8088 (16 bit ,
tần số hoạt động: 4.7 -> 10MHz, dung lượng bộ nhớ: 512KB -> 640KB).
Đối với loại máy AT (Advanced technologies), CPU thường là loại Intel 80286 (16 bit hay 32 bit,
tần số hoạt động: 8 -> 33Mhz, dung lượng bộ nhớ từ 1MB trở lên), loại 80386, 80486. 80586,
Pentium II, III, IV… và hiện nay đã có một số loại mới khác.

Hình 6. Các dòng CPU i386SX, 486DX4, Pentium IV của Intel









2.2./ BỘ NHỚ: (MAIN MEMORY, CÒN ĐƯỢC GỌI LÀ BỘ NHỚ TRONG - INTERNAL
MEMORY)
Công việc chính của CPU là thi hành các lệnh của chương trình, nhưng tại một thời điểm
thì CPU chỉ có thể giải quyết một ít dữ liệu đã được mã hoá dưới dạng nhị phân. Như vậy,
phần còn lại của dữ liệu được đọc vào cần phải có một nơi để lưu giữ lại sẵn sàng cho
CPU xử lý. Đó chính là chức năng của khối bộ nh
ớ chính (Main Memory).

Bộ nhớ chính là loại bộ nhớ được dùng để lưu trữ chương trình và dữ liệu trong thời gian
xử lý, cấu tạo là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu tế bào nhớ (Storage Cell).
Bộ nhớ chính của máy tính gồm có: ROM và RAM.

a. Bộ nhớ chỉ đọc - ROM (Read only memory):
Bộ nhớ chỉ đọc , dùng để lưu trữ các chương trình hệ thống được cài đặt sẵn do nhà

sản xuất cung cấp (như các chương trình kiểm tra các thiết bị, các chương trình khởi
động máy, các chương trình nhập xuất cơ bản nên còn gọi là ROM BIOS). Khi bật máy ,
các chương trình này sẽ được tự động thi hành, ngoài ra các dữ liệu ghi trong ROM
không bị mất đi khi tắt máy , và cũng không thể thay đổi cập nhật. Do đ
ó ROM còn được
gọi là BỘ NHỚ CHẾT.

b. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên - RAM
(Random access memory):
Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên
, dùng để lưu trữ các dữ liệu
và chương trình tạm thời trong quá trình làm việc với máy
tính. Có thể đọc và ghi dữ liệu trên RAM, nhưng dữ liệu sẽ
bị mất đi khi khởi động lại hay tắt máy. RAM còn được gọi là
BỘ NHỚ SỐNG.
Hình 7. Hình dáng của RAM

 Tổ chức dữ liệu trong bộ nhớ
: Bộ nhớ là một dạng
mạch điện tử, do cấu tạo từ các thành phần chỉ có hai trạng
thái nên được biểu thị bằng hai trạng thái 0 và 1.Trong máy
tính dùng BIT (binary digit) làm đơn vị cơ bản để diễn tả hai
trạng thái trên, vì vậy khi đưa dữ liệu vào máy tính cần phải
chuyển chúng thành tổ hợp các BIT thì máy tính mới hiểu được (Bit được xem là cơ sở
để đo lường thông tin)

Do đó, đơn vị nhỏ nhất để đo lường sự lưu trữ thông tin
của bộ nhớ(đơn vị đo dung
lượng bộ nhớ) là BYTE.

Edited by Duc Long – Feb, 2005 14



Theo tiêu chuẩn của bảng mã ASCII (American Standard Code for Information
Interchange), thì 1 Byte có thể biểu diễn được 1 kí tự (bảng mã này có thể mã hóa được
2
8
kí tự <=> 256 kí tự )

Ta có các đơn vị tính như sau:
1 BYTE có 8 BIT.
1 KB (Kilobyte) = 1024 BYTES = 2
10
BYTES
1 MB (Megabyte) = 1024 KB = 1024
× 1024 BYTES = 1.048.576 BYTES
1 GB (Gigabyte) = 1024 MB
1 TB (Terabyte) = 1024 GB

 Cách làm việc của bộ nhớ
: Lưu trữ trong bộ nhớ có thể là tập lệnh chương trình hay
dữ liệu của hình ảnh, các con số của phép tính số học hay luận lý và cũng có khi là các ký
tự chữ cái. Bộ nhớ gồm các ô nhớ được đánh số thứ tự (bắt đầu từ 0). Số thứ tự của một
ô nhớ được gọi là địa chỉ của ô nhớ, và khi thực hiện chương trình thì máy tính sẽ truy
nhập nội dung thông tin ghi trong ô nhớ thông qua các địa chỉ này.
Bộ nhớ chính của máy PC phổ biến hiện nay có dung lượng 64MB, 128MB, 256MB (bộ
nhớ được đề cập ở đây thường gọi là các thanh RAM, nằm ngoài CPU).
 Hoạt động của máy tính
:

Khi khởi động máy, CPU tự động đọc thông tin trong ROM và thi hành. Sau đó đọc đến
thông tin trên đĩa khởi động và nạp các thông tin hệ điều hành (HĐH) trên đĩa vào bộ nhớ
RAM. Các thông tin lưu trên RAM ở các ô nhớ và CPU có thể thực hiện các tác vụ để
khởi động. Sau khi các thao tác này kết thúc thì hệ thống đã xem như sẵn sàng để hoạt
động (hết nhiệm vụ khởi động của HĐH), lúc đó thì chương trình sẽ
được nạp vào bộ nhớ
nếu người sử dụng có yêu cầu và CPU sẽ thực hiện tuần tự.

3./ CÁC THIẾT BỊ NHẬP/ XUẤT (INPUT/ OUTPUT DEVICES)
3.1./ THIẾT BỊ NHẬP:
a.Bàn phím: ( Keyboard )

Bàn phím là thiết bị nhập chuẩn, dùng để thao tác, hội
thoại, đưa dữ liệu từ ngoài vào máy tính, thường có 101 –
105 phím.

Hình 8. Bàn phím loại QWERT

Bàn phím có thể thiết kế gắn liền vào máy tính hoặc tách rời, thường được chia thành 3
nhóm chính:

 Nhóm phím chức năng (Function Keys)
: các phím F1, , F12 và một số
phím đặc biệt như ALT, CTRL, DEL
 Nhóm phím các ký tự thông thường
: A,B,$,%, 1,2,3,
 Nhóm phím số (NumPad - nằm phía tay phải)


Loại bàn phím thông dụng và được chấp nhận nhiều nhất trên thế giới là loại bàn phím

QWERT.

b. Con chuột: (Mouse)


Edited by Duc Long – Feb, 2005 15



Con chuột là thiết bị giúp thao tác di chuyển con trỏ chuột (Mouse Pointer) 1 cách
nhanh chóng, hoặc dùng để chọn, chuyển dịch một đối tượng từ nơi này sang nơi khác.
Con chuột thường được thể hiện thông qua con trỏ trên màn hình. Khi người sử dụng di
chuyển con chuột trên mặt bàn thì con trỏ cũng di chuyển trên màn hình.
Một số loại con chuột thông dụng:
+ Con chuột chuẩn: gồm các nút nhấn ở trên và một viên bi ở dưới, có cấu tạo nhỏ
gọn và nối máy tính bởi một sợi dây thông qua cổng giao tiếp COM, PS2, hoặc USB.
+ Con chuột Tracker ball: giống như một con chuột bị
lật ngử
a lên, viên bi hướng nằm ở trên.
Hình 9. Con chuột chuẩn
+ Phiến nhấn Touch sensitive pad (Track pad): thường
gặp ở các máy tính xách tay (Laptop computer). Phiến nhấn
là một bề mặt nhỏ nhạy cảm với những áp lực tác động lên
nó, người dùng di chuyển con trỏ bằng cách rê ngón tay trên
phiến nhấn.

c. Cần điều khiển: (Joystick)

Giống như cần điều khiển trong máy trò chơi điện tử, thao tác giống như con chuột
Tracker ball.

d. Màn hình cảm ứng: (Touch screen)

Màn hình thiết kế đặc biệt để có thể cảm nhận được sự chỉ điểm của ngón tay hay vật
nào đó đối với màn hình.
Loại màn hình này thích hợp sử dụng trong ngân hàng, cao ốc văn phòng, nhà hàng, …

e. Bàn vẽ: (Graphics tables/ Digitisers)

Bàn vẽ là thiết bị đặc dụng dành cho những nhà thiết kế, hoạ sỹ. Có nhiều loại kích cỡ từ
khổ A
4
đến khổ A
0
.

f. Thiết bị đọc thẻ: (Barcode Reader, Magnetic Stripe Reader)

Các thiết bị đọc được chế tạo để đáp ứng khả năng bị giới hạn khả năng đưa dữ liệu –
thông tin văn bản trực tiếp trên giấy, hay chuyển các thông tin đã in ra cho máy tính xử lý.
Có nhiều kiểu loại thiết bị đọc thẻ như: thiết bị đọc mã vạch, thiết bị đọc thẻ từ, …

Hình 10. Thiết bị đọc thẻ từ, thẻ từ, thẻ mã vạch

g. Máy quét: (Scanner)

Máy quét là thiết bị dùng để quét văn bản hay hình
ảnh vào trong bộ nhớ máy tính để xử lý hay lưu
trữ,…


Hình 11. Máy quét

Edited by Duc Long – Feb, 2005



16
h. Máy ảnh kỹ thuật số: (Digital Cameras)

Giống như máy ảnh truyền thống nhưng không có phim, được thay thế bằng bộ nhớ để
lưu trữ hình ảnh, cũng như nhiều thông tin khác (như âm thanh, văn bản, …).
Với máy ảnh kỹ thuật số cũng phải cần có một phần
mềm đặc biệt để biên tập, lưu trữ và hiển thị các ảnh
trên máy tính.

