giao trinh nhap mon may tinh phan 1 9907

MTĐT sử dụng một số mạch tính toán có khả năng xử lí dữ liệu, đó chính là bộ số học và logic ALU  Để xử lí một công việc phức tạp, người ta cần thực hiện nhiều phép xử lí nhỏ theo một t

Trang 1

MỤC LỤC

Phần 1:

Chương 1: Thông tin và xử lí thông tin bằng máy tính diện tử 2

Chương 2 : Máy tính điện tử 11

Chương 3 : Hệ đếm 30

Chương 4 : Một số kiến thức về đại số logic 43

Chương 5 : Biểu diễn & lưu trữ thông tin 47

Chương 6 : Bài toán & Giải thuật 58

Chương 7 : Phần mềm 65

Chương 8 : Ngôn ngữ lập trình và chương trình dịch 70

Chương 9 : Hệ điều hành 77

Chương 10 : Mạng máy tính và Internet 122

Chương 11 : Ứng dụng của CNTT&TT- Một số lĩnh vực trong CNTT ,Đạo đức nghề nghiệp 165

Chương 12: Soan thảo và trình bày văn bản với MS Word 2010 (tự học)

Chương 13: Xử lí bảng tính và thống kê số liệu với MS Excel 2010 (tự học) Chương 14: Sử dụng MS Powerpoint 2010 thiết kế trình chiếu

Mọi đóng góp xin gửi về : dquan.sgu@gmail.com , dquan369@gmail.com , hoặc

do_thai73@yahoo.com

Thành thật cám ơn

Trang 2

Chương 1

Thông tin & xử lí thông tin bằng MTĐT

1.1 Khái niệm thông tin, dữ liệu

Thông tin (information) được sử dụng hằng ngày qua trao đổi, đọc báo, nghe đài, tham quan

du lịch, thông tin mang lại cho con người sự hiểu biết để nhận thức đúng hơn, đầy đủ hơn

về các vấn đề trong cuộc sống

Trong cuộc sống, người ta có nhu cầu đọc báo, xem truyền hình, giao tiếp với người khác, …

để có thông tin (information) Thông tin là sự hiểu biết của con người về một sự kiện, một hiện tượng nào đó thu nhận được qua nghiên cứu, trao đổi, nhận xét, học tập, truyền thụ, cảm nhận, …

Thông tin tự nó đã được hàm chứa và có sẵn trong mọi sự vật và tiến trình, nó mang một trật

tự khách quan nào đó Người nhận thông tin phát hiện lại, biết lại tính trật tự này qua sự hiểu biết chủ quan của mình

Khi tiếp nhận thông tin, người ta phải “xử lí” để có những quyết định Chẳng hạn, một công ty phải luôn luôn tìm hiểu thông tin về thị trường để có chiến lược kinh doanh thích hợp Một người điều khiển xe máy phải luôn nhìn đường và các đối tượng tham gia giao thông khác để lái tới đích an toàn Thông tin làm tăng thêm hiểu biết của con người, là nguồn gốc của nhận

thức và là cơ sở của quyết định

Con người hiểu được thông tin qua lời nói, chữ viết, qua các dạng biểu diễn thông tin khác và diễn tả thông tin thành ngôn ngữ để truyền đạt cho nhau Thông tin được chuyển tải qua các môi trường vật lí khác nhau như ánh sáng, sóng âm, sóng điện từ, … Thông tin được ghi trên các phương tiện hữu hình như các văn bản trên giấy, băng ghi âm hay phim ảnh, … Về nguyên tắc, bất kỳ cấu trúc vật chất nào hoặc bất kỳ dòng năng lượng nào cũng có thể mang thông

tin Các vật có thể mang được thông tin được gọi là giá mang tin

Thông tin có thể được truyền từ một giá mang tin này sang một giá mang tin khác Như vậy thông tin có thể được nhân bản và khi nhân bản ý nghĩa của thông tin không hề suy giảm

Sự thể hiện vật lí của thông tin được gọi là tín hiệu (signal) Thông tin và tín hiệu có một độ độc lập tương đối Có thể chuyển tải một nội dung thông tin như nhau bằng những tín hiệu khác nhau Trên sân cỏ, động tác phất cờ của trọng tài biên (hình ảnh), tiếng còi trọng tài chính (âm thanh) có thể cùng mang thông tin báo lỗi Ngược lại một tín hiệu như nhau có thể chuyển tải những thông tin khác nhau Cũng là tiếng trống, có thể là tiếng trống khai hội và cũng có thể là tiếng trống báo giờ tan trường

Dữ liệu (data) là hình thức thể hiện của thông tin trong mục địch thu thập, lưu trữ và xử lí

Trong nhiều tài liệu người ta định nghĩa dữ liệu là đối tượng xử lí của máy tinh Thông tin luôn mang một ý nghĩa xác định còn dữ liệu là các dữ kiện không có ý nghĩa rõ ràng nếu nó không được tổ chức và xử lí

Tri thức (knowledge) là những hiểu biết có ý nghĩa khái quát về các mối quan hệ giữa các

thuộc tính, các sự vật, hiện tượng, mang tính “quy luật” do con người thu nhận được qua phân tích, lí giải, suy luận, … Như vậy tri thức là mục đích của nhận thức trên cơ sở tiếp nhận thức trên cơ sở tiếp nhận thông tin Quá trình xử lí thông tin chính là quá trình nhận thức để có tri thức

Khi nhận được thông tin, con người thường xử lí nó để tạo ra thông tin mới có ích hơn từ đó

đi đến những quyết định sao cho có lợi

Thông tin có thể được phát sinh, lưu trữ, truyền đi, tìm kiếm, sao chép, nhân bản Thông tin cũng có thể bị biến dạng, sai lệch

Trang 3

Toàn bộ tri thức của nhân loại chính là lượng thông tin được tích lũy và hệ thống hóa, hiện nay sự bùng nổ thông tin diễn ra với tốc độ cao, có ảnh hưởng rất nhiều đến sự phát triển kinh

tế, quốc gia nào nắm được nhiều thông tin và xử lí thông tin tốt sẽ trở nên giàu mạnh và ngược lại quốc gia nào không nắm được nhiều thông tin, xử lí thông tin chậm sẽ trở nên lạc hậu

Tin học (tiếng Anh: Computer Science Tiếng Pháp: Informatique) là ngành khoa học chuyên

nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và các kĩ thuật tổ chức, lưu trữ và xử lí thông tin của một hệ thống máy tính cụ thể hoặc trừu tượng (ảo) một cách tự động Với cách hiểu hiện nay, tin học bao hàm tất cả các nghiên cứu và kỹ thuật có liên quan đến việc mô phỏng, biến đổi

và tái tạo thông tin Trong nghĩa thông dụng, tin học còn có thể bao hàm cả những gì liên quan đến các thiết bị máy tính hay các ứng dụng tin học văn phòng

Từ "tin học" đã được dịch từ informatique trong tiếng Pháp Từ informatics trong tiếng

Anh cũng bắt nguồn từ từ tiếng Pháp này, nhưng theo thời gian informatics đã mang nghĩa

khác dần với nghĩa ban đầu và hầu như chỉ còn được dùng phổ biến tại châu Âu Ngày nay,

thuật ngữ tiếng Anh tương đương với informatique là computer science, nghĩa là "khoa học về

máy tính".(Wikipedia)

Có thể phân biệt các thuật ngữ có nghĩa gần giống nhau và dễ bị nhầm lẫn như sau:

– Khoa học máy tính, (tiếng Anh: Computer science) ngành nghiên cứu các cơ sở lí thuyết của tin học như thuật toán, ngôn ngữ hình thức, lí thuyết đồ thị, đồ họa máy tính nghĩa là chỉ có liên quan gián tiếp đến phần mềm và máy tính Khái niệm gần như tương đương (nhưng không hoàn toàn tương đương) trong tiếng Pháp là Informatique théorique

Như vậy, trong định nghĩa này ta thấy có hai phạm trù:

 Phần cứng (hardware) là toàn bộ các thiết bị vật lí của MTĐT Nâng cao tốc độ xử lí, tăng khả năng lưu trữ, tăng độ tin cậy, giảm năng lượng sử dụng, tăng khả năng ghép nối, … là những mục tiêu mà kỹ thuật phần cứng hướng tới

 Phần mềm (software) nghiên cứu phương pháp sử dụng công cụ xử lí thông tin tự động

trong các tiến trình xử lí thông tin Phần mềm bao gồm các chương trình có chức năng điều khiển, khai thác phần cứng và để thực hiện các yêu cầu xử lí thông tin Phần mềm cũng bao

gồm các phương pháp tổ chức dữ liệu tương ứng với chương trình xử lí thông tin Tìm ra các phương pháp xử lí thông tin có hiệu quả, tổ chức dữ liệu tốt và lập trình thể hiện các phương pháp xử lí đó là vấn đề của phần mềm

Các thành tựu mới trong viễn thông cho phép kết nối các máy tính thành mạng máy tính Do vậy, việc phối hợp giữa công cụ xử lí thông tin tự động, kết cấu hạ tầng viễn thông, các chuẩn giao tiếp trong các môi trường của máy với máy và giữa người với máy ngày một phát triển Khái niệm Công nghệ Thông tin có một nội dung đầy đủ, bao hàm được những lĩnh vực, những nền tảng chủ yếu của khoa học và công nghệ xử lí thông tin dựa trên máy tính Khi nói đến yếu tố công nghệ, người ta muốn nhấn mạnh đến tính quá trình, tính tổ chức và phương pháp

xử lí thông tin hướng tới sản phẩm Định nghĩa Công nghệ Thông tin đã được các chuyên gia Việt nam nghiên cứu, tham khảo từ các định nghĩa của chuyên gia trên thế giới và đã được đưa vào Nghị quyết 49/CP của Chính phủ về phát triển về phát triển Công nghệ Thông tin của Việt Nam từ 1996 như sau:

“Công nghệ Thông tin là tập hợp các phương pháp khoa học, các phương tiện và công cụ kỹ thuật hiện đại - chủ yếu là kỹ thuật máy tính và viễn thông - nhằm tổ chức, khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên thông tin rất phong phú và tiềm tàng trong mọi lĩnh vực

Trang 4

hoạt động của con người và xã hội… Công nghệ thông tin được phát triển trên nền tảng phát triển của các công nghệ Tin học - Điện tử - Viễn thông và Tự động hoá”

Công nghệ Thông tin mang một ý nghĩa rộng rãi hơn, nó vừa là khoa học, vừa là công nghệ, vừa là kỹ thuật, bao trùm cả tin học, viễn thông và tự động hoá

Hệ thống thông tin

Một hệ thống thông tin (information system) là một tiến trình ghi nhận dữ liệu, xử lí nó và cung cấp tạo nên dữ liệu mới có ý nghĩa thông tin, liên quan một phần đến một tổ chức, để trợ giúp

các hoạt động liên quan đến tổ chức

1.2 Đơn vị đo thông tin

Thông tin về một đối tượng chính là dữ kiện về đối tượng đó, giúp chúng ta nhận biết và hiểu được đối tượng Vì vậy, thông tin có liên quan chặt chẽ đến khái niệm độ bất định Mỗi đối tượng chưa được xác định hoàn toàn đều có một độ bất định nào đó Tính bất định của một đối tượng sẽ giảm khi có thêm thông tin

Độ bất định có liên quan chặt chẽ với khái niệm xác suất - độ đo khả năng có thể xảy ra của biến cố Một biến cố chắc chắn không bao giờ xảy ra, xác suất của nó bằng 0, ngược lại chắc chắn xảy ra, xác suất của nó bằng 1 Đại lượng xác suất có giá trị trong đoạn [0,1] Mỗi sự vật,

sự kiện đều hàm chứa một lượng thông tin Muốn biết một đối tượng nào đó ta phải biết đủ lượng thông tin về nó

Đơn vị cơ bản dùng để đo lượng thông tin gọi là bit Lượng thông tin chứa trong một bit là vừa

đủ để nhận biết chính xác một trong hai trạng thái có xác suất xuất hiện như nhau (bằng 1/2) của một biến cố

Ví dụ, xét việc tung ngẫu nhiên đồng tiền có hai mặt hoàn toàn đối xứng Nếu kí hiệu mặt sấp

là 0, mặt ngửa là 1 thì kết cục đó biểu diễn bằng một trong hai số 0 hay 1 Mỗi số 0 hay 1 mang

một lượng thông tin và được gọi là bit

Trong số học nhị phân ta chỉ sử dụng hai chữ số 0 và 1 Khả năng dùng hai chữ số đó là như nhau Tại mỗi thời điểm, một bit chỉ có thể chứa hoặc là chữ số 0 hoặc là chữ số 1 Từ bit là

từ viết tắt của “binary digit” Như vậy, bit là một khái niệm vừa chỉ một độ đo vừa chỉ một kí hiệu hoặc “0” hoặc “1” Trong xử lí tự động ta sẽ sử dụng bit theo nghĩa thứ hai

Tám bit tạo thành một byte là đơn vị đo thông tin thường được sử dụng Ngoài ra, để đo các

lượng tin lớn, người ta dùng một số đơn vị bội của byte

Để đo lượng thông tin người ta dùng các đơn vị như:

Bit: ( BInary digiT ) là đơn vị đo thông tin bé nhất của hệ nhị phân chỉ gồm 2 con số 0 và 1, tuy nhiên 1 bit là quá nhỏ Để biểu diễn 1 kí tự người ta dùng đơn vị là Byte=8 bit

Bảng đơn vị đo thông tin:

Tên gọi Viết tắt Giá trị KiloByte KB 210 Byte (1024 Byte) MegaByte MB 210 KB (1024 KB) GigaByte GB 210 MB (1024 MB) TetraByte TB 210 GB (1024 GB) Năm 1948, nhà bác học Shannon đã đưa ra công thức sau để tính lượng thông tin, bằng cách

