BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ 1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 1



BÀI GIẢNG
TIN HỌC CƠ SỞ 1



Chủ biên: PHAN THỊ HÀ










Hà Nội 2013
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

1
CHƢƠNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

GIỚI THIỆU

- 

- 

- 

- 
-  

1.1 THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN
1.1.1 Khái quát
1.1.1.1 Khái niệm thông tin
b/ Khái niệm
i sng hàng ngày, chúng ta tip nhn và s dng nhiu thông ti
li cho chúng ta s hiu bit, giúp chúng ta nhn thn v các hing t nhiên
và xã h c nhng hp lý nhc nhng mc
c sng.
c s cn thit ca thông tin và cm nhc thông tin là gì.
  thông tin thì hu hu lúng túng
bi thông tin là mt khái nim khá trc th hii nhiu dng thc
i ta có th t
c hiu là ni dung cha trong thông báo nhng vào nhn
thc ca mt s 
c th hin bng nhiu hình thn, li nói, hình nh, c ch ; và
các thông báo khác nhau có th mang cùng mt nc tin hc, thông tin
có th c bii trong nhng vc
bii bi các d liu và các d liu này có th c truyc x lý

hoc b phá hy.
Ta có thể lấy một vài ví dụ sau để minh họa
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

2
Thông báo th hii dn ví d  mt mng máy tính b
nhi- Trong thông báo này, thành pht mang
tin, còn s ki liu ca thông tin.
Hoc ví d  c  bnh nhân là 41
o
- Thông tin này có th c th hin
dui dn hoc li nói. D liu  
o
C (nc thông báo bng li nói thì
d liu chính là tín hiu) và thông tin thc thông qua d liu cho thy bnh nhân b st
cao v.v
b/ Phân loại thông tin
Dm liên tn v thi gian ca các tín hiu th hin thông tin,
ta có th chia thông tin làm hai lo
+ Thông tin liên tc:
Là thông tin mà các tín hiu th hin loc
tip nhn liên tc trong min thc biu din bng hàm s có bin s thi
c lp, liên tc.
Ví dụ : Thông tin v mc thu triu cc bin hay thông tin v các tia bc x t
ánh sáng mt tr
+ Thông tin ri rc:
Là thông tin mà các tín hiu th hin loc
tip nhn có giá tr  tng thm ri rc biu dii dãy s.
Ví dụ : Thông tin các v tai nn xng Nguyn Trãi

c/ Đơn vị đo thông tin
ng v ng h 
chi ng hoá m
m 
Trong tin h  nht là Bit (vit tt ca Binary digit-s nh phân) -
biu din vi 2 giá tr 0 và 1, vit tt là b.
 lt nhóm 8 bit trong
bng mã ASCII
i ta còn dùng các bi s c

Tên gọi
Ký hiệu
Giá trị
Byte
B
8 bit
Word
w

KiloByte
KB
1024b=2
10
b
MegaByte
MB
1024Kb=2
10
Kb
GigaByte

GB
1024Mb=2
10
Mb
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

3
TeraByte
TB
1024Gb=2
10
Gb
d/ Mã hoá thông tin rời rạc
Mã hóa thông tin là quá trình bii thông tin t dng biu ding sang mt
dc nhnh. Quá trình bic li cc
gi là phép gii mã.
Ví dụ : Ta có 1 tp qun lý h u ta qun lý bng tên thì s xy ra rt nhiu
ng hp tên b trùng nhau. Nu ta thêm các yu t a ch, ngày sinh,
quê quán v.v thì vic qun lý tr nên rm rà, phc tp mà vn không loi tr c kh
u ta gán cho mi mt sinh viên 1 mã s ID khác nhau thì vic qun lý h
 tr nên thun tiu. T mã s ID, ta có th tìm ra s liu v 
y, quá trình gán mã s ID cho mi h c gi là mã hóa; còn quá
trình da trên mã s  nh thông tin v sinh viên gi là gii mã.