Webcam là một dạng máy ảnh kỹ thuật số, không có bộ

nhớ, được nối trực tiếp với máy tính thông qua cổng
USB. Thường dùng nhiều trong dịch vụ VoiceChat trên
Internet để có thể truyền thông trực tiếp bằng hình ảnh
qua mạng.

Hình 12. Caméra và Webcam

i. Một số thiết bị khác như : Punched Card (Kimball tag), Voice recognition
(Microphone)
Phiếu đục lỗ (Punched Card) chứa những lỗ ở các vị trí khác nhau biểu thị cho thông tin
khi được đọc bằng thiết bị đọc lỗ. Trước khi màn hình và bàn phím được sử rộng phổ
biến thì phiếu đục lỗ là phương pháp chính để nhập dữ liệu vào máy tính, dạng vẫn còn
sử dụng hiện nay là Kimball tag (phiếu nhỏ được đục lỗ thường dùng trong các cửa hàng
quần áo, siêu thị, …)
Thiết bị nh
ận dạng âm thanh dùng để đưa âm thanh, tiếng nói vào máy tính. Microphone
được sử dụng như là một thiết bị nhập trong hệ thống nhận dạng tiếng nói.
3.2./ THIẾT BỊ XUẤT:

a.Màn hình;(Monitor hay Video display units - VDUs)

Màn hình là thiết bị xuất chuẩn, được dùng để hiển thị thông tin cho người sử dụng
xem, về cấu tạo cơ bản giống như TV.
Màn hình có nhiều kích thước và độ phân giải (Resolution - số điểm ảnh thể hiện trên
màn hình) khác nhau
Hiện nay có 2 loại màn hình căn cứ trên độ phân giải ( Resolution ) và màu sắc.
 Màn hình đơn sắc ( Monochrome) chỉ có 2 màu, chữ trắng trên nền đen.
 Màn hình màu gồm các loại:
 CGA (Color graphics Adaptor) 8 × 8 640 × 200
 EGA (Enhanced Adaptor ) 8 × 14 640 × 350
 VGA (Video graphics Array) 10 × 24 640 × 480 1024 × 768
 SVGA.
Màn hình có 2 kiểu làm việc khác nhau: kiểu văn bản (Text mode ) hoăc kiểu đồ họa
(Graphics mode ).
Kiểu văn bản

: màn hình thường có 25 dòng ( 0 24) và 80 cột ( 0 79)
hiển thị ở dạng kí tự thông thường và đơn giản.
Kiểu đồ họa
: được sử dụng để hiển thị các ký hiệu hay các
hình vẽ phức tạp.

Màn hình tinh thể lỏng (Liquid crystal display – LCD): thường
dùng với các máy tính PC hoặc Laptop computer do kích thước
nhỏ gọn và nhẹ.




Edited by Duc Long – Feb, 2005 17



Hình 13. Màn hình màu SVGA
Màn hình đồ hoạ (Graphical display unit); thường có kích thước lớn hơn và độ phân giải
cao hơn các VDUs bình thường. Màn hình đồ hoạ hay được sử dụng với bút cảm quang
(Light pen - thiết bị nhập chủ yếu dùng trong các công việc thiết kế).

b. Máy In: (Printer)

Máy in là thiết bị dùng để xuất thông tin ra giấy.
Có 2 loại máy in: In kim (Dot-matrix) 9, 24 kim
In Laser (Laser-jet) hay in phun mực (Ink-jet)

Hình 14. Máy in Laser và máy in kim


Máy in Laser (Laser printer) thường có tốc độ in cao và chất lượng in đẹp đối với văn bản
lẫn đồ hoạ. Máy in Laser có hộp đựng mực bột (toner cartridges) chứa mực in ở dạng bột
đã được tích điện (fine powdered black plastic) gọi là toner, máy in khi hoạt động sẽ làm
nóng chảy mực để dính lên giấy.

Máy in phun (Ink-jet printer, hay còn gọi bubble-jet printer) có giá thành rẻ hơn máy in
Laser, cho bả
n in có chất lượng với đen trắng lẫn màu. Tuy nhiên, máy in phun có khuyết
điểm là mực in (ink cartridges) phải thường xuyên thay thế (do hao mực khi in) và mắc
tiền.

