Bài giảng Tin học đại cương: Chương 1 - Trần Thị Dung

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TIN HỌC
GV: Trần Thị Dung
BM. Công nghệ thông tin
Email:



1


Nội dung
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Khái niệm
Lịch sử phát triển của máy tính
Phân loại máy tính
Cấu tạo chung của MTĐT
Hệ đếm
Biểu diễn thơng tin trong máy tính
Đại số logic
Bài tập

2


1.1. Khái niệm
Tin học:
– Là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp,
các q trình xử lý thơng 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 thơng 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


1.2. Lịch sử phát triển của máy tính
• Các thế hệ máy tính
– 1945 – 1954, Thế hệ số 1 (first generation)
• Bóng đèn chân khơng (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).


4


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

– 1670: Bàn tính cơ học của Leibniz (các phép tính thơng dụng)
– 1842: Máy tính có thể lập trình được của Charles Babbage.
– 1890: Herman Hollerith thiết kế hệ thống có thể lưu thơng 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 cơng 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.

5


1.3. 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

6


1.4. Cấu tạo chung của MTĐT
Screen

Floppy disk
Monitor
Optical Disk

Case

Key board



Mouse

7


1.4. 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

8


1.4. 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



9


1.4. 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.



10


1.4. 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 tốn số học: + - x ữ
ã Phộp toỏn so sỏnh: < > =
ã Phộp toán luận lý: and, or, not



11


1.4. 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)

12


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

CPU sử dụng kỹ thuật Pipelining



13


1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Đồng hồ hệ thống (System Clock)
– Đồng bộ mọi hoạt động của máy tính
– Mỗi tick là một chu kỳ đồng hồ
– Đơn vị tính = Herzt (Hz)

1 MHz (Mega Herzt) = 1 triệu tick đồng hồ hệ thống.
1 GHz (Giga Herzt) = 1 tỉ tick đồng hồ hệ thống.



14


1.5. 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)



15


1.5. 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



16


1.5. 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

17


1.5. 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.


18


1.5. 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

19


1.5. 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



20


1.5. 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

21


1.5. 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



22


1.6. 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. Thơng tin giúp con người nhận
biết, hiểu và có sự đánh giá của bản thân về đối tượng.
Dữ liệu (Data):
– Là Thơng tin đã được mã hố 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



23


1.6. Thông tin – Biểu diễn và xử lý
thông tin (tt)
Mã hố thơng 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 hố thơng tin.
– Mã hóa thơng 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 hố 1
ký tự

→

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

24


1.7. Đại số logic
Mệnh đề logic
Biến logic
Hằng, biểu thức, hàm logic
Các toán tử logic

Mạch logic



25