đo khả năng xuất hiện các sự kiện trong một thông báo, kí hiệu là H và gọi là Entropi :

Trang 5

trong đó: n là số sự kiện lớn nhất có khả năng xuất hiện

Ví dụ 2 Gieo ngẫu nhiên 1 đồng xu, có thể xảy ra 1 trong 2 sự kiện trong mỗi lần gieo là khả

năng xuất hiện mặt sấp hoặc mặt ngửa Vì đồng xu xem như đồng chất, nên xác suất xuất hiện của mỗi sự kiện là p = 1/2 Vậy lượng tin sẽ là :

Ví dụ 3 Tương tự như trên nếu ta gieo 1 con súc sắc, thì n = 6 và p = 1/6

Lượng tin H sẽ là : 0

Ví dụ 4 Một trạm khí tượng X bằng việc phân tích nhiều số liệu khác nhau đã đưa ra dự đoán

khả năng có mưa rơi một vùng nào đó vào ngày mai là 75%

Suy ra khả năng không có mưa sẽ là 100% - 75% = 25% Như vậy thông báo trên có lượng tin theo Shannon là :

So sánh 3 ví dụ trên, ta thấy xác suất xuất hiện một tin càng thấp thì lượng tin càng cao vì mức

độ bất ngờ của nó càng lớn và ngược lại Tuy nhiên, không phải lúc nào ta cũng xác định được

xác suất xuất hiện sự kiện nên việc áp dụng công thức Shannon bị hạn chế

1.3 Phân loại và mã hóa thông tin rời rạc

Có nhiều cách phân loại thông tin tuỳ thuộc vào các tiêu chuẩn khác nhau Chúng ta quan tâm đến cách phân loại dựa vào các đặc tính liên tục hay rời rạc của tín hiệu vật lí thể hiện thông

tin Tương ứng, thông tin được chia thành thông tin liên tục và thông tin rời rạc

Thông tin liên lạc đặc trưng cho các đại lượng mà số lượng các giá trị có thể tiếp nhận được

là vô hạn như độ dài dịch chuyển cơ học, điện áp, … Thông tin rời rạc đặc trưng cho các đại lượng mà số lượng các giá trị có thể kể ra được như số nhà trong dãy phố, số trang của một

quyển sách, tên học sinh trong một lớp học, các ngày trong tuần, các tháng trong năm… Thông tin rời rạc có thể biểu diễn thông qua các bộ kí hiệu (các chữ số, các chữ cái, …) mà ta gọi là bảng chữ Giả sử, ta có tập đối tượng X cần biểu diễn Để làm điều này, ta chọn một tập hữu hạn A các kí hiệu làm bảng chữ mà mỗi kí hiệu là một chữ Ta sẽ gọi mỗi dãy hữu hạn các chữ là một từ trên A Ví dụ nếu A là tập các chữ số thì mỗi từ chính là một số (cho bằng một dãy các chữ số) Mã hoá các thông tin rời rạc của một tập X trên bảng chữ A chính là cách gán cho mỗi phần tử x  X một từ y trên A Phép gán mã phải đảm bảo tính chất: mã của hai đối tượng khác nhau phải khác nhau Tính chất này giúp ta có thể tìm được đối tượng khi biết

mã của chúng Quá trình gán mã được gọi là phép lập mã (Encode) Quá trình ngược được gọi là phép giải mã (Decode) Ví dụ, nếu X là tập các thí sinh, chọn A là tập các chữ cái và chữ

số thì có thể chọn mã của mỗi thí sinh là số báo danh của thí sinh đó Mỗi số báo danh phải cho phép xác định duy nhất một thí sinh Ví dụ A001, A002, …

Như đã biết, dữ liệu là hình thức biểu diễn thông tin Vậy mã hoá chính là con đường chuyển thông tin thành dữ liệu Sau này ta sẽ thấy các thông tin dưới dạng số, văn bản, âm thanh,

hình ảnh đều phải chuyển dưới dạng mã phù hợp để máy tính có thể xử lí được

Vấn đề rất quan trọng là làm thế nào để mã hoá một cách có hiệu quả cho thông báo được truyền trong điều kiện có tiếng ồn và nhiễu sao cho việc truyền đảm bảo nhanh và nơi nhận

có thể khôi phục đúng nội dung của thông báo xuất phát

Trang 6

Trong phép mã hoá Morse, người ta chỉ dùng bảng chữ có hai kí hiệu là chấm và vạch để mã hoá mọi loại thông tin Mã hoá trên bảng chữ hai kí hiệu được gọi là mã hoá nhị phân Người phát minh ra mã nhị phân là nhà triết học Anh Francis Bacon (1561 – 1626)

Trong tin học, mã nhị phân được sử dụng rộng rãi Có nhiều lí do, trong đó có lí do là máy tính điện tử được chế tạo bằng các linh kiện vật lí có hai trạng thái như các mạch đóng hoặc ngắt dòng điện, trạng thái nhiễm từ hoặc không nhiễm từ Bảng chữ nhị phân được sử dụng trong

tin học chỉ gồm 2 “chữ” là chữ số 0 và chữ số 1

Với một tập hữu hạn các phần tử, để mã hoá nhị phân, cần gán cho mỗi phần tử nhị phân (mã nhị phân) Ví dụ, đối với tập 8 phần tử ta có thể gán cho mỗi phần tử một mã khác nhau trong tập 8 (= 23) mã 3 chữ số nhị phân sau: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111

Tất cả các thông tin ở dạng văn bản (text), chữ (character), số (number), kí hiệu (symbol), đồ

họa (graphic), hình ảnh (image) hoặc âm thanh (sound) đều được gọi là các tín hiệu

(signals) Tín hiệu có thể là liên tục hay rời rạc Máy tính tương tự (Analog Computer) là máy tính chuyên dụng xử lí môt số các tín hiệu liên tục như tín hiệu điện, âm thanh Trong khi đó, hầu hết các dữ liệu mà chúng ta có được thường ở dạng các tín hiệu rời rạc để diễn tả các tín hiệu liên tục qua các số đo hữu hạn Khi đưa các tín hiệu này vào máy tính, chúng được mã hóa theo các tín hiệu số (digital signal) nhằm giúp máy tính có thể hiểu được thông tin đưa vào Ðây là cơ sở thực tiễn của nguyên lí mã hoá thông tin rời rạc Nguyên lí này tập trung các điểm chủ yếu sau :

– Tín hiệu liên tục có thể xem như một chuỗi xấp xỉ các tín hiệu rời rạc với chu kỳ lấy mẫu nhỏ ở mức độ chấp nhận được (Hình 1.1)

– Tín hiệu rời rạc có thể được đặc trưng qua các bộ kí hiệu hữu hạn (chữ cái, chữ số, dấu, ) gọi là phép mã hóa (encode) (Hình 1.2.) Mọi phép mã hóa đều có thể xây dựng trên bộ

kí hiệu các chữ số, đặc biệt chỉ cần bộ kí hiệu gồm 2 chữ số là 0 và 1 Ngược với phép mã hoá gọi là phép giải mã (decode)

Tín hiệu rời rạc là tín hiệu có trục thời gian bị rời rạc hoá với chu kỳ lấy mẫu là Ts = 1/Fs , với

Fs là tần số lấy mẫu Tiếng nói con người thường có tần số Fs = 10 kHz Một ví dụ về thông tin rời rạc là hình trên phim khi được chiếu lên màn ảnh là các ảnh rời rạc xuất hiện với tốc độ

25 ảnh/giây Mắt người không phân biệt sự rời rạc này nên có cảm tưởng hình ảnh là liên tục

Mã hoá thông tin rời rạc là một khái niệm rất căn bản trong kĩ thuật máy tính

Xử lí thông tin là tìm ra dạng thể hiện mới của thông tin phù hợp mục đích sử dụng Xử lí thông tin là xử lí trên những dạng cụ thể của thông tin để rút ra nội dung sâu sắc bên trong nó Việc

xử lí thông tin bằng máy tính là xử lí dạng của thông tin thể hiện dưới dạng tín hiệu điện mô phỏng việc xử lí kí hiệu để đạt tới việc thể hiện ngữ nghĩa Việc xử lí ý nghĩa của thông tin không thông qua dạng thể hiện là công việc của con người

Xử lí thông tin bằng máy tính được phát triển ở mức cao hơn là xử lí tri thức Dựa trên dữ liệu thu thập được, thông qua việc Xử lí chúng sẽ phát hiện những quy luật chi phối sự xuất hiện

Trang 7

các loại dữ liệu đó (còn gọi là khai khoáng dữ liệu: Data mining) Xữ lí dữ liệu là 1 đặc trưng mới, là xu thế mới phát triển phạm vi ứng dụng trong tương lai

Khi thông tin, dữ liệu còn ít, con người có thể tự mình xử lí thông tin Tuy nhiên với khối lượng thông tin lớn, con người hầu như không xử lí nổi Máy tính điện tử ra đời đã giúp con người

 Con người cần sử dụng một số công cụ nào đó như bàn tính, hay chính trí óc để thực hiện các phép toán MTĐT sử dụng một số mạch tính toán có khả năng xử lí dữ liệu,

đó chính là bộ số học và logic (ALU)

 Để xử lí một công việc phức tạp, người ta cần thực hiện nhiều phép xử lí nhỏ theo một trình tự nhất định Trong xử lí thủ công, tùy theo những điều kiện cụ thể, con người tự xác định các thao tác cần thiết và trình tự thực hiện các thao tác đó MTĐT thì không thể chủ động được như thế Nó không thể tự quyết định được, khi nào thì phải làm gì, cộng hay trừ, nhân hay chia,… Để làm được điều đó, người ta phải lập một quy trình

xử lí có đầy đủ mọi tình huống dưới dạng các câu lênh để điều khiển MĐTĐ thực hiện công việc theo đúng yêu cầu đã xác định Tập hợp các câu lệnh như vậy được con người sọan thảo bằng một ngôn ngữ mà máy ”hiểu” được gọi là chương trình (program ) Máy tính cần có phương tiện để lưu chương trình đưa vào và cần có một thiết bị khác có chưc năng đảm bảo khả năng tự điều khiển theo chương trình

Ta có thể hình dung quá trình xử lí thông tin trên máy tính số bằng sơ đồ ở hình 2.1 dưới đây:

Hình 2.1

Thực ra, tương ứng với hai lớp thông tin liên tục và rời rạc, có hai loại là máy tính tương tự (analog computer) và máy tính số (digital computer) MTĐT số cũng có thể xử lí thông tin liên tục nếu nó được trang bị thêm các thiết bị biến đổi thông tin (modem A/D) từ dạng liên tục sang dạng số (trước khi đưa vào xử lí) và thiết bị biến đổi thông tin (modem D/A) từ dạng số sang dạng liên tục để đưa ra môi trường ngoài

MTĐT có bổ sung các thiết bị như vậy gọi là máy tính lai (hybrid computer) Trong giáo trình này ta chỉ xét MTĐT số Sơ đồ cấu trúc logic của máy tính lai như ở hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc Máy tính lai

Trong đó : A kí hiệu dạng thông tin liên tục (Analogue)

D kí hiệu dạng thông tin số (rời rạc-Digital)

A/D modem (Analog to digital) biến đổi thông tin liên tục thành rời rạc

D/A modem (Digital to Analog) biến đổi thông tin rời rạc thành liên tục

Như vậy, MTĐT thực việc xử lí thông tin qua các thao tác sau đây :

 Nhập thông tin từ thế giới bên ngoài thông qua thiết bị nhập (vào) và mã hóa thông tin)

 Xử lí thông tin : thực hiện các phép toán số học (công, từ, nhân, chia), logic (so sánh)

 Đưa thông tin ra: Đưa các kết quả sau khi xử lí ra môi trường bên ngoài thông qua thiết bị

ra (giải mã và xuất thông tin)

Trang 8

 Lưu trữ thông tin: Ghi thông tin để lưu trữ tạm thời cũng như lâu dài ở bộ nhớ của máy tính

Giả sử ta cần xử lí các thông tin X Bằng một công cụ tính toán nào đó, con người có thể thực hiện tính toán theo một quy trình f để thu nhận được kết quả Y Với MTĐT, quá trình xử lí đó được tiến hành như sau: mã hoá X nhờ phép mã hoá C để thu được dữ liệu đã mã hoá x (sau này ta sẽ thấy là máy tính chỉ xử lí trực tiếp với dữ liệu ở mã nhị phân gồm toàn bộ các chữ

số 0 và 1) Thay cho quy trình xử lí f, người ta phải lập một chương trình P nạp vào trong máy

và giao cho máy thực hiện Sau khi chương trình P thực hiện xong ta thu được kết quả y (trong dạng nhị phân) Nhờ phép giải mã C-1ta thu được kết quả phải tìm Y dưới dạng mà con người

có thể sử dụng trực tiếp

Tương ứng giữa hai cách xử lí có thể mô tả như hình 2.3 dưới đây :

Máy tính có tốc độ xử lí nhanh, tính chính xác và làm việc không biết mệt mỏi Điều đó giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức Hiện nay máy tính điện tử được sử dụng hầu hết các ngành giúp các ngành này tăng hiệu qủa một cách đáng kể

1.5 Sơ đồ của quy trình xử lí thông tin

Mọi quá trình xử lí thông tin bằng máy tính hay bằng con người đều được thực hiện theo một qui trình sau:

Dữ liệu (data) được nhập ở đầu vào (input) Máy tính hay con người sẽ thực hiện quá trình xử

lí nào đó để nhận được thông tin ở đầu ra (output) Quá trình nhập dữ liệu, xử lí và xuất thông tin đều có thể được lưu trữ (Hình 3.)