 










g
t
Tín hiệu số
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

4

 thông



trên phim khi


t

1.1.1.2 Xử lý thông tin
a/ Sơ đồ tổng quát của một quá trình xử lý thông tin
Quá trình x lý thông tin chính là s bii nhng d liu vào  dng ri rc thành
u ra  dng chuyên bit phc v cho nhng mnh. Mi quá trình x
lý thông tin cho dù thc hin bng máy tính hay bu phi tuân th theo chu
trình sau:




Mô hình tổng quát quá trình xử lý thông tin
b/ Xử lý thông tin bằng máy tính điện tử (MTĐT)
in t là mt h thng x lý thông tin t ng da trên nguyên tc chung ca
quá trình x lý thông tin. Mc dù kh t xa so vi kh 
tính toán cn khác; tuy nhiên, máy tính s không t a
quynh khi nào phi làm gì mà nó ch có th hoc nh s ch dn ca con
i - ti phi cung c ngay t nh lnh, ch th
 ng d ra.
Tng quát quá trình x lý thông tin trê c tóm t
c hn thc hii lp sn) vào b nh ca máy
tính
+ Máy tính bu x lý, d liu nhp t ng ngoài vào b nh (thông qua thit b
nhp).

(INPUT)


(PROCESSING)

(OUTPUT)
L
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

5
+ Máy tính thc hin thao tác d liu và ghi kt qu trong b nh.
t qu t b nh ra bên ngoài nh các thit b xut (máy in, màn hình)
n t có mt s 
+ T x  tin cy cao
+ Kh  rt ln
+ Tham s v t c tính bng s phép tính thc hin trong mt giây, còn
kh  ng b nh ng Kb,Mb hay Gb.
1.1.1.3 Tin học và các lĩnh vực nghiên cứu của tin học
a/ Tin học là gì ?
Tin hc là mt ngành khoa hc công ngh nghiên c pháp x lý thông tin
mt cách t ng dn k thut mà ch yu hin tn t.
b/ Các lĩnh vực nghiên cứu của tin học :
T y tin hc gm hai khía cnh nghiên cu:
- Khía cnh khoa hc : nghiên cu v  lý thông tin t ng.
- Khía cnh k thut : nhm vào 2 k thut phát trin song song - 



            



c/ Ứng dụng của tin học

             

- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
1.1.2 Biểu diễn thông tin trong máy tính
1.1.2.1 Hệ đếm và logic mệnh đề
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

6
a/ Hệ đếm






Hệ đếm
Cơ số
Ký số và trị tuyệt đối


hân


2
8
10
16
0, 1
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
*/ Hệ đếm thập phân (decimal system)


0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9





 
5246 = 5 x 10
3
+ 2 x 10
2
+ 4 x 10
1
+ 6 x 10
0

= 5 x 1000 + 2 x 100 + 4 x 10 + 6 x 1


Vì 5246 = 5000 + 200 + 40 + 6




10
0
= 1 10
1
= 10 10
2
= 100 10
3
= 1000 10
4
= 10000

value).

trong k
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

7
 254.68 = 2x10
2
+ 5x10
1
+ 4x10
0

+ 6x10
-1
+ 8x10
-2

= 200+50+4+
10
6
+
100
8


-1.

n


(b)
= a
n
a
n-1
a
n-2

1
a
0
a

-1
a
-2

-m
trong 
N
(b)
= a
n
.b
n
+ a
n-1
.b
n-1
+ a
n-2
.b
n-2

1
b
1
+ a
0
.b
0
+ a
-1

.b
-1
+ a
-2.
b
-2

-m
.b
-m
Hay


*/ Hệ đếm nhị phân (binary number system)


- 
 


 
(2)


 1 1 0 1 1 1
 4 3 2 1 0 -1 -2
 2
4
2
3

2
2
2
1
2
0
2
-1
2
-2
 16 8 4 2 1 0.5 0.25

11101.11
(2)
= 1x16 + 1x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 + 1x0.5 + 1x0.25 = 29.75
(10)


10101
(2)
= 1x2
4
+ 0x2
3
+ 1x2
2
+ 0x2
1
+ 1x2
0

= 8 + 0 + 4 + 0 + 1 = 13
(10)

*/ Hệ đếm La mã



N
(b)
=
i
n
mi
i
ba




PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

8
I = 1 V = 5 X = 10 L = 50 C = 100 D = 500 M = 1000

- 

 III = 3 x 1 = 3; XX = 2 x 10 = 20; MMMM = 4000,
- 


 IV = 5 -1 = 4; IX = 10 - 1 = 9; CD = 500 - 100 = 400; CM = 1000 - 100 = 900
- 

 XI = 10 + 1 = 11; DCC = 500 + 100 + 100 = 700

- 


6
. Nh



*/ Hệ đếm bát phân (octal number system)