Máy in kim (Dot-matrix printer) hiện nay hầu hết được thay thế bởi máy in Laser và máy
in phun do các khuyết điểm về tốc độ in chậm, chất lượng in không cao, nhiều tiếng ồn, …
Tuy nhiên, máy in kim vẫn được sử dụng trong một số trường hợp in nhiều trang liên tục
như: in hoá đơn trong siêu thị, in hoá đơ
n tiền điện, in giấy báo thi đại học, …

c. Máy vẽ: (Graph plotter)

Máy vẽ là một dạng máy in tạo ra các hình chất lượng cao bằng di chuyển các bút mực

trên mặt giấy. Máy in di chuyển bút theo sự
điều khiển của máy tính nên việc in thực hiện
tự động. Các máy vẽ được dùng rộng rãi trong
công tác thiết kế bằng máy tính và đồ hoạ biểu
diễn.

d. Tín hiệu điện: (Electrical signals)

Đôi khi đầu ra từ một hệ thống máy tính có thể
đơn giản là một dãy các tín hiệu điện. Đây là
trường hợp mà máy tính được sử dụng như là
một thiết bị đầu cuối và công việc của nó là gởi
các tín hiệu điện từ xa đến một máy tính chủ.
Hình 15. Máy vẽ

Edited by Duc Long – Feb, 2005 18




4./ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH
-Máy tính là một hệ thống thiết bị xử lý thông tin theo một chương trình định trước (dựa
trên nguyên lý thiết kế máy tính của Von Neumann). Hoạt động của máy tính được điều
khiển bằng chương trình lưu giữ trong bộ nhớ, bộ nhớ được chia thành các ô nhớ có địa
chỉ, việc truy nhập nội dung các ô nhớ được thực hiện thông qua các địa chỉ của nó.

-Tại mỗi thời điểm máy tính th
ực hiện một lệnh rất nhanh tuỳ theo tốc độ xử lý của máy.
Máy tính hiện nay có thể thực hiện hàng chục vạn lệnh đến hàng triệu lệnh trong một
giây.

-Thông tin về một lệnh bao gồm:
Địa chỉ của lệnh trong bộ nhớ
Mã lệnh của thao tác cần thực hiện
Địa chỉ của các ô nhớ liên quan
Địa chỉ của các ô nhớ là cố định nhưng nội dung ghi
ở đó có thể thay đổi trong quá trình
máy tính làm việc.

-Khi xử lý thông tin, máy tính xử lý đồng thời một dãy bit (chứ không xử lý đơn thuần tuần
tự từng bit), Dãy bit như vậy được gọi là từ máy (Word), độ dài từ máy có thể 8 (1Byte),
16 (2Byte), 32 (4Byte), hay 64 (8Byte) phụ thuộc từng máy.





1 word
Lệnh
0 Mã lệnh 1
1 Mã lệnh 2
2 …
3 …
… …

1 ô nhớ
địa chỉ
ô nhớ
Lệnh:
-Địa chỉ

-Mã lệnh
-Địa chỉ lquan
Bộ nhớ
CPU
Program




(RAM)
Hình 16. Sơ đồ hoạt động của máy tính khi thực
hiện một lệnh từ thiết bị nhập

Edited by Duc Long – Feb, 2005 19




Edited by Duc Long – Feb, 2005 20



BÀI ĐỌC THÊM
SỰ RA ĐỜI CỦA MỘT NGUYÊN LÝ LỚN

Khoảng thời gian từ năm 1937 đến năm 1943, nhà toán học Hovard Aiken tại đại học Havard đã cùng một
nhóm kỹ sư của hãng IBM hoàn thành việc chế tạo máy tính điện tử Mark-1. Đó là chiếc máy tính khổng lồ
về kích thước, nặng tới 5 tấn, dùng rơle, được điều khiển bằng chương trình mã bằng các lỗ đục trên giấy
có giá thành 500 nghìn dollar Mỹ. Máy có thể làm phép nhân các số có 23 chữ số trong thời gian 3 giây và
do đó giải dễ dàng các bài toán cho quốc phòng. Mark-1 được sử dụng để tính toán đường đạn cho pháo

binh. Sau này dù có những máy tính tân tiến hơn nhưng Mark-1 vẫn được sử dụng trong Phòng Toán học
tính toán của Đại học Havard cho đến tận năm 1959 trong vai trò đào tạo các chuyên gia thiết kế máy tính.