Để xử lí thông tin bằng máy tính điện tử Người ta cần nạp thông tin cần xử lí (gọi là dữ liệu)

và các qui tắc, câu lệnh để xử lí các thông tin đó (gọi là chương trình) vào máy tính Sau một thời gian nhất định máy tính sẽ đưa ra kết quả (thông tin đã được xử lí) cho con người

Như vậy, MTĐT thực hiện việc xử lí thông tin qua các thao tác sau đây:

 Nhập thông tin: từ thế giới bên ngoài thông qua thiết bị nhập

(Nhập dữ liệu) (Xử lí thông tin) Processing (Xuất dữ liệu) Output

Lưu trữ dữ liệu (Storage)

Hình 2.3

P (máy tính thực hiện)

f (người thực hiện) X

YPhép mã hoá C Phép giải mã C-1

Trang 9

 Xử lí thông tin: thực hiện các phép toán số học, logic

 Đưa kết quả sau khi xử lí ra môi trường bên ngoài; thông qua thiết xuất (ra)

 Lưu trữ thông tin: ghi thông tin để lưu trữ tạm thời cũng như lâu dài ở bộ nhớ của MTĐT

1.6 Các nguyên lí cơ bản của hệ xử lí thông tin tự động

Nguyên lí Turing

Alan Mathison Turing (1912 - 1954) là một nhà toán học người Anh đã đưa ra một thiết bị tính đơn giản gọi là máy Turing Về lí thuyết, mọi quá trình tính toán có thể được thì đều có thể mô phỏng lại trên máy Turning Máy Turning gồm có (xem hình vẽ 2.1):

 Một bộ điều khiển trạng thái hữu hạn (finite control), trong đó có các trạng thái đặc biệt như trạng thái khởi đầu và trạng thái kết thúc

 Một băng ghi (tape) chứa tín hiệu trong các ô

 Một đầu đọc (head) và ghi có thể di chuyển theo 2 chiều trái hoặc phải một đơn vị

Sơ đồ máy Turing

Ðầu đọc/ghi mang chức năng thông tin nối giữa Bộ điều khiển hữu hạn và băng ghi Ðầu bằng cách đọc dấu hiệu từ băng và cũng dùng nó để thay đổi dấu hiệu trên băng Bộ kiểm soát vận hành theo từng bước riêng biệt; mỗi bước nó thực hiện 2 chức năng tùy thuộc vào trạng thái hiện tại của nó và tín hiệu hiện tại của băng:

1 Ðặt bộ điều khiển ở trạng thái ban đầu q1, băng trắng và đầu đọc/ghi chỉ vào ô khởi đầu

2 Nếu:

(a) trạng thái hiện tại q trùng với trạng thái kết thúc qo thì máy sẽ dừng

(b) ngược lại, trạng thái q sẽ chuyển qua q, tín hiệu trên băng s thành s và đầu đọc dịch chuyển sang phải hoặc trái một đơn vị Máy hoàn thành xong một bước tính toán và sẵn sàng cho bước tiếp theo

Nguyên lí Von Neumann

Năm 1946, nhà toán học Mỹ John Von Neumann (1903 - 1957) đã đề ra một nguyên lí máy tính hoạt động theo một chương trình được lưu trữ và truy nhập theo địa chỉ Nguyên lí này được trình bày ở

một bài báo nổi tiếng nhan đề: Thảo luận sơ bộ về thiết kế logic của máy tính điện tử Nội dung nguyên

lí Von Neumann đã mô tả sơ bộ cấu trúc của MTĐT gồm các thành phần: một bộ phận để thực hiện các phép toán số học và logic; một bộ phận để ghi nhớ dữ liệu, ghi nhớ tập các lệnh cần thực hiện; một bộ phận có thể tự động thực hiện tập các lệnh theo đúng trật tự đã được xác định và một bộ phận giao tiếp với con người

Như vậy, MTĐT có 4 bộ phận chính: Đơn vị số học/logic, bộ nhớ, đơn vị điều khiển và đơn vị vào/ra

Máy tính thiết kế theo sơ đồ của J.Von Neumann có các đặc trưng quan trọng sau:

 Máy tính có thể hoạt động theo một chương trình đã được lưu trữ

Theo Von Neumann, chúng ta có thể tập hợp các lệnh cho máy thi hành theo một chương trình được thiết kế và coi đó như một tập dữ liệu

 Dữ liệu này được cài vào trong máy và được truyền bằng xung điện Ðây là một cuộc cách mạng mới cho máy tính nhằm tăng tốc độ tính toán vào thời đó vì trước kia máy chỉ có thể nhận được các lệnh từ băng giấy hoặc bìa đục lỗ và nạp vào bằng tay

Trang 10

 Nếu gặp bài toán lặp lại nhiều lần thì cũng tiếp tục bằng cách nạp lại một cách thủ công như vậy gây hạn chế trong tính toán sử dụng

 Máy tính hoạt động theo chương trình do con người viết ra và được lưu trữ trong bộ nhớ của nó Máy tính có khả năng tự điều khiển không cần có sự can thiệp của người trong quá trình xử lí

 Bộ nhớ được địa chỉ hóa và thuần nhất

Mỗi dữ liệu đều có một địa chỉ của vùng nhớ chứa số liệu đó Như vậy để truy nhập dữ liệu ta chỉ

cần xác định địa chỉ của nó trên bộ nhớ Các chương trình và dữ liệu đều được lưu trữ trong cùng một bộ nhớ MTĐT không phân biệt trong ô nhớ chứa gì, số, văn bản hay câu lệnh của chương trình Đặc trưng này mở ra nhiều khả năng Ví dụ, một chương trình khi thực hiện có thể tạo ra các câu lệnh của một chương trình khác

 Bộ đếm của chương trình truy cập theo địa chỉ

 Nếu mỗi câu lệnh phải dùng một vùng nhớ để chứa địa chỉ của câu lệnh tiếp theo thì không gian bộ nhớ sẽ bị thu hẹp Ðể khắc phục hạn chế này, máy được gắn một thanh ghi để chỉ ra

vị trí của lệnh tiếp theo cần được thực hiện và nội dung của nó tự động được tăng lên mỗi lần lệnh được truy cập Muốn đổi thứ tự lệnh ta chỉ cần thay đổi nội dung thanh ghi bằng một địa chỉ của lệnh cần được thực hiện tiếp

 Như đã biết, dữ liệu theo nghĩa rộng (dữ liệu ban đầu, kết quả trung gian, kết quả cuối cùng, chương trình, …) được đưa vào những vùng nhớ được chỉ định bằng địa chỉ Như vậy, việc truy cập tới dữ liệu là gián tiếp thông qua địa chỉ của nó trong bộ nhớ Đặc trưng này đảm bảo tính mềm dẻo trong xử lí thông tin Người lập trình có thể viết yêu cầu một cách tổng quát theo

vị trí lưu trữ các đối tượng không cần biết giá trị cụ thể của chúng

Câu hỏi và bài tập

Câu 1: Trình bày khái niệm: thông tin, dữ liệu, độ bất định, tín hiệu và nêu mối quan hệ giữa chúng Phân biệt khái niệm thông tin và tri thức

Câu 2: Nêu 1 ví dụ để minh họa việc chuyển tải thông tin qua môi trường vật lí và chỉ ra giá mang thông tin

Câu 3: Trình bày khái niệm và nêu ví dụ về thông tin liên tục và rời rạc

Câu 4: Trình bày về mã hóa thông tin Cho 12 đối tượng Hãy nêu cách mã hóa nhị phân 12 đối tượng này

Câu 5: Nêu ví dụ dể minh họa xử lí thông tin là gì?

Câu 6: Hãy liệt kê các bước và công cụ cần dùng trong việc xử lí thông tin 1 cách thủ công Câu 7: Đặc trưng nào phân biệt xử lí thông tin bằng MTĐT khác với xử lí thủ công?

Câu 8: Trình bày nguyên lí Von Neumann và đặc trưng điều khiển = chương trình, truy cập theo địa chỉ, bộ nhớ thuần nhất

Trang 11

Chương 2

Máy tinh điện tử

Hơn nửa thế kỉ qua, nhờ những tiến bộ khoa học kĩ thuật, tính năng của MTĐT đã đươc hòan thiện không ngừng Mặc dầu vậy, các nguyên lí hoạt động, cũng như cấu trúc cơ bản của MTĐT vẫn chưa

có thay đổi gì dáng kể vẫn dựa trên nguyên lí do J.Von Neumann đề xuất Kiến trúc chung của các hệ MTĐT như đã biết mỗi loại máy tính có thể có các hình dạng hoặc cấu trúc khác nhau, tùy theo mục đích sử dụng nhưng, một cách tổng quát, máy tính điện tử là một hệ xử lí thông tin tự động gồm 3 phần chính

 Ðơn vị xử lí trung ương (CPU - Central Processing Unit)

 Khối bộ nhớ (Memory): để chứa chương trình và dữ liệu

 Khối vào ra (Input/Output): bao gồm màn hình, máy in, bàn phím,

Kiến trúc chung của các hệ MTĐT như đã biết đều bao gồm các khối chức năng chủ yếu sau đây:

 Bộ nhớ (memory): là thiết bị lưu trữ các dữ liệu Bộ nhớ gòm hai loại Bộ nhớ trong(RAM) lưu trữ tam thời trong quá trình xử lí MTĐT xử lí trực tiếp các thông tin trong bộ nhớ RAM Bộ nhớ ngoài dùng để lưu trữ lâu dài mà không cần nguồn nuôi tuy nhiên máy tính không thể xử lí trực tiếp các thông tin trên bộ nhớ ngoài mà trước khi xử lí phải chuyển chúng vào bộ nhớ RAM (cón gọi là bộ nhớ chính) Dữ liệu trong RAM bị mât đi khi tăt máy còn dữ liệu trong bộ nhớ ngoài chỉ mât đi khi

Phần cứng có thể được hiểu đơn giản là tất cả các phần trong một hệ máy tính mà chúng ta

có thể thấy hoặc sờ được Phần cứng gồm các thiết bị máy có thể thực hiện các chứa năng sau:

 Nhập dữ liệu vào máy (input)

Trang 12

Hình 2 1 Sơ đồ cấu trúc logic của MTĐT

Bit đơn vị cơ bản của bộ nhớ chỉ có 2 giá trị 1 hoặc 0

Byte đơn vị xử lí dữ liệu hiện hành (1 byte= 8 bits)

Kilo byte 1 KB =1024 bytes

Mega byte 1 MB =1024 KB =1.084.576 bytes

Giga byte 1 GB =1024 MB = 1.073.741.824 bytes

Tera byte 1 TB =1024 GB = 1.099.511.627.776 bytes

Tính năng của bộ nhớ được đánh giá qua các đặc trưng chính sau:

 Thời gian truy cập (access time) khoảng thời gian cần thiết kể từ khi phát tín hiệu điều khiển đọc/ghi đến khi việc đọc/ghi hoàn thành Thời gian truy cập là một yếu tố quyết định tốc độ chung của máy tính

 Sức chứa bộ nhớ (memory capacity) chỉ khối lượng dữ liệu mà bộ nhớ có thể lưu trữ đồng thời

 Độ tin cậy: đo bằng khoảng thời gian trung bình giữa hai lần gặp lỗi

Bộ nhớ bao gồm bộ nhớ trong còn gọi là bộ nhớ (chính) và bộ nhớ ngoài còn gọi là bộ nhớ

phụ (Secondary memory) Về vật lí cấu tạo: Bộ nhớ là những thanh RAM trên đó chứa nhiều chip nhớ, và chip ROM lắp bên trên mainboard của máy tính

Bộ nhớ trong hay bộ nhớ chinh gồm ROM và RAM : (Primary memory)

Bộ nhớ ROM (Read Only Memory)

ROM (Read Only Memory) là Bộ nhớ chỉ đọc thông tin dùng để lưu trữ các chương trình hệ thống, chương trình điều khiển việc nhập xuất cơ sở (ROM-BIOS : ROM-Basic Input/Output System) Thông tin được giữ trên ROM thường xuyên ngay cả khi mất điện Bộ nhớ này được các công ty sản xuất máy tính cài đặt sẵn trên máy thường có kích cỡ 16 KB(loại IBM PC XT), hoặc 32 KB, 64 KB (loại IBM PC AT) Người sử dụng máy tính không thể tự thay đổi nội dung thông tin trong ROM

ROM là loại bộ nhớ cố định, chỉ được đọc mà không được ghi dữ liệu vào ROM chứa các chương trình quan trọng hoặc thường xuyên được sử dụng, ví dụ các chương trình cơ sở điều hành của máy tính Khi bật máy tính các chương trình này có thể thực hiện được ngay

Dòng dữ liệu

Dòng điều khiển

Thiết bị vào B ộ nhớ Thiết bị ra

B ộ điều khi ển

B ộ số học logic CPU

Trang 13

Các chương trình được ghi vào ROM trong lúc chế tạo hoặc bằng phương tiện chuyên dụng

và không bị mất đi khi tắt máy

ROM có hai lớp con là PROM (programmable ROM) và EPROM (Erasable PROM) PROM được dùng cho mục đích điều khiển các thiết bị PROM thường chứa một chương trình chuyên dụng EPROM cũng được sử dụng cho việc điều khiển thiết bị trong trường hợp mà chương trình có thể phải được thay đổi Với EPROM chương trình có thể xoá được và được lập trình lại, tuy nhiên phải dùng một phương pháp chuyên dụng đặc biệt

Bộ nhớ RAM (Random Access Memory)