 

 235 . 64
(B)
= 2x8
2
+ 3x8
1
+ 5x8
0
+ 6x8
-1
+ 4x8
-2

= 157.8125
(10)

*/ Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system)

4

-


Ví d 34F5C
(16)
= 3X16
4
+ 4x16
3
+ 15x16
2
+ 5x16
1
+ 12x16
0
= 216294
(10)


 

PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

9
Hệ 10
Hệ 2
Hệ 8
Hệ 16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111

1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
00
01
02
03
04
05
06
07
10
11
12
13
14
15
16
17
0
1
2
3
4
5

6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
* Chuyển đổi số giữa các hệ đếm
Chuyn mt s t h  L=10 sang h  H:




Gi s ta có mt s có phn thp phân b=k+d trong h  n nguyên
c du phy và d là phn thp phân sau du phy. Ta s chuyi riêng tng phn theo
quy tc sau:
- Vi phn nguyên: Ly k chia liên ti bng 0, phép chia
th i có s  s trong h  -1 bn-2 b0
là phn nguyên ca s b trong h  H.
- Vi phn thp phân: Ly phn thp phân ca d nhân liên tip vn khi kt
qu phép nhân không còn phn thp phân ho chính xác ta cn, mi ln
nhân ta ly phn nguyên ca kt qu là cj là ch s trong h  H, j = 1,2, ,m. Khi
 . c1 c2 cm chính là phn thp phân ca s nh phân c
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

10

là sau mi ln nhân ta ch ly phn th nhân tip vi H, phn nguyên  
c hiu là phn bên trái du chm thp phân).
Ví d: Cho s thp phân 14.125 tìm s nh ng.
Ta có k = 14, d = 0.125
Chuyi phn nguyên 14
Chia 2 
14 0
7
3 1
1 1
0
Chuyi phn thp phân 0.125
Nhân 2 Phn nguyên
0.125
0.25 0
0.5 0
1 1
Vy 14.125=1110.001
Chuyi 0.2 sang h nh phân:
Nhân 2 Phn nguyên
0.2
0.4 0
0.8 0
1
1
. . .
Ta thy rng s 0.2 trong h  2 là mt s thp phân vô hn tun hoàn
0.210=0.(0011)2
Chuyển từ hệ bất kỳ sang hệ thập phân
Gi s ta có biu din s  H là

B= bn bn-1 bn-2 b1 b0 .c1 c2 cn cm
i h  10 nên ta có th chuyi trc tip theo công thc sau:
B= b
n
xH
n
+ b
n-1
xH
n-1
+ b
n-2
xH
n-2
+ b
1
xH + b
0
+ c
1
xH
-1
+ c
2
xH
-2
+ + c
m
xH
-m

(Ta hoàn toàn có th áp dng quy ty phy ph
tìm biu din ca B trong h thp phân)
Chuyển từ hệ nhị phân sang bát phân (hoặc thập lục phân)
Qui tc: Nhóm các Bit thành tng nhóm 3 Bit (4 Bit - cho h thp lc phân) bu t Bit
ngoài cùng bên phi, tính giá tr s hc hc quy lut giá tr v trí riêng cho tng nhóm 3 (hay
4) Bit, vit các giá tr này lin nhau.
Ví d cho s nh phân 11110101 chuyn s này sang dng bát phân và thp lc phân.
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

11
(11 110 101) -> 365 trong h bát phân là s 365
(1111 0101) -> 15 5 -> F5 trong h thp lc phân là s F5
Khi cn chuyc li chúng ta làm 
Chuyển đổi hệ thống số dựa trên hệ 8 và hệ 16



101110110101
(2)
= ?
(10)

2997
(10)
= ?
(12)









Thông qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển đổi hệ 2 sang hệ 10

 trên tương ứng rồi
cộng lại .

