Bài giảng Tin học đại cương: Chương 1 - Đặng Xuân Hà

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

Ch 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính
1.

Tin học đại cương

2.

(Ch1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính)
nh)

3.
4.

Đặng Xuân Hà

5.

Department of Software Engineering,
Faculty of Information Technology,
Hanoi Agricultural University.
Web: />Email: dxha at hau1.edu.vn; dangxuanha at gmail.com

6.

Thông tin và tin học
Lịch sử máy tính
Phân loại máy tính

Các hệ đếm
Biểu diễn thông tin trong máy tính
Đại số logic

1. Thông tin và tin học
„

KHMT, Tin học, CNTT?

Dữ liệu (data/raw data): các sự kiện không có cấu
trúc, không có ý nghĩa rõ ràng, chưa mang lại hiểu
biết về đối tượng

„ KHMT = Computer Science
„ “The
study
computer
technology,
including
Nghiên
cứuof
công
nghệ máy
tính, bao gồm
phần

… Con

số (number)
… Chữ/ký tự (text/character)

… Hình ảnh (image)
„
„

[1]
cứng và phần
máy tính.
hardware
and mềm
software.”

„ Tin học = Information Science (Informatics)
„ “...
gathering,
manipulation,
Nghiên
cứu quá
trình thu thập,classification,
lưu trữ, xử lý dữ

Thông tin (information): dữ liệu sau khi được xử lý,
mang lại hiểu biết về đối tượng (ý nghĩa của dữ liệu)
Tin học (Informatics/Information Science)

[1]
liệu/thôngand
tin dưới
sự trợ
của máy
tính.

storage,
retrieval
of giúp
recorded
knowledge.”

„ CNTT = Information Technology

… Ngành

khoa học nghiên cứu các vấn đề thu thập, lưu trữ
và xử lý dữ liệu để có được thông tin mong muốn bằng
máy tính.

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

„ “Processing
information
computer.” [2]
Xử lý thông tin
bằng máy by
tính.
Theo: 1. The American Heritage® Dictionary of the English Language
2.
Computer Desktop Encyclopedia
Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy
26/02/2007

2. Lịch sử máy tính

Những nguyên lý hoạt động và xây dựng các
hệ xử lý thông tin (phần cứng, phần mềm)
„ Ứng dụng máy tính vào giải quyết các bài toán
thực tế
„ Tại ĐH NN 1:
/>
„

„

„

5

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

1937, Turing, khái niệm về các
con số tính toán và máy Turing.
1943-1946, ENIAC
… Máy

tính điện tử đa chức năng đầu
tiên chế tạo bởi J.Mauchly &
J.Presper Eckert.

„

„

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

4

tính

3

Học IT là học gì?

26/02/2007

2

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

1945, John Von Neumann đưa ra
khái niệm về chương trình được
lưu trữ.
1952, Neumann IAS parallel-bit
machine.

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

6

1


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

3. Phân loại máy tính
„

1945 – 1954, thế hệ 1 (first generation)

„

đèn chân không (vacuum tube)
… Bìa đục lỗ
… ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây.
„

…

Mainframe

„

Minicomputer

„

Microcomputer / Personal
Computer (PC)

… Transitor

„

1965-1974, thế hệ 3
… Mạch

„

…

transitor processor

…

tích hợp (Integrated Circuit – IC)

…

1975-nay, thế hệ 4

„

… LSI

(Large Scale Integration)
… VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra LSI)

26/02/2007

„

7

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Nhanh hơn PC 50-1.500 lần
Phục vụ nghiên cứu là chính

„

…

1955-1964, thế hệ 2
… Intel

Supercomputer
…

… Bóng

Nhanh hơn PC 10-40 lần
Nhanh hơn PC 3-10 lần

Desktop
Laptop

Handheld Computer

Micro-controller
8

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

IBM Blue Gene/L

www.Top500.org

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

9

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

4. Hệ đếm

4.1. Khái niệm

Khái niệm
„ Hệ đếm cơ số 10
„ Hệ đếm cơ số bất kỳ
„ Hệ đếm cơ số 2
„ Hệ đếm cơ số 16

„

Hệ đếm (numeral system): Hệ thống cho phép
biểu diễn số (number)
„ Một hệ đếm bất kỳ được xác định bởi:

„

… Tập
„

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

11

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

ký hiệu được sử dụng.