RAM (Random Access Memory) là Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, được dùng để lưu trữ tạm thời dữ liệu và chương trình trong quá trình thao tác và tính toán RAM có đặc điểm là nội dung thông tin chứa trong nó sẽ mất đi khi mất điện hoặc tắt máy Dung lượng bộ nhớ cho các máy tính hiện nay (2006) thông thường vào khoảng 128 MB, 256MB, 1GB, 2 GB hoặc có thể hơn nữa Hình sau đây là thanh RAM 256MB

Ram là loại bộ nhớ có thể ghi và đọc dữ liệu (kể cả chương trình) Chính vì vậy nó còn có một tên gọi khác là RWM (read Write Memory) Dữ liệu phải nuôi bằng nguồn điện nên chúng sẽ

bị xoá khi ất nguồn RAM bao gồm: DRAM (Dynamic RAM), mạch nhỏ, đơn giản, giá thành thấp, ngoài bộ nhớ chính, các đơn vị nhớ khác ví dụ trong các thiết bị vào/ra có thể sử dụng DRAM Bộ nhớ loại SRAM (Static RAM) được tạo từ mạch gọi là flip-flop là loại mạch mà cái

ra (output) tương ứng cái vào (input) cả thời điểm trước và cả thời điểm hiện tại SRAM có thể bảo toàn trạng thái “1” và “0” bên trong mạch Mạch flip-flop khá phức tạp, dung lượng nhỏ, giá thành cao, nhưng lại có tốc độ xử lí cao, vì vậy được sử dụng trong các thiết bị như thanh ghi (register) trong bộ nhớ chính cũng như trong các bộ xử lí

Tổ chức bộ nhớ chính

Bộ nhớ chính (BNC) được nối trực tiếp với bộ xử lí bằng đường truyền tín hiệu gọi là BUS Ta

có thể hình dung BNC như dãy liên tiếp các ô nhớ được đánh số Chỉ số của một ô nhớ gọi là địa chỉ của ô nhớ đó Địa chỉ được đánh số lần lượt từ 0, 1, 2, … Mỗi ô nhớ gồm nhiều ngăn nhớ, mỗi ngăn nhớ dùng để lưu trữ một bit Số lượng bit của mỗi ô nhớ khác nhau theo từng loại máy Trước đây khi máy tính dùng chủ yếu với mục đích khoa học kĩ thuật thì số lượng bit của mỗi ô nhớ khá lớn

Ví dụ IBM/360 của Mỹ dùng ô nhớ 32 bit; chiếc máy tính đầu tiên dùng ở Việt Nam cuối những năm sáu mươi là máy Minsk-22 của Liên Xô có ô nhớ 37 bit… Phần lớn các máy tính ngày nay dùng ô nhớ có độ dài 8 bit (một byte) Byte là đơn vị thông tin thuận lợi cho xử lí dữ liệu chữ vì có thể chứa vừa đủ mã một kí tự Để thể hiện các dữ liệu dài hơn như số chẳng hạn, người ta sử dụng nhiều byte kế tiếp nhau, ví dụ, để lưu trữ một số nguyên lớn người ta có thể dùng 4 ô nhớ 1 byte kề nhau

Trang 14

Hình 2 2 Hình ảnh địa chỉ hoá bộ nhớ chính

Hoạt động cơ sở của máy tính là thực hiện một lệnh Trong một lệnh, máy tính có thể xử lí cả một nhóm byte Dãy các bit nhớ dài nhất (với tư cách một đơn vị dữ liệu) mà CPU có thể xử lí trong một lệnh cơ bản gọi là một từ máy (memory word) Mỗi MTĐT có độ dài từ máy (số lượng các bit nhớ) xác định, thường là 8, 16, 32, …64 bit (tương ứng một, hai, bốn,…byte) Ví dụ từ máy của máy vi tính dùng bộ xử lí Intel là 80286 là 16bit, còn từ máy của máy vi tính dùng bộ

xử kí Pentium của Intel là 32bit, từ máy của máy dùng bộ xử lí Alpha hay bộ vi xử lí Itanium là

64 bit Từ máy càng dài thể hiện mức song song hoá trong xử lí càng cao Địa chỉ từ máy là địa chỉ của byte đầu tiên của từ máy đó

Như vậy, mỗi ô nhớ có hai đặc trưng:

 Địa chỉ của mỗi ô nhớ là cố định Đó là số thứ tự của ô nhớ trong bộ nhớ chính

 Nội dung mỗi ô nhớ được lưu trữ dưới dạng mã nhị phân Nội dung ô nhớ có thể thay đổi

Do mỗi ô nhớ có địa chỉ riêng của nó, nên có thể truy nhập tới dữ liệu trong từng ô nhớ Chính

vì thế, BNC còn được gọi là bộ nhớ truy nhập trực tiếp Dữ liệu truyền giữa CPU và bộ nhớ mỗi lần thường là một byte hay một từ máy

Đọc/ghi

Khi đọc, nội dung chứa trong ô nhớ không thay đổi (tương tự như khi ta đọc sách thì chữ viết trong trang sách đó vẫn còn nguyên) Khi ghi, nội dung có trong ô nhớ đó bị xoá (tương tự như kiểu viết đè lên trang sách) và ô nhớ lưu trữ nội dung mới Để đọc/ghi với bộ nhớ máy thực hiện như sau: Đầu tiên CPU gửi địa chỉ của vùng nhớ tới một mạch gọi là bộ giải mã địa chỉ Sau đó gửi một tín hiệu điều khiển tới kích hoạt bộ giải mã địa chỉ Kết quả là bộ giải mã địa chỉ mở mạch nối trực tiếp với ô nhớ tương ứng để sao chép nội dung ra một vùng nhớ phụ nếu thao tác đọc hoặc nội dung của vùng nhớ phụ được sao vào ô nhớ nếu thao tác là ghi Vùng nhớ phụ này thường là các thanh ghi (register) Một vùng nhớ đặc biệt có tốc độ truy cập nhanh gọi là Cache Vùng nhớ này đóng vai trò trung gian giữa RAM và các thanh ghi

Do cơ chế địa chỉ hoá và phần nào đó do giá thành nên bộ nhớ trong thường có dung lượng không lớn lắm (từ vài chục KB đến vài GB)

Bộ nhớ ngoài (Secondary memory)

RAM chỉ dùng cho việc ghi dữ liệu khi đang xử lí, dữ liệu trong RAM bị xoá khi không còn nguồn nuôi Bởi vậy, đối với các dữ liệu cần lưu trữ lâu dài, không thể để trên RAM được Mặt khác tuy tốc độ truy nhập trên RAM là nhanh, nhưng dung lượng nhớ của nó nhỏ

Để có thể lưu trữ thông tin lâu dài với khối lượng lớn và có thể chuyển các tin này qua máy tính khác, ta phải sử dụng bộ nhớ ngoài (BNN) BNN thường làm bằng các vật liệu từ Tốc độ truy nhập BNN chậm nhưng giá thành rẻ hơn và cho phép lưu trữ được khối lượng thông tin lớn hơn

Có nhiều loại BNN Cho đến nay chỉ còn sử dụng thông dụng một số loại là đĩa từ, băng từ và gần đây ta sử dụng đĩa quang, bộ nhớ Flash Nand (thẻ nhớ, đĩa USB…) Dữ liệu ghi trên BNN không bị mất khi tắt máy Để xử lí, dữ liệu ở BNN cần được chuyển vào RAM

Trang 15

Trên các máy vi tính phổ biến hiện nay có các loại đĩa từ sau:

 Ðĩa mềm (floppy disk): phổ biến có 2 loại đĩa có đường kính 5.25 inches (dung lượng 360

KB hoặc 1.2 MB) và loại 3.5 inches (dung lượng 720 KB hoặc 1.44 MB) Hiện nay đĩa mềm không còn sử dụng nữa

 Ðĩa cứng (hard disk): có nhiều loại dung lượng từ vài trăm đến vài ngàn MB, đến nay đã

có đĩa cứng 40GB, 80GB, 120 GB, 160 GB, 320 GB, 520 GB và đã có điã cứng vài TB Tốc độ quay của đĩa cứng rất cao thường đạt trên 3600 vòng/phút (5200prm, 7200 rpm)

Vì vậy, thông tin chứa trên đĩa cứng sẽ được truy cập nhanh hơn trên đĩa mềm rất nhiều Trên thị trường máy tính tại VN, đĩa cứng thường là sản phẩm của các hãng Quantum, Seagate, Plextor, Samsung, Maxtor, Western Digital

 Ðĩa quang (Compact disk): loại 4.72 inches có dung lượng vào khoảng 650-700MB Ðĩa quang thường chỉ được đọc và không ghi được (CD-ROM) là thiết bị phổ biến với các phần mềm phong phú mang nhiều thông tin, hình ảnh, âm thanh không thể thiếu được trong các phương tiện đa truyền thông (multimedia) Ðĩa quang làm bằng polycarbonate, có phủ một lớp phim nhôm có tính phản xạ hay còn gọi là vùng nổi (trong tiếng Anh gọi là Iand) Đĩa quang được đọc bằng tia laser, không có sự tiếp xúc cơ học nào giữa đầu đọc và mặt đĩa Khi đọc, đầu đọc chiếu tia laser công suất thấp lên đĩa và phân tích tín hiệu phản hồi để nhận biết các điểm lõm và vùng nổi Khi gặp các điểm lõm, tín hiệu phản hồi sẽ bị tán xạ Còn khi gặp các vùng nổi, tia laser sẽ bị phản xạ lại

Người ta dùng phương pháp ép khuôn để ghi đĩa CD Khi sản xuất hàng loạt thì người ta hay dùng chùm tia laser công suất cao để tạo nên các điểm lõm nếu dùng với đĩa ghi được một lần và ghi một bản Các đĩa quang thông thường chỉ ghi được một lần vì không thể tạo dạng lại được Cũng vì thế mà ta thường gọi chúng là các đĩa CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) Cũng có một số loại đĩa quang cho phép ghi lại được nhưng dùng một nguyên lí ghi khác hơi phức tạp một chút

Các ứng dụng đầu tiên của đĩa laser là các đĩa nhạc và đĩa hình (CD-G: CD Graphic), các đĩa ứng dụng tương tác (CD-I: CD Interactive),… Tốc độ truy cập trên đĩa CD không nhanh bằng đĩa cứng Người ta thường đo tốc độ đọc đĩa CD theo tỷ số tốc độ so với các cấu đầu đọc đĩa nhạc tiêu chuẩn Ví dụ đầu đọc tốc độ 48 (kí hiệu là 48X) có tốc độ đọc nhanh gấp 48 lần đầu đọc đĩa nhạc Đĩa CD có sức chứa rất lớn Các đĩa thông dụng hiện nay có sức chứa khoảng 650MB (gấp khoảng 300 lần đĩa mềm) CD-ROM còn có một số ưu điểm khác: không thể bị nhiễm virus; thông tin trên CD không bị xoá một cách ngẫu nhiên; giá thành lưu trữ thông tin thấp Đia DVD-ROM (Digital Video Disk): cũng là loại Ðĩa quang nhưng có dung lượng co vài chuc đia CD-ROM

Hiện nay trên thị trường sử dụng phổ biến đĩa cứng di động theo công nghệ Flash NAND (Flash drive hay Removable) sử dụng cổng USB để kết nối nên thường gọi là “đĩa USB” Ngoài

ra còn có thẻ nhớ (Flash memory) thường dùng lưu trữ thông tin ảnh kĩ thuật số, nhạc, phim,… kết nối với thiết bị kĩ thuật số: Mobile, máy ảnh kĩ thuật số, Note book

Trang 16

Tốc độ truy nhập Tên gọi Dung lượng

Từ 1 đến 10 nano giây Thanh ghi (register) 100 Byte

Từ 1 đến 100 nano giây Bộ nhớ đệm (cache memory) 100 KB

Vài trăm nano giây Bộ nhớ chính (man memory) từ 10 đến 100 MB

100 micro giây đến 10 mili

giây

Bộ nhớ đệm bằng đĩa (disk cache) từ 100 MB đến 1GB

Từ hàng trăm mili giây đến

hàng trăm giây Đĩa từ (magnetic dick, băng từ (magnetic tape), đĩa quang (optical

disk), DVD (Digital Video Disk)

từ hàng chụ MB đến hàng trăm GB

Các thiết bị vào/ra dùng để trao đổi dữ liệu giữa môi trường bên ngoài và MTĐT Cụ thể hơn, các thiết bị vào có chức năng chuyển dữ liệu từ bên ngoài vào bộ nhớ trong còn các thiết bị

ra dùng để chuyển thông tin từ bộ nhớ trong của MTĐT đưa ra môi trường ngoài

 Thiết bị nhập (vào): là thiết bị dùng để đưa dữ liệu vào cho máy tính xử lí Thiết bị nhập chuẩn là bàn phím (keyboard) và con chuột (mouse), ngoài ra còn có các thiết bị nhập khác như máy quét hình (scanner), máy ảnh kĩ thuật số, micro, Webcam (1 dạng máy chụp ảnh kĩ thuật số), máy vẽ( Plotter )…

 Thiết bị xuất (ra): là thiết bị thể hiện quá trình nhập, lưu trữ, xử lí thông tin và kết quả

xử lí thông tin của máy vi tính bao gồm màn hình (Monitor), máy in ( Printer), …

 Nhóm phím chức năng (function key): gồm các phím từ F1 đến F12 và các phím khác như

(phím di chuyển điểm chèn), phím PgUp (lên trang màn hình), PgDn (xuống trang màn hình), Insert (chèn), Delete (xóa), Home (về đầu), End (về cuối),

 Nhóm phím đệm số (numeric keypad) như NumLock (cho các kí tự số), CapsLock (tạo các chữ in), ScrollLock (chế độ cuộn màn hình) thể hiện ở các đèn chỉ thị

Ngoài 3 phím có đèn chỉ thị trên ta còn các nút điều khiển sau:

 Phím Shift: kèm với các phím chữ sẽ tạo ra chữ in hoa hoặc thường, đổi phím số thành các kí hiệu tương ứng trên nó

 Phím BackSpace: lùi điểm nháy đồng thời xóa kí tự đứng trước nó

 Phím Enter: nút thi hành lệnh hoặc xuống hàng

 Phím Space: thanh dài nhất, tạo kí tự rỗng

 Phím PrintScreen: nút in nội dung màn hình ra giấy

 Phím Pause: dừng thi hành chương trình

 Phím Ctrl (Control) và Alt (Alternate): là phím dùng để phối hợp các phím khác tùy chương trình sử dụng

 Phím Esc (Escape): phím thoát, được dùng khi có chỉ định rõ

 Phím Tab: phím nhảy cách, thường 8 khoảng (khoảng nhảy có thể khác đi tùy chương trình hay người sử dụng định)

Cách đặt tay trên bàn phím:

Trang 17

 Ctrl+Z: phục hồi thao tác vừa thực hiện trước đó (hủy bỏ thao tác vừa thực hiện)

 Ctrl+C: chép đối tượng đã chọn vào bộ nhớ đệm

 Ctrl+X: xoá đối tượng đã chọn và chép vào bộ nhớ đệm (Clipboard)

 Ctrl+V: chép (dán) đối tựơng từ bộ nhớ đệm ra màn hình (tại vị trí điểm chèn hiện tại)

 Ctrl+F4: đóng cửa sổ đang hoạt động

 Alt+F4: đóng cửa sổ đang hoạt động và thoát khỏi chương trình ứng dụng

 Alt+Tab: chuyển đổi cửa sổ giữa các chương trình ứng dụng đang mở trong bộ nhớ

 Alt+Spacebar: gọi menu điều khiển của cửa sổ hiện tại

 Lá cờ +E: mở chương trình Windows Explorer

 Alt + kí tự đại diện: dùng để mở trình đơn tương ứng trên cửa sổ hiện hành (tương đương việc

rê chuột đến thanh menu, thanh công cụ rồi click trái để chọn lệnh, công cụ cần thiết)

Vùng phím chức năng : F1 F12

Vùng phím chữ cái, kí hiệu

Vùng phím số bên phải Nhóm phím điều khiển

Nhóm phím điều khiển

Phím numlock

Trang 18

Nút gi ữa

Nút trái

Nút phải

 F1: mở hộp thoại giúp đỡ

Giới thiệu công dụng một số phím thông dụng:

Esc Huỷ bỏ thao tác/lệnh (đóng cửa sổ hộp thọai hiện tại trên màn hình) Backspace Di chuyển (con trỏ) điểm chèn sang trái một kí tự và xoá kí tự này

Delete (Del) Xoá 1 kí tự bên phải con trỏ (điểm chèn)

Home Di chuyển con trỏ (điểm chèn) về đầu hàng

End Di chuyển con trỏ (điểm chèn) về cuối hàng

Insert (Ins) Chuyển sang chế độ chèn kí tự

Spacebar Di chuyển con trỏ (điểm chèn) sang phải một kí tự (kí tự trống)

Shift Gõ kí tự hoa hay các kí tự trên ở những phím có hai kí tự

CapsLock Mở/tắt chế độ gõ chữ in

Numlock Mở/tắt chế độ gõ các phím số

Enter Xuống hàng hay chấm dứt một lệnh

Con chuột (Mouse): là thiết bị cần thiết phổ biến hiện nay, nhất là các máy tính chạy trong môi trường

Windows mouse là một thiết bị vào, mặt dưới có một viên bi lăn được trên mặt phẳng Lúc đầu người

ta còn gọi đùa, sau này “con chuột” thành tên gọi chính thức Khi di chuyển chuột trên mặt phẳng, chiều

và độ dài lăn được của viên bi được truyền vào máy tính dưới dạng các xung điện Một chương trình

xử lí các dữ kiện này sẽ tạo ra một ảnh (thường thể hiện dưới dạng mũi tên gọi là con định vị (hay con trỏ) trên màn hình) Khoảng cách và chiều di chuyển của con trỏ trên màn hình cũng tương tự như khoảng cách và chiều di chuyển của chuột Vì vậy ta có thể dùng chuột điều khiển con trỏ để chỉ định các đối tượng làm việc trên màn hình

Cách cầm chuột: Bàn tay phải cầm chuột, ngón cái và ngón áp út giữ thân chuột, ngón trỏ đặt trên

nút trái, ngón giữa đặt trên nút phải

Thao tác cơ bản với chuột:

Tên thao tác Mô tả thao tác Công dụng

Trỏ (Point) Di chuyển con trỏ chuột đến chạm vào

đối tượng Chuẩn bị thực hiện một thao tác Nhấp chọn

(Click) Nhấp nút trái chuột một lần và thả ra Chọn một lệnh hay một đối tượng (hình,

shape, ảnh,…

Nhấp phải

(Right Click)

Nhấp nút phải chuột một lần và thả ra Hiện trình đơn ngữ cảnh (context menu)

hay trình đơn tắt (shortcut menu) liệt kê danh sách các lệnh

Nhấp đôi

(Double Click) Nhấp nút trái chuột thật nhanh 2 lần

liên tiếp nhỏ hơn 1 giây và nhả nút ra Mở (chạy) một ứng dụng hay hiệu chĩnh đối tượng (hình, shape, ảnh ) Kéo thả

(Drag and

Drop)

Trỏ chuột vào đối tượng, ấn và giữ nút trái chuột, di chuyển chuột trên mặt bàn, đến vị trí cần thiết, nhả nút trái ra

Dùng để chọn khối (văn bản) hay di chuyển đối tượng

Về nguyên tắc, bất cứ thiết bị nào cho phép chuyển thông tin vào bộ nhớ trong đều gọi là thiết bị vào Còn nhiều loại thiết bị vào khác như máy đọc ảnh (scanner) để chuyển các hình ảnh hay tài liệu thành dạng số, là thành phần chủ chốt của hệ thống xử lí ảnh, máy số ảnh hoá (digitizer), máy đọc mực từ (MIRC) dùng để xử lí séc trong ngân hàng, siêu thị MIRC đọc kí tự (ví dụ tài khoản, số séc, …) được

in bằng mực đặc biệt trên séc để xử lí dưới dạng số trong máy tính Mã được dùng rộng rãi ở các điểm bán hàng, thư viện, bệnh viện, … là mã vạch, có chứa thêm các dữ liệu về thời gian Thiết bị nhận dạng tiếng nói dùng để chuyển lời nói thành số theo cách so sánh các mẫu điện do người nói tạo ra

với tập mẫu đã ghi sẵn, vì vậy số vốn từ tập mẫu chưa vượt quá vài nghìn Digitizer: dùng để nhập

dữ liệu đồ họa theo tọa độ X-Y vào máy tính, thường được dùng trong vẽ bản đồ, Bút quang (Light

Trang 19

pen): dùng nhập điểm bằng cách chấm lên màn hình, Touch screen: màn hình đặc biệt có thể dùng

ngón tay để chạm lên các điểm

Các thiết bị xuất (ra):

Các thiết bị cho phép chuyển dữ liệu từ bộ nhớ trong ra một giá mang tin khác gọi là thiết bị ra. Sau đây là một số thiết bị ra thông dụng

Màn hình (Screen hay Monitor): là thiết bị xuất chuẩn, dùng để thể hiện thông tin cho người sử dụng xem Thông tin được thể hiện ra màn hình bằng phương pháp ánh xạ bộ nhớ (memory mapping), với cách này màn hình chỉ việc đọc liên tục bộ nhớ và hiển thị (display) bất kỳ thông tin nào hiện có trong vùng nhớ ra màn hình Vì vậy để xuất thông tin ra màn hình ta chỉ cần xuất ra vùng nhớ tương ứng là thiết bị ra, giống như màn hình của máy thu hình Mọi chữ hay ảnh trên màn hình mà ta thấy được đều tạo từ các điểm ảnh (pixel) thể hiện bởi một chấm nhỏ Ngoài các tính năng giống như màn hình của máy thu hình thông t hường cần phải kể đến các tính năng kĩ thuật có liên quan đến đặc thù của máy tính

 Một tính năng quan trọng của màn hình là độ phân giải (resolution) chỉ mật độ điểm ảnh trên màn hình – do khả năng thể hiện tinh tế của màn hình Thực ra cả hai tính năng trên không chỉ phụ thuộc vào chính màn hình mà còn phụ thuộc vào thiết bị điều khiển màn hình (video card) Các màn hình Super VGA thông thường hiện nay cho độ phân giải tới 768 x 1024 điểm ảnh với

từ 2 8 đến 2 24 sắc độ màu khác nhau Một tính năng khác mà hầu hết các màn hình ngày nay đều phải có là khả năng tiết kiệm năng lượng

 Trong chế độ văn bản, màn hình thể hiện 80 cột kí tự (đánh số từ 0 - 79) và 25 dòng (đánh số

từ 0 - 24)

 Trong chế độ đồ họa, màn hình được chia thành các phần tử ảnh (pixel: picture element) Ðộ phân giải màn hình được xác định bằng tích số kích thước chiều ngang và chiều cao tính theo phần tử ảnh Tích số này càng lớn thì màn hình càng mịn, rõ nét

 Màn hình phổ biến hiện nay trên thị trường là màn hình màu SVGA

Loại màn hình màu Ðộ phân giải (pixel)

CCA : Color Graphics Adapter 320 x 200 EGA : Enhanced Graphics Adapter 640 x 350 VGA : Video Graphics Array 640 x 480

Máy in (printer): là thiết bị xuất để đưa thông tin ra giấy Máy in phổ biến hiện nay là loại máy in ma trận điểm (dot matrix) loại 9 kim và 24 kim, máy in phun mực, máy in laser trắng đen hoặc màu Giấy in thường dùng là loại giấy in 80 cột (in được 80 kí tự, in nén được 132 kí tự) và loại giấy in khổ rộng in được 132 cột (in 132 kí tự, in nén 256 kí tự) Cả 2 loại giấy in đều có khả năng in 66 dòng/trang Máy vẽ (plotter): loại máy đặc biệt dùng các bút màu để vẽ đồ họa, chữ

Ðĩa từ, băng từ (diskette, tape) : dùng để chứa thông tin xuất (ra)

Một số thiết bị có thể vừa là thiết bị vào vừa là thiết bị ra như: Các thiết bị đọc và ghi đĩa, Flash drive, Các modem để nối các máy tính với nhau theo đường điện thoại Tín hiệu số của máy tính qua modem

sẽ biến thành tín hiệu tương tự (analog) để gửi theo đường điện thoại Khi nhận, modem biến ngược trở lại từ tín hiệu tương tự ra tín hiệu số

2.4 Bộ xử lí trung ương (CPU)

Bộ xử lí trung ương chỉ huy các hoạt động của máy tính theo lệnh và thực hiện các phép tính CPU có

3 bộ phận chính: khối điều khiển, khối tính toán số học và logic, và một số thanh ghi

– Khối điều khiển (CU: Control Unit) là trung tâm điều hành máy tính Nó có nhiệm vụ giải mã các

lệnh, tạo ra các tín hiệu điều khiển công việc của các bộ phận khác của máy tính theo yêu cầu của người sử dụng hoặc theo chương trình đã cài đặt

– Khối tính toán số học và logic (ALU: Arithmetic-Logic Unit) bao gồm các thiết bị thực hiện các

phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia, ), các phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) và các phép tính quan hệ (so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, bằng nhau, )

Trang 20

– Các thanh ghi (registers) được gắn chặt vào CPU bằng các mạch điện tử làm nhiệm vụ bộ nhớ

trung gian Các thanh ghi mang các chức năng chuyên dụng giúp tăng tốc độ trao đổi thông tin trong máy tính Ngoài bộ nhớ trong, CPU còn dùng các thanh ghi như là những bộ nhớ nhanh, chuyên dụng dùng trong khi thực hiện các lệnh Các thanh ghi thường được dùng để ghi các lệnh đang được thực hiện, lưu trữ các dữ liệu phục vụ cho các lệnh, các kết quả trung gian, các địa chỉ, các thông tin dùng đến trong quá trình thực hiện một lệnh

Ngoài ra, CPU còn được gắn với một đồng hồ (clock) hay còn gọi là bộ tạo xung nhịp Tần số đồng hồ càng cao thì tốc độ xử lí thông tin càng nhanh Thường thì đồng hồ được gắn tương xứng với cấu hình máy và có các tần số dao động 1.5GHz , 2.4 GHz, hoặc cao hơn Đồng hồ ( clock) tạo các xung điện

áp chính xác, đều đặn để sinh ra các tín hiệu cơ bản để điều chế thông tin và đồng bộ hóa các thành phần khác của máy tính

Bộ nhớ đệm (cache memory) Trong các CPU hiện đại, để tăng tốc độ, việc lưu chuyển dữ liệu và chương trình giữa bộ nhớ trong và CPU tiến hành theo từng khối lớn Để làm điều này người ta tạo cả những bộ nhớ có tốc độ đọc/ ghi nhanh gồm rất nhiều thanh ghi ngay trong lòng CPU Việc nạp dữ liệu

từ bộ nhớ trong vào bộ nhớ đệm có thể thực hiện hoàn toàn song song với xử lí lệnh Khi phải xử lí lệnh, CPU lấy thẳng từ bộ nhớ đệm mà không phải mất thời gian liên lạc với bộ nhớ trong để lấy dữ liệu trực tiếp Như vậy cần có một cơ chế điều khiển nạp dữ liệu sẵn Một số CPU hiện đại có khả năng

dự đoán thông minh để biết nên tải vùng nào từ bộ nhớ vào bộ nhớ đệm

Nhờ công nghệ vi mạch, người ta có khả năng chế tạo toàn bộ xử lí trong một chíp (một mạch vi điện

tử được đóng trong một vỏ duy nhất ) Những bộ xử lí như vậy gọi là bộ xử lí (microprocessor) viết tắt

là MP

2.5 quá trình thực hiện lệnh

Mỗi lệnh máy là một yêu cầu ALU thực hiện một phép tính cơ sở (cộng logic, nhân logic, chọn lệnh cần thực hiện v.v… ) Mỗi lệnh này phải chỉ ra đầy đủ các thông tin sau :