(2)
= ?
(10)

 


8
3



8
2


8
1

8
0

2
2

2
1

2
0

2
2

2
1

2
0

2
2

2
1

2

0

2
2

2
1

2
0

1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1

5


6

6


5


Chú ý: 5 = 1x2
2
+ 0x2
1
+ 1x2
0
và 6 = 1x2
2
+ 1x2
1
+ 0x2
0


101110110101
(2)
= 5x8
3
+ 6x8
2
+ 6x8
1
+ 5x8
0

= 5x512 + 6x64 + 6x8 + 5x1 = 2997
(10)




PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

12



16
2



16

1



16

0


2

3
2
2
2
1
2
0
2
3
2
2
2
1
2
0
2
3
2
2
2
1
2
0
1
0
1
1
1
0
1

1
0
1
0
1

11



11



5


Chú ý: 11 = 1x2
3
+ 0x2
2
+ 1x2
1
+ 1x2
0
và 5 = 0x2
3
+ 1x2
2
+ 0x2

1
+ 1x2
0

 
101110110101
(2)
= 11x16
2
+ 11x16
1
+ 5x16
0
= 11x256 + 11x16 +5x1 = 2997
(10)

Thông qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển hệ 10 sang hệ 2

phép c
 2997
(10)
= ?
(2)



Ta có:

Suy ra:
2997
(10)
= 101 110 110 101
(2)






Ta có : 2997
(10)
= BB5
(16)

8
2997
8
5
6
0
374
46

6
5
5

8
8
5

2
+ 0
x
2
1
+ 1x2
0
= 101
(2)

6

2
+ 1x2
1
+ 0x2
0
= 110
(2)
B

2997
16
16
16
11

11
11
0
5
B
5
6
187
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

13

3
+ 0x2
2
+ 1x2
1
+ 1x2
0


3
+ 1x2
2
+ 0x2
1
+ 1x2
0


Suy ra: 2997
(10)
= BB6
(16)
= 1011 1011 0101
(2)
Chuyển hệ 8 sang hệ 16 và ngƣợc lại:
c

 5665
(8)
= ?
(16)


Bƣớc 1: Chuyển hệ 8 thành hệ 2: biểu thị từng trị số trong hệ 8 thành từng nhóm 3 số
và ghép các nhóm đó lại.

2
+ 0x2
1
+ 1x2
0


2
+ 1x2
1
+ 0x2
0



(8)
= 101 110 110 101
(2)
Bƣớc 2: Chia dãy số hệ 2 vừa có đƣợc thành các bộ 4 số và chuyển các bộ đó sang hệ
16
5665
(8)
= 101 110 110 101
(2)
= 1011 1011 0101
(2)
Vì: 1011
(2)
= 1x2
3
+ 0x2
2
+ 1x2
1
+ 1x2
0
= 8 + 0 + 2 + 1 = 11 = B
(16)

0101
(2)
= 0x2
3

+ 1x2
2
+ 0x2
1
+ 1x2
0
= 0 + 4 + 0 + 1 = 5
(16)
Nên:



(8)
= BB5
(16)


b/ Số học nhị phân


X
Y
X + Y
X * Y
0
0
0
0
0
1

1
0
1
0 1 0
1
1
10
1
1011 1011 1010
B B 5
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

14
Ghi chú: V- không) chính là

 ta viết phần lẻ và nhớ
phần lớn hơn sang bên trái cạnh nó.
  0101 + 1100 = ?
`


 


 

010
011

Ghi chú: 0  1 = -
 




 
n

 1011x2
3
= 1011000
 
n

 
 100111110:2
3
= 100111.110
tng 
tng 
101 tng 
10
11

110
10
010
-10
00
-
tng 
tng 
0101 
+ 1100 

10001 
0110 (A)  
x 1011 (B) 

0110 - 
0110 
0000 - 
0110

1000010 
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

15
c/ Mệnh đề logic

 0.
Qui tắc: TRUE = NOT FALSE và FALSE = NOT TRUE



x
y
x AND y
x OR y
TRUE
TRUE
TRUE
TRUE
TRUE
FALSE
FALSE
TRUE
FALSE
TRUE
FALSE
TRUE
FALSE
FALSE
FALSE
FALSE








1.1.2.2 Biểu diễn dữ liệu


a/ Biểu diễn số nguyên

* Số nguyên không dấu là số không có bit dấu như 1 byte = 8 bit, có thể biểu diễn 2
6


* Số nguyên có dấu thể hiện trong máy tính ở dạng nhị phân là số dùng 1 bit làm bít



2 bytes = 16 bit 15    4 3 2 1 0
4 bytes = 32 bit 31
èn
Ct
1

Ct
2



Ct
1
Ct
2



+ : óng (on)

- 
èn sáng = [ct1+] AND [ct2+]
èn sáng = [ct1+] OR [ct2+]
-] OR [ct2-]
-] AND [ct2-]
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

