Bài giảng Tin học đại cương - Chương 1: Cơ bản về tin học

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
Chương 1: Cơ bản về tin học



1


Nội dung
1. Tổng quan về máy tính
•
•
•
•
•

Giới thiệu
Thông tin- Biểu diễn và xử lý thông tin
Các hệ đếm
Cấu tạo chung của MTĐT
Tổng quan về hệ điều hành

2. Tổng quan về mạng máy tính
•
•
•
•
•

Cơ sở của mạng
Phương thức truyền thông trên mạng

Internet
Email trên Internet
World WideWeb

3. Tổng quan về việc giải quyết bài toán trên máy tính
•
•
•
•
•

Khái niệm về vấn đề và bài toán
Các bước giải quyết bài toán bằng máy tính
Thuật toán và thuật giải
Biểu diễn thuật toán và thuật giải
Một số bài toán thường gặp



2


1.1. Giới thiệu
Tin học:
– Là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp,
các quá trình xử lý thông tin một cách tự động trên các phương
tiện kỹ thuật (chủ yếu là máy tính điện tử).
Phần cứng (hardware)
– Là những thiết bị vật lý về mặt cơ khí, điện tử (như vi mạch,
dây nối, bộ nhớ…v.v) cấu tạo lên máy tính.

– Phần cứng xử lý thông tin ở mức cơ bản nhất là mức tín hiệu
nhị phân (0 | 1)
Phần mềm (software)
– Là các chương trình điều khiển hoạt động của phần cứng máy
vi tính.
– Phần mềm chỉ đạo việc xử lý dữ liệu.



3


Thông tin – Biểu diễn và xử lý thông tin
Thông tin (Information):
– Là một khái niệm trừu tượng, bao gồm những dữ kiện về đối
tượng tại một thời điểm cụ thể. Thông tin giúp con người nhận
biết, hiểu và có sự đánh giá của bản thân về đối tượng.
Dữ liệu (Data):
– Là Thông tin đã được mã hoá theo một quy tắc nào đó. Máy tính
chỉ xử lý được dữ liệu đã mã hoá ở dạng nhị phân (các bit 0, 1).
– Đơn vị đo dữ liệu:
• Bit
• Byte: 1 Byte=8 Bits
• KB: 1 KB= 1024 Bytes
• MB: 1 MB= 1024 KB
• GB: 1GB= 1024 MB
• TB: 1MB= 1024 GB
• PB: 1PB = 1024 TB

4


Thông tin – Biểu diễn và xử lý thông tin
Mã hoá thông tin trong máy tính
– Muốn máy tính lưu trữ, xử lý được thông tin, thông tin phải
được biến đổi thành các tín hiệu điện, các tín hiệu điện này
tương ứng với 2 trạng thái 0 và 1 (đóng mạch/hở mạch). Các
biến đổi như vậy gọi là mã hoá thông tin.
– Mã hóa thông tin ở dạng văn bản đơn giản (các ký tự) người ta
dùng bảng mã ASCII gồm 256 (= 28) ký tự đánh số từ 0 – 255.
Mỗi ký tự theo bảng mã ASCII tương ứng với 1 Byte trong bộ
nhớ máy tính.
– Trong bộ mã Unicode người ta dùng 2 hoặc 3 byte để mã hoá 1
ký tự

→

Bộ mã Unicode có thể biểu được các ký tự của mọi ngôn
ngữ trên thế giới.



5


Các hệ đếm
• Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu (các chữ số cơ bản) để biểu diễn
các số và xác định giá trị của các biểu diễn số.

• Ví dụ:
• Hệ thập phân (cơ số 10, decimal)
• Hệ nhị phân (cơ số 2, binary)
• Hệ bát phân (cơ số 8, octal)
• Hệ thập lục phân (cơ số 16, hexadecimal)



6


Chuyển từ cơ số 2 sang cơ số 10
(anan-1…a0)2 = an.2n + an-1.2n-1 +…+ a0.20
Ví dụ:
• 0B = 0; 10B = 2
• 1001B = 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 9



7


Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2
D = số cần chuyển
Chia D (chia nguyên) liên tục cho 2
cho tới khi kết quả phép chia = 0.
Lấy phần dư các lần chia viết theo
thứ tự ngược lại.

• Kết quả: 1011

8


Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2 (tt)
Phần nguyên
– Chia liên tiếp cho 2.
– Viết phần dư theo chiều ngược lại.
Phần thập phân
– X = phần thập phân.
– Nhân X với 2 → kết quả:
• Phần nguyên (0,1)
• Phần thập phân
– Lặp lại từ bước đầu, đến khi muốn
dừng hoặc kết quả=0.
– Viết các phần nguyên theo đúng
thứ tự được kết quả.


9


Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 10
Từ hệ 10 → hệ 16
–Thực hiện chia liên tiếp cho 16.
–Lấy phần dư viết ngược lại.
Từ hệ 16 → hệ 10
• (anan-1…a0)H= an.16n + an-1.16n-1 +…+ a0.160

10


Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 2
Một chữ số hệ 16
tương đương 4 BIT
của hệ Nhị phân
– 1H = 0001B
– FH = 1111B
Xem bảng chuyển đổi các hệ



11


Đổi hệ 16 sang hệ 2
• Căn cứ vào bảng chuyển đổi, thay thế 1 chữ
số của số hệ 16 bằng 4 bit nhị phân.