 Phép tính mà lệnh cần thực hiện, phép tính đó cho bằng một số bit gọi là mã phép tính

 Dữ liệu mà lệnh cần xử lí Thông tin này có thể là địa chỉ trong bô nhớ chính hoặc là mã thanh ghi hoặc dữ liệu cụ thể

 Các thông tin liên quan đến kết quả thực hiện phép tính, chẳng hạn địa chỉ nơi lưu trữ kết quả của phép tính

Như vậy một lệnh có cấu trúc như sau :

Mã lệnh Các thành phần địa chỉ Một chương trình máy là một dãy các lệnh Do chương trình cũng được lưu trữ trong bộ nhớ nên chính các lệnh cũng có địa chỉ, đó chính là địa chỉ byte đầu tiên chứa lệnh

Quá trình thực hiện một chương trình là một quá trình liên tiếp thực hiện từng lệnh Để quản lí thứ tự thực hiện các lệnh, CU sử dụng một thanh ghi gọi là thanh đếm địa chỉ (Program –PC ) ghi địa chỉ của lệnh sẽ thực hiện tiếp theo Giá trị khởi tạo của PC là địa chỉ lệnh đầu tiên của chương trình

MTĐT được điều khiển bởi các lệnh của chương trình Chu kỳ thực hiện một lệnh bao gồm các bước sau :

 Đọc lệnh Trong chu kỳ đọc lệnh, CU gửi nội dung PC vào bộ giải mã địa chỉ để đọc byte đầu tiên của lệnh lên một thanh ghi khác gọi là thanh ghi lệnh PC sẽ tăng lên một đơn vị để CU đọc byte tiếp theo Độ dài các lệnh có thể khác nhau nhưng byte đầu tiên bao giờ cũng là nơi chứa mã lệnh

 Giải mã lệnh CU căn cứ vào mã lệnh để đọc nốt các thông tin địa chỉ của lệnh và hoàn thành việc đọc lệnh, PC tiếp tục tăng theo số lượng byte đã đọc vào

 Đọc dữ liệu Các địa chỉ dữ liệu được gửi vào bộ giải mã địa chỉ để đọc nội dung các đối tượng của lệnh gọi là các toán hạng (operand) vào các thanh ghi dữ liệu

Trang 21

 Thực hiện lệnh Phát tín hiệu điều khiển cho mạch chức năng của ALU thực hiện phép tính mà

Như vậy để thực hiện một lệnh nói chung phải đọc/ghi bộ nhớ nhiều lần Ví dụ, xét việc cộng giá trị của hai biến và ghi kết quả vào biến thứ ba Quá trình thực hiện việc này bao gồm :

 Tìm địa chỉ của biến thứ nhất trong bộ nhớ

 Lấy giá trị của biến tại địa chỉ vừa tìm được

 Tìm địa chỉ của biến thứ hai trong bộ nhớ

 Lấy giá trị của biến thứ hai tại địa chỉ tìm được

 Cộng hai giá trị

 Tìm địa chỉ của biến thứ ba trong bộ nhớ

 Ghi kết quả của phép cộng vào bộ nhớ tại địa chỉ của biến thứ ba

Như vậy, chỉ với phép cộng mà đã sáu lần tham chiếu bộ nhớ Có rất nhiều thông tin đã chuyển qua đường nối chính xác là “CPU và Bộ nhớ” để thực hiện một tính toán Vì lẽ đó người ta gọi vui đường nối đó là “cái cổ chai J.Von Neumann”

Hình 3.8 dưới đây mô tả sơ đồ cấu trúc của một chu trình thực hiện lệnh:

Hình 3.8 Chu trình thực hiện lệnh

2 Giải mã

lệnh thanh ghi l3 Đặt vào ệnh

4 Đặt vào thanh ghi địa chỉ

5 Gửi dữ liệu

từ bộ nhớ chính vào thanh ghi bộ

nhớ

6 Chỉ thị cho ALU

thực hiện phép toán mong muốn

7 ALU thực hiện phép toán mong

muốn

8 Gửi kết

quả vào thanh ghi tích luỹ

bộ nhớ

CPU

Thanh ghi tích luỹ

Trang 22

Có hai phương pháp điều khiển thực hiện lệnh:

 Phương pháp điều khiển cứng Ứng với mỗi lệnh máy có một mạch điện thực hiện lệnh đã cho theo các tín hiệu điều khiển



dụ, phép đọc một byte trong bộ nhớ có thể lấy làm một vi lệnh Như vậy, một lệnh có thể thực hiện bằng cách thi hành một dãy vi lệnh gọi là vi chương trình Do đó, khi thay đổi lệnh chỉ cần thay đổi vi chương trình tương ứng mà không cần thay đổi cấu trúc vật lí của máy tính điện tử

Các CPU ngày nay không thực hiện lệnh theo kiểu tuần tự như trên mà thường thực hiện

song song nhiều quá trình Thông tin nạp từ bộ nhớ có thể là cả một khối thanh ghi Một số

CPU có cả cơ chế xử lí thông tin để dự đoán các khối chương trình hay dữ liệu sắp dùng đến

để tải trước lên thanh ghi Trong khi đang thực hiện lệnh thứ nhất thì một thành phần khác giải

mã lệnh thứ hai và một thành phần khác tải lệnh thứ ba lên thanh ghi Cách thức xử lí này gọi

là pipeline đường ống Nhờ phương thức này mà nhiều bộ xử lí có thể thực hiện nhiều lệnh

đồng thời

Máy Tính cá nhân (PC: Personal Computer)

Máy tính cá nhân — được nhắc đến với tên gọi PC — là loại máy tính phổ biến nhất được dùng hiện nay Máy tính cá nhân là máy tính được thiết kế cho một người sử dụng một lúc Máy tính cá nhân có thể được phân thành hai loại chính: Máy tính để một chỗ và máy tính xách tay Máy tính để một chỗ được thiết kế để trên bàn Máy tính xách tay gồm có máy laptop, máy cầm tay và máy Tablet

 Máy vi tính : Là máy tính điện tử thuộc thế hệ thứ 4 dùng để lưu trữ và xử lí thông tin

 Ngòai loại máy vi tính của IBM còn có máy vi tính của hảng Apple với hệ điều hành Macintosh được

sử dụng chủ yếu trong ngành đồ họa chuyên nghiệp, quảng cáo, điện ảnh… Để đáp ứng nhu cầu của xã hội, các hảng đã sản xuất lọai máy tính xách tay (notebook) với cấu hình ngày càng hiện đại

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH

 Trong lịch sử phát triển của nhân loại, chúng ta đã trải qua ba cuộc cách mạng công nghệ nhằm mục đích phát huy sức mạnh cơ bắp và trí tuệ của con người, phục vụ cho việc nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của con người

 Cuộc cách mạng công nghệ cơ khí được khởi đầu bằng việc sáng chế ra máy hơi nước của James Watt (n ăm 1736 – 1819) tạo nên những máy móc có sức mạnh thay thế hàng trăm, hàng nghìn con người, nâng cao sức mạnh cơ bắp của con người

 Cuộc cách mạng công nghệ điện tử và điều khiển được khởi đầu bằng việc sáng chế ra bóng đèn điện tử (đèn hai cực, năm 1905 do Fleming, nước Anh và đèn ba cực, năm 1906 do De Forest, nước Mĩ ), sau đó là transitor (năm 1947 do Shockley, Brattain và Bardeen, Mĩ) nhằm tăng cường sức mạnh truyền thông và điều khiển nhằm giải phóng cho con người khỏi những thao tác điều khiển phức tạp, có khi nguy hiểm và tạo điều kiện cho con người liên lạc với nhau tại bất cứ địa điểm nào trên trái đất và các hành tinh xa xôi

 Cuộc cách mạng công nghệ tin học được khởi đầu bằng việc sáng chế ra chiếc máy tính đầu tiên ( năm 1946 ) nhằm phát huy mạnh mẽ bộ não của con người, giải quyết các vấn đề hết sức phức tạp trong sản xuất và cải tạo thiên nhiên

Các nhà khoa học chia quá trình phát triển của máy tính điện tử ra làm 5 thế hệ

 Thế hệ 0, ngày15 tháng 2 năm 1946, một máy tính điện tử hoàn chỉnh đã ra đời tại Hoa Kì Máy nặng gần 30 tấn, lắp đặt trên một diện tích 200 m 2 Trong máy sử dung 17.468 bóng đèn điện tử,

Trang 23

6000 cái chỉnh lưu, 10.000 tụ điện, 1.500 rơle, 50.000 điện trở nối với nhau bằng 800 km dây điện

và tiêu thụ một công suất điện tới 174 KW Tên máy là ENIAC (Electronic Numberrical Intogrator and Computer) có th ể thực hiên 5.000 phép tính cộng hoặc 14 phép tính nhân các số có 10 chữ số trong một giây

 Thế hệ 1 của máy tính điện tử được tính từ năm 1950 đến 1959 Trong thời gian này linh kiện chủ

yếu của máy tính vẫn là các bóng điện tử nhưng được thu nhỏ với số lượng đến 50.000 bóng cho một máy Tốc độ xử lí đạt 10.000 phép tính /giây, chủ yếu là các thông tin số, máy này thông minh hơn thế hệ 0 Những người điều khiển máy chỉ là cac nhà nghiên cứu chuyên sâu

 Thế hệ 2 củamáy tính là các máy được chế tạo từ năm 1959 đến năm 1964 với các đặc trưng là dùng các linh kiện bán dẫn Tốc độ xử lí đạt 10.000 phép tính/giây, cả thông tin chữ và số Máy lưu trữ thông tin trên băng giấy đục lỗ, băng từ và phiếu từ tính Người sử dụng máy tính ở giai đoạn này đã rộng rãi hơn, ngoài các nhà nghiên cứu còn có các kĩ sư dùng máy tính để làm các công việc thiết kế, tính toán

 Thế hệ 3: các máy tính được chế tạo từ năm 1964 đến 1974 với đặc trưng là sử dụng các

mạch tích hợp bán dẫn mà chúng ta quen gọi là “chip” Kích thước của máy được thu nhỏ

và nhẹ hơn nhưng tốc độ xử lí lại được nâng lên đến 500.000 phép tính/giây Máy lưu trữ thông tin trên các đĩa từ và xử lí được các thông tin bằng hình ảnh Các thông tin được hiển thị trên màn hình

 Thế hệ 4 là các máy tính được chế tạo từ năm 1974 đến năm 1990 với đăc trưng là dùng các mạch tích hợp siêu dẫn cho phép thu nhỏ kích thườc máy tính rất nhiều và sự ra đời của máy tính

cá nhân (PC) Tốc độ xử lí đạt đến hàng triệu phép tính/giây Máy xử lí các loại thông tin phong phú

và cho ra k ết quả gần như tức thì Công nghiệp chế tạo máy tính không còn là độc quyền của một vài nước công nghiệp lớn mà nhiều nước công nghiệp mới cũng có thể chế tạo được các loại máy

vi tính Chúng ta ghi nhận hai khuynh hướng có vẻ đối nghịch cùng song song phát triển trong giai đoạn này: xây dựng những siêu máy tính (super computer) và xây dựng những máy tính cực nhỏ (micro computer)

 Thế hệ 5 là các máy tính được ra đời từ năm 1990 trở đi Cấu hình của máy được thay đổi ngày

cáng mạnh hơn, nhỏ hơn, nhẹ hơn và trí tuệ hơn Ngày nay, bộ xử lí Pentium Pro đã ghép được 5,5 triệu transitor trên một diện tích 272 mm2 Từ đó ra đời chiếc máy tính mạnh nhất thế giới Teraflop của Bộ Năng lượng Hoa Kì được trang bị bằng 7.000 bộ xử lí Pentium Pro và có thể xử lí được 6 triệu tỉ phép tính/giây

Cho đến giai đoạn hiện nay, với trí thông minh của bộ não, con người đã tìm cách phát huy cao độ sức mạnh cơ bắp và trí tuệ của mình Cuộc cách mạng công nghệ tin học vẫn đang được tiếp diễn, còn nhiều dự án nghiên cứu vẫn đang được nghiên cứu nhưng với những máy vi tính đã dươc sản xuất đã làm thay đổi nhiều lĩnh vực khoa học, kĩ thuật và đời sồng trong đó có giáo dục và đào tạo

Các trào lưu sử dụng máy tính (Seigel và Davis (1986)

 Trào lưu thu nhất: thiết kế và lập trình máy tính Thời kì này máy tính chỉ được dùng cho các công việc đặc biệt đặt tại phòng nghiên cứu do một số chuyên gia nghiên cứu tiến hành

 Trào lưu thứ hai: Do việc sáng chế ra các bản vi mạch, chỉ một “chíp” nhỏ bằng đầu đủa có thể thay thế hàng trăm bán dẫn thông thường làm cho kích thước của máy tính càng ngày càng nhỏ gọn, nhẹ nhàng và giá thành ngày càng giảm xuống và người ta gọi đó là máy vi tính Vì thế nhiều người được tiếp cận máy vi tính và biết sử dụng các phần mềm mới để lập trình giải quyết công việc riêng của mình điều náy thúc đẩy 1 nhu cầu mới trong đời sống là ”xóa mù máy tính” cho mọi người