16


15
- 1
-2
15


-  , dãy

 N = 0101 = 5
(!0)


-  -

 N = 0101 = 5
(10)

 1010
+ 0001

b/ Biểu diễn số thực



 
phân
 

 499,000,000 = 499 x 10
6
= 49.9 x10
7
= 0.499 x 10
9
= 0.499E + 09
0.000 123 = 123 x 10
-6
= 1.23 x 10
-4
= 0.123 x 10
-3
= 0.123E  03



- -
- 
- -)


X =  m . b
e
=  m E e
: 1011 = -5
(10)
= - N

PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

17


- 



S
C
m



7
-



-

64
-
63
-
62
.

-
2
-
1
0
1
.

6
2
6
3

C
0
1
2 .

6
2
6
3
6

4
6
5
.

1
26
1
27
 A = -419.8125
(10)
= -110100011.1101
(2)
= -0.1101000111101 x 2
9


C = 9 + 64 = 73 = 1001001
(2)


  


1
1
0
0
1
0

0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
…
0
0
c/ Biểu diễn ký tự




- Hệ thập phân mã nhị phân BCD (Binary Coded Decima) dùng 6 bit.
- Hệ thập phân mã nhị phân mở rộng EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal

- Hệ chuyển đổi thông tin theo mã chuẩn của Mỹ ASCII (American Standard Code for



1 bit

7 bit

24 bit



PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

18



0 : NUL 
1 - 31 : 
32 - 47 : - . /
48 - 57 : 
58 - 64 : 
65 - 90 : 
91 - 96 : \ ] _ `
97 - 122 : 
123 - 127 : 
 


- 

 



16
y



Mã thập phân
Kí tự





8192-12287
12288-16383
16384-59391

          
Ethiopi, Dvanagari, bengali, Gurmukhi, Gujarati,Orya,
Tamil. T





PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

19
59392-65024
65025-65036














- 
- 
- `), ngã (~),  ?), 
1.2 CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG MÁY TÍNH
1.2.1 Nguyên lý thiết kế cơ bản
1.2.1.1 Nguyên lý Turing
Alan Mathison Turing (1912 - 


- 

- 

-  
 ghi






K Y H I E U
TAPE
READ/WRITE HEAD (moves in both directions)
h q
0
. q
1
q
3
q
2



FINITE CONTROL
Hình 2.1 

PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

20



so








1.2.1.2 Nguyên lý Von Neumann
- 

  thiết kế logic của
máy tính điện tử . 
- Máy tính có thể hoạt động theo một chương trình đã được lưu trữ.

trình 

c bìa


- Bộ nhớ được địa chỉ hóa
 

- Bộ đếm của chương trình
     
 







PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

21
1.2.2 Quá trình xử lý thông tin



- 
- Nhận thông tin (Receive input):      


- Xử lý thông tin (process information): 

- Xuất thông tin (produce output) : 
     


- Lưu trữ thông tin (store information): 



- Thiết bị nhập (input device) : 
 

- Thiết vị xử lý - 



- Thiết bị xuất (Output) 


Máy tính là công cụ xử lý thông tin

PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

22
- Thiết bị lưu trữ (storage devices)        


ích



Quá trình xử lý thông tin trên máy tính
1.2.3 Cấu trúc tổng quát của MTĐT


- 
ng.
- 

- 

- 
1.2.3.1 Phần cứng (Hardware)



sau:
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

23



Sơ đồ cấu trúc phần cứng













Sơ đồ cấu trúc phần cứng
a/ Bộ xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit)
- 







-PC thì doanh
 



- 



ng
CPU
n 


tính toán
Các thanh ghi

Nhập
+ Bàn phím

+ Máy quét


Xuất
+ Màn hình
+ Máy in





(MainBoard)
PTIT
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT

24

thanh ghi.
· Khối điều khiển (CU: Control Unit) là trung tâm điều hành máy tính. Nó có 


· Khối tính toán số học và logic (ALU: Arithmetic-Logic Unit) bao gồm các thiết bị 
 



thông tin trong máy tính.

 

Core i7  GHz, 3,73 GHz 
Các thông số quan trọng của CPU:
1- 

-
2- 

có là: 32 KB, 64 KB, 128 KB, 256 KB, 512 KB.

3- 
t
        
/ 1066
4-  

và 2.9 v.


       
                 m


ng
PTIT