Một máy tính khác mang tên ENIAC do Eckert và Mauchly thuộc trường Kỹ thuật cao, Đại học Pensylvania
thiết kế. Giống như Mark-1, ENIAC sử dụng trực tiếp dạng biểu diễn thập phân của các số nhưng tốc độ
cao hơn Mark-1 tới 1000 lần vì đã thay các rơle bằng các bóng điện tử. ENIAC đã đạt đến giới hạn của kỹ
thuật thời đương đại với cấu trúc chứa gần hai chục nghìn bóng điện tử. Trước thời điểm đó không hề có
máy nào sử dụng đến 2000 bóng điện tử. Vấn đề hóc búa nhất trong quá trình bảo dưỡng máy là s
ự cố
cháy bóng. Trong vòng một năm, người ta đã phải thay tới 19 nghìn bóng điện từ bị cháy, tức là thay tới
100% số bóng hiện có của máy tính. ENIAC chính là máy tính điện tử tự động vạn năng đầu tiên theo đúng
nghĩa của từ này: sử dụng các linh kiện điện tử, làm việc tự động theo chương trình và giải nhiều lớp bài
toán ứng dụng khác nhau.

Mauchly và Eckert sớm hiểu rằng sức m
ạnh của máy tính thể hiện ở tiềm năng chứa và xử lý lượng thông
tin lớn và do đó các thiết bị điện cơ không thể đảm đương nổi các chức năng như vậy. Tại thời điểm này,
thanh ghi tổng của ENIAC chỉ có thể chứa được những số hệ thập phân dài tối đa 20 chữ số. Điều phiền
toái lớn nhất trong dòng các máy tính chế t
ạo vào thời gian đó kể cả ENIAC là không thể tổ chức được các
lệnh biến thiên. Với các máy tính hiện đại thì ta có thể dễ dàng cài đặt câu lệnh While E do A, chẳng hạn
bằng hợp ngữ, nhưng với ENIAC thì việc cài đặt không dễ chút nào. Vì sao vậy? Vì trong các họ máy thời
đó, dữ liệu và chương trình, tức là dãy lệnh xử lý dữ liệu đó được đặt tại hai vùng riêng biệt. Tóm lại là
chúng ta muốn có các chương trình có khả năng thay đổi trong quá trình thực hiện. Nguyên lý này được gọi
là "Nguyên lý chương trình thay đổi". Ta có thể dễ dàng thực hiện được nguyên lý này nếu chương trình và
dữ liệu được lưu trữ trong cùng một vùng nhớ. Lúc đó ta có thể xem mỗi câu lệnh hoặc mỗi tham biến điều
khiển của một câu lệnh cũng là một đơn vị dữ liệu và do đó dễ dàng thay đổi chúng. Chính vì vậy mà người
ta thường nói về "Nguyên lý chương trình lưu trữ" với ý nghĩa là trước khi thực hiện, chương trình và dữ
liệu phải được lưu trữ đồng thời trong cùng một vùng nhớ của máy tính.

Từ năm 1943 Mauchly và Eckert bắt đầu nghiền ngẫm về ý tưởng cho ra đời một loại máy tính chứa lượng
dữ liệu lớn và hoạt động theo nguyên lý chương trình lưu trữ trước khi ENIAC được khởi công tới hai năm.
Nguyên lý mới này sẽ làm thay
đổi cơ bản thiết kế máy tính và là cơ sở để xây dựng các ngữ trình bậc cao.
Hai ông đề nghị đặt tên cho máy mới là EDVAC (Electronic Discret Variable Automatic Computer) và sử
dụng các đường trễ thuỷ ngân được dùng rộng rãi trong thời chiến, trong các thiết bị định khoảng thời gian
dịch chuyển của các đối tượng chuyển động làm đơn vị lưu trữ trong. Đó là các ống chứa thuỷ ngân dường
như có khả năng tập trung các xung điện, để đến một điều kiện thích hợp thì giải phóng chúng. Một đặc
điểm nữa của máy EDVAC là dùng hệ nhị phân cho biểu diễn dữ liệu do đó đã đơn giản hoá thiết kế, giản
lược đáng kể các sơ đồ của bộ số học. Trong khi Mauchly và Eckert phác thảo thiết kế thì một nhà toán
học lỗi lạc gốc Hung là Von Neumann đã chấp bút mô tả d
ưới dạng tổng quát tư tưởng chương
trình lưu trữ trong bộ nhớ. Bản viết của Neumann dày 101 trang được trình bầy rõ ràng, khúc triết với sức
thuyết phục rất cao. Tuy nhiên, vào ngày 1/6/1945, một thành viên của nhóm là German Goldstein đã vội
vàng phân phát bản báo cáo trên cho hơn 30 chuyên gia dưới tiêu đề "Dự thảo báo cáo về máy tính
EDVAC" trong đó Neumann được giới thiệu như tác giả duy nhất của các nguyên lý mới. Nhờ khả năng
diễn tả kỳ tài c
ủa Neumann, bản báo cáo đã có được sức thuyết phục đáng kể mà thiếu nó sẽ rất khó có thể
tranh thủ được sự ủng hộ của các thành viên Hội đồng cấp cao đối với dự án. Tuy nhiên, việc phân phát
báo cáo quá sớm cũng gây ra cuộc tranh luận dài ngày về bản quyền phát minh nguyên lý chương trình
lưu trữ trên bộ nhớ trong khiến Mauchly và Eckert không thể nhận được quyền phát minh.