Số lượng ký hiệu được gọi là cơ số của hệ đếm (base
hay radix)

… Quy

26/02/2007

10

tắc kết hợp các ký hiệu để biểu diễn con số

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

12

2


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

4.2. Hệ đếm cơ số 10 (Decimal system)
„
„

4.3. Hệ đếm cơ số a bất kỳ

Cơ số 10
… 10

Sử dụng a ký hiệu để biểu diễn
„ Ký hiệu có giá trị nhỏ nhất là ‘0’
„ Ký hiệu có giá trị lớn nhất là a-1
„ Giá trị của chữ số thứ n bằng số đó nhân với
giá trị của vị trí
„

ký hiệu: 0,1,2,…,9

anan-1…a0 = an.10n + an-1.10n-1 +…+ a0.100
… 123

= 1.102 + 2.101 +3.100
… 123,45 = 1.102 + 2.101 +3.100 + 4.10-1 + 5.10-2

„

26/02/2007

Khi viết, có thể thêm ký hiệu cơ số hoặc
không:

… Giá

trị của vị trí = an
… n = vị trí, chữ số đầu tiên có vị trí là n-1
… Phần thập phân được đánh số âm

… 496
… 49610
… 496D
Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

13

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

4.4. Hệ đếm cơ số 2 (Binary system)

Chuyển số nguyên từ hệ 10 sang hệ 2

Sử dụng 2 ký hiệu 0 và 1
„ Binary (nhị phân)
„ Biểu diễn thông tin trong máy tính

„

„

„

… Việc

đối xử các linh kiện điện tử như là có hai
trạng thái khá đơn giản:
„
„

„

Đóng hoặc mở (công tắc)
Tích điện hoặc không tích điện (tụ điện)

14

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

Chữ số nhị phân = BIT (Binary digiT)
„ Viết: 10012 hoặc 1001B

„

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

15

Chuyển số thực từ hệ 10 sang hệ 2
„

(anan-1…a0)B = an.2n + an-1.2n-1 +…+ a0.20
„ Ví dụ:
„

… Chia

„

liên tiếp cho 2
theo chiều ngược lại

… 0B

Phần thập phân
…X

16

Chuyển số từ hệ 2 sang hệ 10

Phần nguyên
… Viết

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

= 0; 10B = 2
= 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 9

… 1001B

= phần thập phân
X với 2, kết quả gồm 2 phần:

… Nhân
„
„

Phần nguyên
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
26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

17

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

18

3


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

4.4.4. Các phép toán trên hệ 2

Cộng hai số nhị phân

Phép cộng (addition)
„ Số âm (số bù hai) – 2’s complement
„ Phép trừ (subtraction)
„ Phép nhân (multiplication)
„ Phép chia (division)

„

Cộng có nhớ các cặp số
cùng vị trí từ phải sang
trái
„ Bảng cộng
„ Ví dụ

„

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

… 1010

19

Số bù hai (số âm)

„

26/02/2007

+ 1111 = 11001

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

20

Trừ hai số nhị phân B1 – B2

Số bù một

B2 + bù hai của B2 = 0 (lấy số chữ số = số
chữ số của B2)
„ Có thể coi bù hai của B2 là số đối của B2
„ B1 – B2 = B1 + bù hai của B2
„

… Đảo

tất cả các bit của một số nhị phân ta được số
bù một của nó

Lấy số bù một cộng 1 ta được số bù hai của
số nhị phân ban đầu
„ Ví dụ
„

…B

= 1001
một của B: 0110
… Bù hai của B: 0111
… Bù

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

21

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

1010 - 0101

Nhân hai số nhị phân

Bù một của 0101: 1010
„ Bù hai của 0101 = 1010 + 1 = 1011
„ 1010 – 0101 = 1010 + 1011 = 0101
(chỉ lấy 4 bit kết quả)

„

Nhân từ phải qua trái
theo cách thông thường

„ Bảng nhân
„ Ví dụ

„

… 1011

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

22

23

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

x 101 = 110111

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

24

4


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Chia hai số nhị phân
„

4.5. Hệ đếm cơ số 16 (Hexadecimal)

Nguyên lý

„

… Giống

như chia số
thập phân

„

… A,B,C,D,E,F

„

= 1 dư 10
… Hạ 0 xuống
100:101 = 0 dư 100
… Hạ 1 xuống
1001:101 = 1 dư 100

AH = 10
FH = 15
„ 10H = 16
„

25

26/02/2007

Từ hệ 10 Æ hệ 16

„

hiện chia liên tiếp cho 16
… Lấy phần dư viết ngược lại
an.16n + an-1.16n-1 +…+ a0.160

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Một chữ số hệ 16
tương đương 4 BIT
của hệ hai
= 0001B
… FH = 1111B

„

26/02/2007

27

Xem bảng chuyển
đổi các hệ

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Hệ 16 Æ hệ 2

Hệ 2 Æ hệ 16

Căn cứ vào bảng chuyển đổi, lần lượt thay
thế 1 chữ số của số hệ 16 bằng 4 bit nhị phân
„ Ví dụ:

„

„

… AH

= 1010B
… 7H = 0111B
Æ A7H = 1010 0111B

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26

… 1H

Từ hệ 16 Æ hệ 10
… (anan-1…a0)H=

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

4.5.2. Chuyển đổi hệ 16 và hệ 2

… Thực

„

1AFH hoặc 1AF16 hoặc 1AFH

„

4.5.1. Chuyển đổi hệ 16 và hệ 10
„

Khi viết, thêm ký hiệu cơ số
… Vd:

… 111:101

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Sử dụng 16 ký hiệu:
… 0..9

Ví dụ: 11101 chia
101

26/02/2007

26/02/2007

29

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

28

Căn cứ vào bảng chuyển đổi
„ Nhóm 4 bit một từ phải sang trái rồi thay thế
bằng chữ số tương ứng trong hệ 16
„ Ví dụ:
111 1100B
= 0111 1100B
= 7CH

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

30

5


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

4.6. Hệ bát phân (Octal system)

5. Biểu diễn thông tin trong máy tính

Sử dụng 8 ký hiệu: 0..7
„ Xem thêm trong giáo trình.

„

Cách biểu diễn
„ Đơn vị thông tin
„ Mã hoá
„ Logic lưu trữ trên thiết bị lưu trữ

„

… Tệp
… Thư

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

31

5.1. Cách biểu diễn
„

„

„

„

BIT

„

1Byte = 8 BIT
1KB = 210 Bytes
= 1024 Bytes
1MB = 1024 KB
1GB = 1024 MB
1TB = 1024 GB
…

…0

„
„
„

…5

bit biểu diễn được 32 trạng
thái
… 5 bit có thể dùng để biểu diễn
26 chữ cái A..Z

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

„
„

33

hoặc 1

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

5.3. Mã hoá

Mã hoá trong máy tính

Khi biểu diễn thông tin, cần có quy tắc Æ mã
hoá (encode)
„ Ví dụ

„

„

„

„

… Mã

SV: 20041021234
Vào trường năm 2004
„ 102: Mã ngành
„ 1234: Số hiệu sinh viên
… Phòng: B209 (Nhà B - Tầng 2 - Phòng 09)
… Biển số xe,…

„

„ 2004:

„

„

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

34

“Mọi thứ” được mã bởi số nhị phân (số hoá)
Độ lớn của mã = số bit sử dụng để mã hoá
Dùng n bit thì biểu diễn được 2n trạng thái khác
nhau.
Quy luật hiểu được mã nhị phân
Ví dụ: Sử dụng 5 bit để mã hoá chữ cái hoa A..Z (26
chữ cái)

… 00000
… 00001

ÅA
ÅB

……
… 11001
… 11001

Mã hoá phải “rõ ràng” và “đầy đủ”

26/02/2007

32

5.2. Đơn vị thông tin

Thông tin trong máy tính
được biểu diễn dạng nhị
phân
Một số nhị phân n bit có khả
năng biểu diễn 1 trạng thái
trong số 2n trạng thái khác
nhau.
Ví dụ:

26/02/2007

mục

35

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

ÅZ
– 11111: chưa sử dụng

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

36

6


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

ASCII
ASCII (American Standard Code for
Information Interchange)
„ Dùng 8 bit để mã hoá các chữ cái.
„ Mỗi chữ cái được gọi là một ký tự.
„ Mã hoá được 28 = 256 ký tự.
„

… 0Æ31,127:

Các ký tự điều khiển
Các ký tự thông thường
… 128Æ255: Các ký tự đặc biệt
… 32Æ126:

Mục kiểu dữ liệu ký tự
Tr. 44, sách của thầy QTNgọc
Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

37

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

Unicode

5.4. Logic lưu trữ trên thiết bị lưu trữ của máy tính

Bộ mã có khả năng mã hoá “tất cả” các con
chữ của các nước.
„ Sử dụng nhiều hơn 8 bit (2,3,4,… Bytes) để
mã hoá ký tự.
„ 2 Bytes mã hoá được 216 = 65536 ký tự.
„ Hầu hết các chữ cái của các nước trên thế
giới

„

„

… Việt

Nam
… Thái Lan
… Nga,…

… Môi
… Môi

39

5.4.1. Tệp và thư mục {1}
„

„

„
„

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

„

…Ổ

„

Mỗi khoá một ngăn to

cứng
mềm

Thư mục (directory, folder)
… Giống

như các ngăn chứa trong tủ hồ sơ.
mục có thể chứa các tệp và thư mục khác.
… Thư mục ở cấp cao nhất gọi là thư mục gốc.
… Thư

Lớp: Mỗi lớp có một tờ danh sách lớp, đặt trong ngăn của khoa

Các ngăn = chỗ chứa
Tờ danh sách = thông tin thực sự

„

Tệp (file)
… Giống
… Tổ

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

40

Các thiết bị lưu trữ (ngoài) của máy tính
…Ổ

Khoa: Mỗi khoa một ngăn nhỏ chứa trong ngăn của
khoá
…

trường DOS
trường Windows

5.4.1. Tệp và thư mục {2}

Hãy tưởng tượng, chúng ta cần lưu trữ danh
sách các lớp sinh viên của trường ĐHNNI tại
tủ hồ sơ của phòng ĐT
… Khoá:

Tệp và thư mục
Tên tệp và tên thư mục

₤ằềẵ
Ж й ∑√‫תש‬
∂☻♥

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

„

38

41

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

như tờ danh sách.
chức dữ liệu thực tế lưu trên thiết bị lưu trữ.
Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

42

7


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Ví dụ: Thư mục và tệp trong Windows

5.4.2. Tên tệp và tên thư mục
„
„

26/02/2007

Tuỳ thuộc hệ thống máy tính, cách đặt tên là khác
nhau
Hệ điều hành MS-DOS
… Tên

gồm 2 phần
Phần tên: ≤ 8 ký tự
„ Phần mở rộng: ≤ 3 ký tự (loại tệp, thư mục)
… Ngăn cách bởi dấu chấm
… Ví dụ: danhsach.doc, baithi.pas,…
… Thường thì thư mục không sử dụng tên mở rộng
„

„

Hệ Windows
… Tên

cũng gồm 2 phần
dài tối đa là 256

… Chiều

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

43

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

6. Đại số logic

6.1. Mệnh đề logic

Mệnh đề logic
Biến logic
„ Hằng, hàm logic
„ Các toán tử logic
„ Mạch logic

„

44

Khẳng định hay phủ định một sự kiện hay vấn
đề.
„ Chỉ đúng hoặc sai

„
„

… Đúng
… Sai

„

– TRUE (1)

– FALSE (0)

Ví dụ
… “Con

voi to nặng hơn con kiến bé” là mệnh đề
đúng
… “Rửa bát đi!” không phải mệnh đề
… “Hổ là động vật ăn cỏ” là mệnh đề sai
Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

45

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

6.2. Biến logic

6.3. Hằng và hàm logic

Là biến
„ Chỉ có thể nhận một trong hai giá trị

„

„

„

giá trị xác định
… Giá trị đó là TRUE hoặc FALSE
… Ví dụ: “2>3” là một hằng logic nhận giá trị FALSE

(TRUE), hoặc
(FALSE)

Ví dụ: X = “M là số âm”

„

kết hợp của hằng, biến và toán tử
tử: và, hoặc, …
… Ví dụ: “m≥3” và “m≤5”

M là số âm: X = TRUE
… Ngược lại, X = FALSE

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

Hàm logic
… Sự

… Khi

26/02/2007

Hằng logic

… Có

… Đúng
… Sai

46

… Toán

47

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

48

8


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

6.4. Toán tử logic

26/02/2007

6.4.1. Toán tử “PHỦ ĐỊNH”

Là các phép toán với các mệnh đề, hằng, biến
logic
„ Các toán tử cơ bản:
„

… NOT
… AND

„

Ký hiệu: NOT

„

Gọi tên

„

Ví dụ

… NOT

… PHỦ

… NOT

… OR

X
ĐỊNH

(“2>3”) = TRUE

… XOR

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

49

6.4.2. Toán tử “VÀ”
„
„

„

Ký hiệu: OR

„

Gọi tên

AND Y

…X

Gọi tên
… VÀ

„

… TUYỂN

X AND Y chỉ đúng khi cả X
và Y cùng đúng
Ví dụ

„
„

… “2>3”

AND “3=4-1” nhận giá
trị FALSE

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

OR TRUE nhận giá trị
TRUE

51

„
„

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

52

Thứ tự ưu tiên và một số tính chất

Ký hiệu: XOR (Exclusive
OR)
…X

X OR Y chỉ sai khi cả X và
Y cùng sai
Ví dụ
… “2>3”

6.4.4. Toán tử “HOẶC LOẠI TRỪ”
„

OR Y

… HOẶC

… HỘI

„

50

6.4.3. Toán tử “HOẶC”

Ký hiệu: AND

…X

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

„

Thứ tự ưu tiên
… Dấu

XOR Y

ngoặc Æ NOT Æ AND Æ (OR, XOR)

X XOR Y sai khi X = Y
Ví dụ
… “2>3”

XOR TRUE nhận giá trị
TRUE
… FALSE XOR “2>3” nhận giá trị
FALSE

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

53

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

26/02/2007

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

54

9


Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

26/02/2007

6.5. Mạch logic
„

Mạch điện tử
… Tín

hiệu điện
hiệu điện thế ≥ mức nào đó

… TRUE:

„

Đầu vào
… Hằng,

„

biến logic

Đầu ra
… Kết

26/02/2007

quả của phép toán hay hàm

Chương 1. Máy tính và xử lý thông tin bằng máy tính

55

Đặng Xuân Hà <dxha at hau1.edu.vn>

10