 Trào lưu thứ 3: trào lưu này được đặc trưng bởi sự phổ biến rộng rãi của máy tính tới tất cả các thành phần dân chúng hoạt động trong các lĩnh vực khác nhau, vì máy tính và các phần mềm của

nó dễ sử dụng Trong trào lưu thứ 3 náy, dân chúng sẽ sử dụng máy tính như hiện nay người ta dùng môtô, ôtô, tivi, hay điện thoại Việc sử dụng máy tính không đòi hỏi sự đào tạo đặc biệt nào

mà chỉ cần đọc kĩ các thuyết minh sử dụng là có thể thực hiện các thao tác trên máy theo yêu cầu của công việc

Phân loại máy tính

Trang 24

Do phổ cập của máy vi tính, nói đến MTĐT người ta nghĩ ngay đến máy vi tính Thực ra còn có các lớp máy tính khác: Siêu máy tính (Super computer), máy tính lớn (Mainframe), máy tính tầm trung (Mini computer), trạm làm việc (workstation)

 Trạm làm việc cũng là một máy vi tính nhưng có khả năng xư lí đồ họa và toán học mạnh hơn máy

vi tính và thường dùng cho các công việc khoa học, kĩ thuật và đặc biệt là thiết kế

 Máy tính mini là máy tính hạng trung, có kích cỡ nhỏ thích hợp cho các trường đại học, các xí nghiệp, các phòng thí nghiệm khoa học, công nghệ

 Máy tính lớn co năng lực xử lí rất nhanh, có bộ nhớ rất lớn, thường xử dụng trong thương mại,

khoa học, quân sự khi cần xử lí khối lượng dư liệu lớn và nhiều tiến trình phức tạp

 Siêu máy vi tính là một kiểu máy tính đặc biệt phức tạp và rất mạnh được dùng để thực hiện các nhiệm vụ đặc biệt đòi hỏi nhanh chóng tức thời và phức tap với hàng ngàn yếu tố biến thiên siêu máy tinh dựa trên xử lí song song và thường được dung cho nghiên cứu vũ khí, dự báo thời tiết, trong các ứng dụng công nghệ, trong lĩnh vực dầu khí

Các siêu máy tính thường được thiết kế dựa trên các kiến trúc song song, một máy tính có thể có nhiều

bộ xử lí hoạt động cộng tác với một bộ nhớ chung Những thành tựu mới của công nghệ vi điện tử cho phép chế tạo ra các máy tính rất mạnh DeepBlue, máy tính đầu tiên đánh thắng nhà vô địch cờ thế giới Caxparov là một máy song song gồm 256 bộ xử lí PowerPC có khả năng phân tích 200 triệu nước cờ/giây

Tính tới năm 2001, máy tính được xem là nhanh nhất là chiếc ASCI White (Accelerate Strategic Computing Initiative White) do IBM chế tạo Được xây dựng từ 8192 bộ vi xử lí, ASCI White có tốc độ

đã đưa ra một chương trình đầy tham vọng, cuốn hút các cường quốc máy tính vào một dự án chế tạo máy tính thế hệ thứ năm Theo dự án này thì máy tính thế hệ thứ năm sẽ là máy tính thông minh, có thể giao tiếp trên ngôn ngữ tự nhiên, có thể có các hoạt động mang tính sáng tạo dựa trên một cơ chế suy luận trên các tri thức và không hoàn toàn tuân theo nguyên lí J.Von Neumann Tất nhiên những máy tính đó phải rất mạnh để thực hiện được rất nhiều lập luận trong một thời gian ngắn Mặc dù mục tiêu đặt ra đã không đạt được, nhưng người ta đã thu được rất nhiều các thành quả về công nghệ xử

lí tri thức

Ngay khi việc nghiên cứu thế hệ thứ năm đang triển khai thì người ta đã nghĩ đến máy tính thế hệ thứ sáu hoạt động theo nguyên lí sinh học Đến nay người ta chưa hiều nhiều về nguyên lí xử lí thông tin của bộ não.Tuy vậy, một mô hình xử lí dựa trên sự lan truyền tín hiệu của mạng neuron đã được xây dựng Một số thử nghiệm về các chất hữu cơ có hiệu ứng bán dẫn cũng đã được xem xét Một số kết qủa ban đầu về mạng neuron đã đưa vào ứng dụng như các máy y tế, các máy phát hiện chất nổ tại các sân bay, các thiết bị nhận dạng trong quân sự, … Bây giờ còn quá sớm để có thể nói về tương lai của các máy tính phỏng sinh học này

Về máy tính nano

Ý tưởng về máy tính sử dụng các hiệu ứng ở mức hạt cơ bản đã có từ rất lâu Một trong các ý tưởng đó là máy tính quang tử Người ta đã phát hiện ra những hiệu ứng nano có thể kiểm soát được

để có thể giải quyết được vấn đề chuyển trạng thái với tốc độ siêu cao Trong năm 2001, công ty IBM

đã có những phát minh cho phép lắp ghép các kết cấu từ các nguyên tử Công nghệ này mở ra khả năng chế tạo những máy tính siêu nhỏ với công suất siêu cao Có thể trong một tương lai gần nhân loại sẽ được chứng kiến một cuộc cách mạng mới về công nghệ máy tính

Sự khác nhau giữa lớp máy vi tính, trạm làm việc và máy mini, máy tính lớn, siêu máy tinh không phải chủ yếu ở công suất xử lí mặc dù nói chung công suất của siêu máy tính, máy tính mainframe thường mạnh hơn các máy mini còn các máy mini mạnh hơn các máy vi tính Với công nghệ phát triển nhanh như hiện nay thì ranh giới về công suất tính toán tính theo tốc độ máy tính hay kích cỡ bộ nhớ ngay càng bị xóa nhòa có một định luật gọi là định luật Moore (Moore là trong những người sáng lập ra

Trang 25

công ty Intel n ổi tiếng ngày nay) nói rằng cứ mỗi chu kỳ 24 tháng, mật độ chíp lại tăng gấp đôi do đó tốc độ của CPU lại tăng khoảng hơn 2 lần Cho đến nay người ta thấy điều này vẫn còn đúng Một máy vi tính ra đời năm 2000 có thể có tốc độ gấp hàng chục lần các máy mini trước đó 5 năm

Sự khác nhau lớn nhất của các máy vi tính này lá ở phương thức sử dụng Nếu các máy vi tính được thiết kế cho các hoạt động cá nhân thì các máy tính loại còn lại đuợc thiết kế cho chế độ sử dụng tập thể Vì vậy việc sử dụng CPU mạnh chỉ là một trong các vấn đề đặt ra khi thiết kế mà thôi Các khía cạnh khác là :

 Khả năng hoạt động song song (Hình 3.10) Siêu máy tính, các máy tính lớn hơn hay mini có thể

có nhiều CPU Ngoài mục đích tăng cường sức mạnh nhờ tính toán song song còn một mục đích khác là tăng độ tin cậy của hệ thống Khi một CPU có sự cố, hệ thống vẫn tiếp tục hoạt động bình thường Điều này đặc biệt cần với những hệ thống quan trọng

 Khả năng ghép nối với các thiết bị ngoại vi, với mạng và ghép nối trực tiếp với nhau (như trong chế

độ cluster: nhiều máy tính dùng bộ máy chung) với tốc độ cao

 Khả năng chịu tải cao, cho phép xử lí nhiều công việc cho nhiều người Điều này không chỉ phụ thuộc vào công suất may mà còn phụ thuộc rất nhiều vào hệ điều hành được sử dụng Nói chung các máy vi tính chỉ cần dùng các hệ điều hành nhẹ, có thể đa nhiệm (multiuser) Trong chế độ nhiều ngươi sử dụng thì luôn luôn phải kiểm soát cả giao tiếp của những người sử dụng từ các trạm làm việc (workstation) nối với máy Siêu máy tính, máy tính có thể làm việc đồng thời với hàng ngàn người sử dụng

 Ơ các nước phát triển, trong các trung tâm nghiên cứu hay các trường đại học người ta thường sử dụng các mainframe với mục đích tính toán khoa học kĩ thuật Đối tượng dùng nhiều thường không phải các nhà tin học mà lại là các nhà vật lí, toán học, thiên văn hoc, sinh vật học phân tử và những người nghiên cứu các khoa học về trái đất Ở Việt Nam hiện nay chưa có một máy tính mini chủ yếu là HP, SUN, Alpha, AS400, RS6000

Hiện nay chỉ còn Mỹ, Nhật Bản chế tạo máy tính mainframe thương mại Nhiều quốc gia như Nga, Trung Quốc cũng có những chương trình chế tạo mainframe riêng của họ cho mục đích đảm bảo an ninh và quốc phòng

vụ 1

CPU1 Nhiệm

vụ 2

CPU1 Nhiệm

vụ 3

CPU1 Nhiệm

vụ 4

Kết quả

Hình 3.10.Xử lí tuần tự và song song

Trang 26

Câu hỏi ôn tập và bài tập tự kiểm tra kiến thức

Câu 1: Dữ liệu nhập vào từ bàn phím lưu ở đâu trong máy tính? Câu 2: Phân biệt ROM và RAM ? (giống nhau và khác nhau)

Câu 3: Để lưu có thể tái sử dụng tài liệu nhập trên máy vi tính, cần làm gì?

Câu 4: Nêu Chức năng của các thiết bị nhập/xuất (vào/ra)của MVT? Kể tên các thiết bị vào (xuất) thông dụng hiện nay của máy vi tính

Câu 5: Kể tên các thiết bị ra (xuất) của máy vi tính

Câu 6: Hãy vẽ sơ đồ cấu trúc logic của 1 MTĐT và giải thích sơ đồ đó

Câu 7: Thế nào là nguyên tắc điều khiển bằng chương trinh ?

Câu 8: Hãy nêu chức năng của CPU?

Câu 9: Phân tích chức năng của quá trình xử lí thông tin Minh họa bằng ví dụ cụ thể

Câu 10: Nêu sự giống nhau và khác nhau giữa xử lí dữ liệu băng thủ công và bằng MVT Nêu vai trò của con người trong 2 cách thức đó

Câu 11: Nêu sự khác nhau căn bản giữa các loại máy tính So sánh Workstation và máy vi tính

Câu 12: Hãy trinh bày chu kì , các bước thực hiện 1 lệnh

Câu 13: Thế nào là phần cứng máy tính?

Câu 14: Phần cứng máy tính gồm những thành phần nào?

Câu 15: Thế nào là Phần mềm máy tính ?

Câu 16 : Đơn vị đo lường thông tin (bộ nhớ)? Các bội số của Bytes

Câu 17: Đĩa cứng máy tính xách tay có ghi HDD160GB, vậy dung lượng đĩa này là _ MB Câu 18 : Một đĩa CDROM có ghi 670MB tương đương bao nhiêu MB? _ MB tương đuơng bao nhiêu KB?: KB

Các Thuật Ngữ Cần Nhớ

 Máy tính là một thiết bị điện tử có thể thực hiện các việc liên quan đến thao tác toán học, logic học và đồ hoạ

 Máy tính để bàn là máy tính thường được đặt trên bàn

 Máy tính cầm tay là loại máy tính xách tay nhỏ được thiết kế để vừa trong túi áo Chúng thường không mạnh bằng máy để bàn hoặc máy Notebook

 Công Nghệ Thông Tin là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng liên quan đến việc tạo, quản lý, xử lý và trao đổi thông tin

Kiểu Ví dụ Bộ nhớ (MB)

Hiệu năng (tốc độ) Độ dài từ (bit) Giá (1000$)

32 165 - 355

Trạm

làm việc SUN SPARC station 32 - 512

50.2 SPEC int92 marks 32

17 và hơn nữa Máy tính

Mini

Compaq Prolinea Model 4633

4 - 32 10.8 MIPS 32 1,3 -1,7

Siêu máy tính Cray C90 256 – 8.000 1 – 16

gigaflop 64

3000 – 35.000

Trang 27

 Máy tính Laptop là loại máy xách tay nhỏ chỉ nặng vài kg Loại laptop hiện đại thường được gọi là máy tính notebook

 Màn Hình Tinh Thể Lỏng, hoặc LCD, là một loại màn hình dùng cho máy tính laptop và notebook và cả trong các đồng hồ số, máy tính để bàn

 Chương trình đa phương tiện là một chương trình dùng tổ hợp ký tự, đồ họa,

âm thanh và hình ảnh

 Máy tính cá nhân là máy tính được thiết kế cho một người sử dụng một lúc

 Một chương trình là một bộ các lệnh cho phép máy tính thực hiện một nhiệm vụ đã cho

 Máy tính cá nhân Tablet là một loại máy tính notebook cho phép người sử dụng ghi chép lên trên màn hình với một cây bút đặc biệt

Câu h ỏi trắc nghiệm

1) Các nhóm thiết bị nào sau đây là thiết bị nhập của máy tính :

a Máy in, bàn phím, con chuột c Màn hình, bàn phím, con chuột

2) Thiết bị lưu trữ thông tin tạm thời khi máy tính đang vận hành là

3) Đĩa cứng có ghi 80GB nghĩa là đĩa này có dung lượng là:

a 80 * 1000 MB b 80 * 1024 KB c 80*1024 M B d Cả 3 đều sai

4) Để lưu trữ thông tin lâu dài ta nên lưu vào:

5) Thiết bị nhập của máy tính bao gồm:

a Máy in, Bàn phím, CPU c Con chuột, Bàn phím, Màn hình

b Bàn phím, Máy in, Con chuột d Micro, Bàn phím, Con chuột.