Cộng với nhiều lý do khác Mauchly và Eckert đã rời Đại học Pensylvania vào ngày 2 tháng 3 năm 1946 để
lập công ty riêng. Mất hai thành viên đầu đàn, công việc xây dựng EDVAC bị ngừng trệ.

Từ năm 1946 đến năm 1950, Neumann chỉ đạo thiết kế máy tính IAS (lấy tên của Institute for
Advanced Study-Viện nghiên cứu các vấn đề hiện đại). Thành tựu này quả là một cuộc cách mạng
xuất chúng. Lần đầu tiên tư tưởng xử lý song song được thể hiện trong máy tính. Nguyên lý
chương trình lưu trữ được triển khai với nhiều sáng tạo. Neumann đề xuất khái niệm về từ (word)
như một dãy bit được xử lý đồng thời như một đơn nguyên. Máy chứa 20 hình trụ, mỗi cái có dung

lượng 1024 bit.

Đó là lý do vì sao nguyên lý thiết kế máy tính thường được gọi là Nguyên lý Von Neumann.






Hình d. Server Computer
với nhiều ổ đĩa
Hình c. Laptop Computer
và Touchpad
Hình b. Micro Computer Case
Hình a. Mini Computer Case
Hình 17. Hình ảnh một số loại máy tính thông dụng


Edited by Duc Long – Feb, 2005 21




Edited by Duc Long – Feb, 2005 22




BÀI

BIỂU DIỄN THÔNG TIN TRONG MÁY TÍNH

1./ HỆ THỐNG SỐ - CÁCH CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC HỆ THỐNG SỐ
Hệ thống số (number system) là công cụ để biểu diễn lượng. Cùng một lượng sẽ có các
biểu diễn khác nhau trong các hệ thống số khác nhau. Hệ thống số chúng ta dùng trong
cuộc sống hàng ngày là hệ thập phân. Khi ta đếm 1, 2, 3, , 10, hay khi làm phép cộng
9 +1 = 10, thực chất là ta đã thực hiện các phép toán ấy trên hệ thập phân.
Chúng ta sẽ sử dụng hệ thập phân như một phương tiện để xây dựng các hệ thống số
khác. Trong phầ
n này, các số và các phép toán, nếu không có chú thích gì thêm, sẽ
được hiểu là ở trong hệ thập phân
1.1./ HỆ THẬP PHÂN VÀ KHÁI NIỆM CƠ SỐ :

- Hệ thập phân dùng mười ký hiệu từ 0 đến 9 để biểu diễn các số. Mỗi ký hiệu này
được gọi là một chữ số.
- Các chữ số của số trong hệ thập phân chính là các hệ số trong khai triển số đó thành
tổng các luỹ thừa của 10.
Ví du
̣ : Số 315 trong hệ thập phân cần được hiểu là một số có 3 chữ số trong đó
315 = 3 x 10
2
+ 1 x 10
1
+ 5 x 10
0
3 là chữ số hàng trăm, 1 là chữ số hàng chục, 5 là chữ số hàng đơn vị.
Số 1.966 trong hệ thập phân cần được hiểu là một số có 4 chữ số trong đó
1.966 = 1 x 10
0
+ 9 x 10

-1
+ 6 x 10
-2
+ 6 x 10
-3

1 là chữ số hàng đơn vị
9 là chữ số hàng phần chục, 6 là chữ số hàng phần trăm
6 là chữ số hàng phần ngàn.
- Với mối liên hệ này, ta nói 10 là cơ số (base) của hệ thập phân. Vì vậy hệ thập phân
còn được gọi là hệ đếm cơ số 10
1.2./ HỆ ĐẾM CƠ SỐ A :

Tổng quát khái niệm quen thuộc này, chúng ta có một hệ đếm cơ số a ( a là số tự nhiên
lớn hơn 1)
 Phải dùng a chữ số để biểu diễn số.
 Chữ số nhỏ nhất là 0, chữ số lớn nhất là a-1
Định nghĩa
: Biểu diễn của số N trong hệ cơ số a, ký hiệu N
a
, trong đó a là số tự nhiên lớn
hơn 1, là N
a
= b
n
b
n-1
b
1
b