Ví dụ:
– CH = 1100B
– 7H = 0111B
→ C7H = 1100 0111B

12


Đổi hệ 2 sang hệ 16
Nhóm 4 bit một từ phải sang trái rồi căn cứ
vào bảng chuyển đổi, thay thế bằng chữ số
tương ứng trong hệ 16.
Ví dụ:
1111100B
= 0111 1100B
= 7CH



13


Bài tập
Diễn giải vì sao có những kết quả chuyển đổi dưới
đây:
11910 → 011101112 → 77h
23110 → 111001112 → E7h
9910 → 011000112 → 63h
21310 → 110101012 → D5h
16810 → 101010002 → A8h
17310 → 101011012 → ADh
13710 → 100010012 → 89h

14


Bài tập (tt)
Hãy đổi các số sau sang hệ nhị phân và hệ hex
• 245.687510
• 321.12358
• 426.37510
Hãy đổi các số sau sang hệ thập phân
• 216.3516
• A2.616
• 4F6A.1E16
• 101110110.1010112



15


Lịch sử phát triển của máy tính
• Các thế hệ máy tính
– 1945 – 1954, Thế hệ số 1 (first generation)
• Bóng đèn chân không (vacuum tube)
• Bìa đục lỗ
• ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây.
– 1955-1964, Thế hệ số 2
• Transitor
• Intel transitor processor
– 1965-1974, Thế hệ số 3
• Mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC)

– 1975 - nay, Thế hệ 4
• LSI (Large Scale Integration), VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra
LSI).


16


Lịch sử phát triển của máy tính
 Một số mốc lịch sử quan trọng
– Trước công nguyên: Bàn tính gảy ở Trung Quốc.
– 1642: Bàn tính cơ của Pascal (phép + và - ).

– 1670: Bàn tính cơ học của Leibniz (các phép tính thông dụng)
– 1842: Máy tính có thể lập trình được của Charles Babbage.
– 1890: Herman Hollerith thiết kế hệ thống có thể lưu thông tin trên bìa đục lỗ đọc
ra bằng tế bào quang điện, thành lập công ty IBM.
– 1946: Máy ENIAC của Mỹ giá 500.000$ với 18000 bóng đèn điện tử.
– 1958: Máy tính đầu tiên sử dụng công nghệ bóng bán dẫn transistor (IBM
7090).
– 1964: Máy tính đầu tiên sử dụng IC (IBM 360).
– 1976: Hãng DEC giới thiệu máy VAX 11/780.

– 1981: IBM giới thiệu máy vi tính PC.



17

Phân loại máy tính
Microcomputer/Personal
Computer (PC)
Minicomputer
– Nhanh hơn PC 3-10 lần

Mainframe

– Nhanh hơn PC 10-40 lần

PC

Mini

Supercomputer

– Nhanh hơn PC 50-1.500 lần
– Phục vụ nghiên cứu là chính
– VD:Earth

Simulator (NEC,
5104 CPUs, 35.600 GF).

Laptop Computer.
Handheld Computer: Pocket PC,Palm,
Mobile devices.



Super

Laptop

Mainframe

Handheld

18


Cấu tạo chung của MTĐT
Screen

Floppy disk
Monitor
Optical Disk

Case

Key board



Mouse

19


Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
 CPU (1)

 Bộ nhớ RAM (2)
 Card mở rộng
–
–
–
–

Sound Card (3)
Modem Card (4)
Video Card (5)
NIC (6)

6

1
7
2

 Cổng
kết nối
ngoại vi
(7)

3



4

5

20


Cấu tạo chung của MTĐT (tt)

Lá tản
nhiệt

Khe cắm cáp dữ liệu

Khe cắm Card
mở rộng

Khe cắm
RAM

Đế cắm
CPU

Cổng ngoại vi chuột, bàn
phím

Cổng ngoại
vi nối tiếp
Jack cắm
màn hình

21


Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Bộ xử lý trung tâm (CPU)
– Đơn vị điều khiển (CU – Control Unit)
– Bộ số học & Logic (ALU – Arithmetic Logic Unit)
– Bộ nhớ (Memory)
Input Devices (các thiết bị vào)
– Keyboard, Mouse, Scanner, Microphone…v.v.
Output Devices (các thiết bị ra)
– Monitor, Printer, Speaker, Projector….v.v.



22


Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
CPU – Central Processing Unit
– Control Unit : Thực hiện 4 thao tác cơ bản.
•
•
•
•

Fetch: Nạp chỉ thị (Instruction) hoặc dữ liệu từ bộ nhớ.
Decode: Giải mã chỉ thị thành lệnh.
Execute: Thực thi lệnh.
Store: Lưu kết quả của lệnh vừa thực thi vào bộ nhớ.

– Arithmetic Logic Unit
• Phép toán số học: + - x ÷
• Phép toán so sánh: < > =
• Phép toán luận lý:
and, or,



not

23


Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Chu kỳ máy (Machine Cycle)
– Instruction time: (1) và (2)
– Execution time: (3) và (4)
Cách tính tốc độ CPU
– Tốc độ của CPU được tính bằng
số triệu lệnh xử lý được trong 1
giây
– Đơn vị đo tốc độ CPU là MIPS
(Millions of Instructions Per
Second)



24

Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
CPU không sử dụng kỹ thuật Pipelining

CPU sử dụng kỹ thuật Pipelining



25