0
b
-1
b
-2
b
-m
nếu và chỉ nếu số N có giá trị bằng :



trong đó b
n
, b
n-1
, , b
1
,b
0
,b
-1
,b
-2
, ,b
-m
là các chữ số trong hệ cơ số a, 0≤ bi ≤ a-1
N=b
n
x a
n

+ b
n-1
x a
n-1
+ + b
1
x a
1
+ b
0
x a
0
+ b
-1
x a
-1
+ b
-2
x a
-2
+ + b
-m
x a
-m
Lưu ý: công thức khai triển là công thức chuyển đổi số N từ hệ cơ số a sang hệ 10.

Hệ đếm cơ số 10
(hệ thập phân) là hệ đếm dùng trong đời sống hàng ngày từ lâu đời.
Chúng ta sẽ xem xét thêm một số hệ đếm thường được dùng trong kỹ thuật máy tính : hệ
nhị phân (hệ đếm cơ số 2), hệ bát phân (hệ đếm cơ số 8), hệ thập lục phân (hệ đếm

cơ số 16)

Edited by Duc Long – Feb, 2005 23



1.3./ HỆ NHỊ PHÂN, BÁT PHÂN VÀ THẬP LỤC PHÂN :

a. Hệ nhị phân (binary)

Hệ nhị phân có cơ số là 2 ( a=2), dùng hai ký hiệu 0 và 1. tương ứng với hai giá trị thập
phân 0 và 1, để biểu diễn số nhị phân. Người ta gọi một chữ số nhị phân là bit, viết tắt
của từ Binary digit
Ví du
̣ : Số nhị phân 10010101 có 8 bit

Ví du
̣ : Sử dụng định nghĩa để tính giá trị của một vài số nhị phân sau :
⌦ 10010101
2
có giá trị bằng :
1 x 2
7
+ 0 x 2
6
+ 0 x 2
5
+ 1 x 2
4
+ 0 x 2

3
+ 1 x 2
2
+0 x 2
1
+ 1 x 2
0
= 128 + 0 + 0 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1
= 149
Vậy : 10010101
2
= 149

⌦ 101110.01
2
có giá trị bằng :
1 x 2
5
+ 0 x 2
4
+ 1 x 2
3
+ 1 x 2
2
+1 x 2
1
+ 0 x 2
0
+0 x 2
-1

+ 1 x 2
-2
= 32 + 0 + 8 + 4 + 1 + 0 + 0 + 0.25
= 46.25
Vậy : 101110.01
2
= 46.25

Chúng ta nhận thấy để biểu diễn cùng một lượng, số nhị phân dùng nhiều chữ số hơn số
trong hệ thập phân. Vì vậy việc đọc và viết số nhị phân khó khăn và dài dòng. Hệ bát
phân và hệ thập lục phân được xây dựng nhằm đáp ứng sự đòi hỏi một phương pháp
biểu diễn ngắn gọn hơn.

b. Hệ bát phân(octal)

Hệ bát phân có cơ số là 8 ( a=8), dùng tám ký hiệu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 tương ứng với
các giá trị thập phân từ 0 đến 7, để biểu diễn số bát phân.

Ví du
̣ : Sử dụng định nghĩa để tính giá trị của một vài số bát phân sau :
⌦ 173
8
có giá trị bằng :
1 x 8
2
+ 7 x 8
1
+ 3 x 8
0
= 64 + 56 + 3

= 123
Vậy : 173
8
= 123

⌦ 10.4
8
có giá trị bằng :
1 x 8
1
+ 0 x 8
0
+ 4 x 8
-1
= 8 + 0 + 0.5
= 8.5
Vậy : 10.4
8
= 8.5

c. Hệ thập lục phân (hexadecimal)

Hệ thập lục phân có cơ số là 16 ( a=16), dùng mười sáu ký hiệu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8,
9, A, B, C, D, E, F tương ứng với các giá trị thập phân từ 0 đến 15, để biểu diễn số thập
lục phân. Chữ số A có giá trị thập phân là 10, chữ số B có giá trị thập phân là 11, chữ số
C có giá trị thập phân là 12, chữ số D có giá trị thập phân là 13, chữ số E có giá trị thập
phân là 14, chữ số F có giá trị thập phân là 15.

Ví du
̣ : Sử dụng định nghĩa để tính giá trị của một vài số thập lục phân sau :

⌦ A4B5
16
có giá trị bằng :
10 x 16
3
+ 4 x 16
2
+ 11 x 16
1
+ 5 x 16
0
= 40960 + 1024 + 176 + 5
= 42165
Vậy : A4B5
16
= 42165
⌦ 10F.C8
16
có giá trị bằng :
1 x 16
2
+ 0 x 16
1
+ 15 x 16
0
+ 12 x 16
-1
+ 8 x 16
-2
= 256 + 0 + 15 + 0.75 + 0.03125

= 271.78125
Vậy : 10F.C8
16
= 271.78125
Một cách khác để chỉ rõ một số trong hệ thập lục phân là ghi chữ h sau số đó. Ví dụ
10F.C8
16
có thể viết là 10F.C8h

1.4./ CÁC QUI TẮC CHUYỂN ĐỔI QUA LẠI GIỮA CÁC SỐ TRONG HỆ THẬP PHÂN,
SỐ NHỊ PHÂN, SỐ BÁT PHÂN VÀ SỐ THẬP LỤC PHÂN :
Sau đây là các qui tắc chuyển đổi qua lại giữa các hệ thống số với nhau:
a. Chuyển đổi số từ hệ thập phân sang hệ đếm cơ số a (nhị phân, bát phân, thập
lục phân) :
Qui tắc 1
: Muốn đổi một số trong hệ thập phân sang số trong hệ đếm cơ số a, ta chuyển
đổi phần nguyên sang phần nguyên và phần lẻ (nhỏ hơn 1) sang phần lẻ trong hệ
đếm cơ số a.

Qui tắc 2
: Muốn đổi một số nguyên trong hệ thập phân sang số trong hệ đếm cơ số a, ta
thực hiện các phép chia liên tiếp cho a cho đến khi thương số bằng 0. Đầu tiên, lấy
số đó chia cho a. Thương số của phép chia trước là số bị chia của phép chia sau. Viết
các số dư của các phép chia theo thứ tự ngược lại, ta được số trong hệ đếm cơ số a

Ví dụ : Đổi số 13 sang số nhị phân Đổi số 271 sang số thập lục phân

13 2 271 16
1 (F) 15
6 2 16 16

0 0
3 2 1 16
1 1
1 2 0

1 0

Vậy : 13 = 1101
2
Vậy : 271 = 10F h


Qui tắc 3
: Muốn đổi phần lẻ của số trong hệ thập phân sang phần lẻ của số trong hệ đếm
cơ số a, ta thực hiện các phép nhân liên tiếp với a cho đến khi phần lẻ của tích số
bằng 0. Đầu tiên lấy phần lẻ của số đó nhân cho a. Phần lẻ của tích số trước là số bị
nhân của phép nhân sau. Viết phần nguyên của các tích số theo thứ tự thuậ
n, ta được
phần lẻ của số trong hệ đếm cơ số a.



Edited by Duc Long – Feb, 2005 24




Edited by Duc Long – Feb, 2005 25

Ví dụ : Đổi số 0.375 sang số nhị phân

Thực hiện phép nhân Kết quả Phần lẻ Phần nguyên
0.375 x 2 0.75 0.75 0
0.75 x 2 1.5 0.5 1
0.5 x 2 1.0 0 1
Vậy : 0.375 = 0.011
2

Ví dụ : Đổi số 13.375 sang số nhị phân
Theo ví dụ trên, ta có : 13 = 1101
2
và 0.375 = 0.011
2
Do đó : 13.375 = 1101.011
2


Ví dụ : Đổi số 0.78125 sang số thập lục phân

Thực hiện phép nhân Kết quả Phần lẻ Phần nguyên
0.78125 x 16 12.50 0.50 12 (C)
0.50 x 16 8.00 0 8

Do đó : 0.78125 = 0.C8 h

b. Chuyển đổi số từ hệ nhị phân sang hệ bát phân và ngược lại :

Qui tắc 4

: Mỗi nhóm ba chữ số nhị phân, tính từ dấu chấm phân cách phần nguyên và
phần lẻ, tương đương với một chữ số bát phân theo bảng sau :

Nhóm ba chữ số nhị phân Chữ số bát phân
000 0
001 1
010 2
011 3
100 4
101 5
110 6
111 7

Ví dụ : Đổi số 1101110.011
2
sang số bát phân
1 101
110 . 011
1 5 6 3
Vậy : 1101110.011
2
= 156.3
8

Ví dụ : Đổi số 475.03
8
sang số nhị phân
4
7 5 . 0 3
100 111 101 000 011

Vậy : 475.03
8
= 100111101.000011
2

c. Chuyển đổi số từ hệ nhị phân sang hệ thập lục phân và ngược lại :

Qui tắc 5
: Mỗi nhóm bốn chữ số nhị phân, tính từ dấu chấm phân cách phần nguyên và
phần lẻ, tương đương với một chữ số thập lục phân theo bảng sau :