6) CPU là dùng để chỉ:

a Bộ nhớ RAM b Bộ nhớ ROM c Bộ xử lí trung tâm d Đĩa cứng, đĩa mềm

7) Phát biểu nào sau đây SAI:

8) Máy quét ảnh (máy scan) khi nối với của máy tính là

b Vừa là thiết bị nhập, vừa là thiết bị xuất d Các câu trên đều sai

9) Phần cứng của máy tính gồm :

a Bộ xử lí CPU, bộ nhớ, các thiết bị nhập xuất, lưu trữ dữ liệu c Ổ đĩa, máy in, màn hình, bàn phím

b Bộ xử lí CPU, Hệ điều hành, các thiết bị nhập d Đĩa cứng, đĩa mềm, màn hình, bàn phím

10) Câu phát biểu nào sau đây sai:

a 1KB = 1024B b 1MB = 1024KB c 1GB = 1024MB d 1B = 1024 bit

11) Có thể đọc thông tin trong bộ nhớ nào :

12) 1 MB bằng

13) Thiết bị nào lưu trữ sẳn dữ liệu, các chương trình điều khiển thiết bị của các nhà sản xuất máy tính:

14) Chọn câu trả lời đúng:

a 1KB < 1 GB < 1 MB b 1 MB < 1 KB < 1 GB c 1KB < 1 MB < 1 GB d Tất cả a,b,c đều sai

15) Khi máy tính bị treo, thao tác đầu tiên cần thực hiện theo thứ tự là:

1 Tắt máy rồi khởi động lại 2 Gỏ CTRL+ALT+DEL để ngắt tiến trình 1 ứng dụng gây lỗi

3 An phím RESET trên máy

Trang 28

Chương 3

Hệ đếm và các hệ đếm thường dùng

Hệ đếm là tập hợp các kí hiệu và qui tắc sử dụng tập kí hiệu đó để biểu diễn và xác định các giá trị các

số Mỗi hệ đếm có một số kí số (digits) hữu hạn Tổng số kí số của mỗi hệ đếm được gọi là cơ số (base hay radix), kí hiệu là b

Có 2 loại hệ đếm là hệ đếm không theo vị trí và hệ đếm theo vị trí

3.1 Hệ đếm không theo vị trí

Hệ đếm La mã thuộc loại hệ đếm này Tập các kí hiệu trong hệ đếm La mã gồm các chữ cái:

I, V, X, L, C, D, M Mỗi kí hiệu biểu thị một giá trị, cụ thể:

Giá trị 3986 được thể hiện là: MMMCMLXXXVI

Ðể biểu thị những số lớn hơn 4999 (MMMMCMXCIX), chữ số La mã giải quyết bằng cách dùng những vạch ngang đặt trên đầu kí tự Một vạch ngang tương đương với việc nhân giá trị của kí tự đó lên 1000 lần Ví dụ M = 1000x1000 = 106 Như vậy, trên nguyên tắc chữ số La mã có thể biểu thị các giá trị rất lớn Tuy nhiên trong thực tế người ta thường sử dụng 1 - 2 vạch ngang là nhiều

Như vậy, mỗi kí hiệu biểu thị một giá trị duy nhất, không phụ thuộc vào vị trí xuất hiện của nó trong biểu diễn số Vì thế có tên gọi là hệ đếm không theo vị trí Hệ đếm La mã hiện ít được sử dụng trong tính toán hiện nay

3 2 Hệ đếm theo vị trí

Trước hết xét hệ đếm thập phân (hệ đếm 10) chúng ta thường dùng gồm tập mười kí hiệu là các chữ số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Giá trị của mỗi chữ số trong hệ đếm 10 phụ thuộc vào vị trí của

nó trong biểu diễn

Ví dụ: trong số 545, chữ số 5 ở hàng đơn vị mang giá trị 5 đơn vị trong khi đó chữ số 5 ở hàng trăm mang giá trị 500 đơn vị

Như vậy, giá trị của mỗi kí hiệu ở hệ đếm 10 phụ thuộc vào vị trí của nó trong biểu diễn số Quy tắc tính giá trị là mỗi đơn vị ở 1 hàng bất kì có giá trị bằng 10 đơn vị của hàng kế cận bên phải Do đó, giá trị của một biểu diễn có thê viết dưới dạng một đa thức của cơ số

Ví dụ: 536,4= 5 x 10

+ 3 x 10

+ 6 x 10

+ 4 x 10

Hệ đếm theo vị trí là hệ đếm mà giá trị mỗi kí hiệu được dùng phụ thêm vào vị trí xuất hiện của

nó trong biểu diễn số Số lượng các kí hiệu khác nhau của hệ đếm gọi là cơ số của hệ đếm

đó Hệ đếm thập phân sử dụng 10 chữ số nên cơ số của hệ đếm đó là 10

Trang 29

Bất kì một số tự nhiên b nào lớn hơn 1 đều có thể chọn làm cơ số cho hệ đếm Các kí hiệu được dùng cho hệ đếm đó sẽ là kí hiệu đại diện cho các giá trị: 0,1…, b-1

Nếu một số n trong hệ đếm cơ số b có biểu diễn là:

Các chữ số trong một hệ đếm được sắp xếp theo quy tắc: Bất kỳ cơ số N nguyên dương nào,

có N kí hiệu khác nhau để biểu diễn các số trong hệ thống Giá trị của N kí hiệu này được sắp xếp từ 0 đến N-1

Ví dụ:

Hệ nhị phân có cơ số N = 2 : các chữ số được đánh từ 0 1

Hệ bát phân có cơ số N = 8 : các chữ số được đánh từ 0 7

Hệ thập phân có cơ số N = 10 : các chữ số được đánh từ 0 9

Hệ thập lục phân có cơ số N = 16 : các chữ số được đánh từ 0 9, A F

Để biểu diễn một số của một hệ đếm, ta dùng chỉ số đặt ở góc dưới phải số đó

011012 : biểu thị số nhị phân

0828 : biểu thị số bát phân

2316 : biểu thị số thập lục phân

Đối với hệ thập phân ta có thể ghi chỉ số hoặc không ghi (ngầm hiểu), vì số thập phân là số

mà ta sử dụng quen thuộc hằng ngày

Hệ đếm thập phân (decimal system)

Hệ đếm thập phân hay hệ đếm cơ số 10 là một trong các phát minh của người Ả rập cổ, bao gồm 10 kí số theo kí hiệu sau: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Qui tắc tính giá trị của hệ đếm này là mỗi đơn vị ở một hàng bất kỳ có giá trị bằng 10 đơn vị của hàng kế cận bên phải Ở đây b = 10 Bất kỳ số nguyên dương trong hệ thập phân có thể thể hiện như là một tổng các chuỗi các kí số thập phân nhân cho 10 lũy thừa, trong đó số mũ lũy thừa được tăng thêm 1 đơn vị kể từ số mũ lũy thừa phía bên phải nó Số mũ lũy thừa của hàng đơn vị trong hệ thập phân là 0

Ví dụ 3.4: Số 5246 có thể được thể hiện như sau:

5246 = 5 x 1000 + 2 x 100 + 4 x 10 + 6 x 1= 5 x 103 + 2 x 102 + 4 x 101 + 6 x 100 Thể hiện như trên gọi là kí hiệu mở rộng của số nguyên

Vì 5246 = 5000 + 200 + 40 + 6

Như vậy, trong số 5246: kí số 6 trong số nguyên đại diện cho giá trị 6 đơn vị (1s), kí số 4 đại diện cho giá trị 4 chục (10s), kí số 2 đại diện cho giá trị 2 trăm (100s) và kí số 5 đại diện cho giá trị 5 ngàn (1000s) Nghĩa là, số lũy thừa của 10 tăng dần 1 đơn vị từ trái sang phải tương ứng với vị trí kí hiệu số,

100 = 1 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10000

Trang 30

Mỗi kí số ở thứ tự khác nhau trong số sẽ có giá trị khác nhau, ta gọi là giá trị vị trí (place value) Phần phân số trong hệ thập phân sau dấu chấm phân cách (theo qui ước của Mỹ) thể hiện trong kí hiệu mở rộng bởi 10 lũy thừa âm tính từ phải sang trái kể từ dấu chấm phân cách:

Ví dụ:

254.68 = 2x 10

+ 5 x 10

+ 4 x 10

+ 6 x 10

+ 8 x 10

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

– Có b kí số để thể hiện giá trị số Kí số nhỏ nhất là 0 và lớn nhất là b-1

– Giá trị vị trí thứ n trong một số của hệ đếm bằng cơ số b lũy thừa n: bn

Số N(b)trong hệ đếm cơ số (b) thể hiện : N(b) = an an-1 an-2…a1a0a-1a-2…a-m

trong đó, số N(b) có n+1 kí số chẵn ở phần nguyên và m kí số lẻ, sẽ có giá trị là :

Trong ngành toán, tin học hiện nay phổ biến 4 hệ đếm như sau :

Hệ đếm Cơ số Kí số và trị tuyệt đối

Hệ đếm nhị phân (binary number system)

Với b = 2, chúng ta có hệ đếm nhị phân Ðây là hệ đếm đơn giản nhất với 2 chữ số là 0 và 1 Mỗi chữ số nhị phân gọi là BIT (viết tắt từ chữ BInary digiT) Hệ nhị phân tương ứng với 2 trạng thái của các linh kiện điện tử trong máy tính chỉ có: đóng (có điện) kí hiệu là 1 và tắt (không điện) kí hiệu là 0 Vì hệ nhị phân chỉ có 2 trị số là 0 và 1, nên khi muốn diễn tả một số lớn hơn, hoặc các kí tự phức tạp hơn thì cần kết hợp nhiều bit với nhau

Ta có thể chuyển đổi hệ nhị phân theo hệ thập phân quen thuộc

Ví dụ 3.6: Số

11101.11

(2)

Trang 31

10101

= 1x2

+ 0x2

+ 1x2

+ 0x2

+ 1x2

= 8 + 0 + 4 + 0 + 1 = 13

Hệ đếm bát phân (octal number system)

Nếu dùng 1 tập hợp 3 bit thì có thể biểu diễn 8 trị khác nhau : 000, 001, 010, 011, 100, 101,

110, 111 Các trị này tương đương với 8 trị trong hệ thập phân là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Tập hợp các chữ số này gọi là hệ bát phân, là hệ đếm với b = 8 = 23 Trong hệ bát phân, trị vị trí là lũy thừa của 8

Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system)

Hệ đếm thập lục phân là hệ cơ số , tương đương với tập hợp 4 chữ số nhị phân (4 bit) Khi thể hiện ở dạng hexa-decimal, ta có 16 kí tự gồm 10 chữ số từ 0 đến 9, và 6 chữ in

A, B, C, D, E, F để biểu diễn các giá trị số tương ứng là 10, 11, 12, 13, 14, 15 Với hệ thập lục phân, trị vị trí là lũy thừa của 16

Ví dụ 3.8 : 34F5C(16) = 3x 164 + 4x 163 + Fx 162 + 5x 161 + Cx 160 = 1216294 d

Với F= 15 và C=13

Ghi chú: Một số chương trình qui định viết số hexa phải có chữ h ở cuối chữ số

Ví dụ 3.9: Số 15 viết là Fh

3.3 Biến đổi biểu diễn số

3.3.1 Biến đổi biểu diễn số ở hệ đếm bất kì sang hệ đếm thập phân

Do đó, ta sử dụng công thức sau để chuyển đổi từ các hệ đếm sang hệ thập phân (cơ số 10) :

Bảng các giá trị tương đương ở hệ thập phân, nhị phân, bát phân, thập lục phân (**)

Thập phân Nhị phân Bát phân Thập lục phân

Trang 32

Trước hết xét trường hợp N là nguyên Để tìm biểu diễn của số nguyên N trong hệ đếm thập phân, ta tiến hành các bước sau:

Bươc 1: Viết N dưới dạng đa thức của cơ số b:

N = d

b

+ d

b

+ d

b

+…+d

.

Sau khi tách ra ta có phần nguyên là 1110 và phần phân là 101

Với phần nguyên, thực hiện tính toán theo sơ đồ trên, ta có:

3.3.2 Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 10

Chuyển đổi từ hệ 2 sang hệ 10

Ví dụ 3: X= 010112, để chuyển sang hệ 10 ta dùng công thức (*)

Trang 33

Ví dụ 6: X = 90

Chuyển đổi giữa hệ 8 và hệ 10

Chuyển đổi từ hệ 8 sang hệ 10

Ví dụ 7: X = 21068, để chuyển sang hệ 10 ta dùng công thức (*)

Trang 34

Ví dụ 11: X = F4016 , để chuyển sang hệ 10 ta dùng công thức (*)

Ví dụ 15: X = 010112, để chuyển sang hệ 16 ta tra trong bảng (**) Kết quả

5 A16 = 5A16

Ví dụ 16b: X = 1011100101.112, để chuyển sang hệ 16

B1: nhóm 4 chữ số nhị phân (1 nible) về 2 phía kể từ vị

trí phân cách phần nguyên và phần thập phân

B2: Thay mỗi nibble bằng 1 kí tự hệ 16

X = 1011100101.112 = 2E5.C16

Ví dụ 17: X = B16, để chuyển sang hệ 2 ta tra trong bảng (**)

X = 10112 Diễn giải : B16 = 10112

Ví dụ 18: X = 5A16, để chuyển sang hệ 2 ta tra trong bảng (**)

X = 101 10102Diễn giải : vì 5= 0101 2 và A16 =10102 nên 5A16 = 10110102

Trang 35

Ðổi một số nguyên từ hệ thập phân sang hệ b

Tổng quát: Lấy số nguyên thập phân N(10) lần lượt chia cho b cho đến khi thương số bằng 0 Kết quả số chuyển đổi N(b) là các dư số trong phép chia viết ra theo thứ tự ngược lại

Ví dụ 3.10: số 12 d = ? (hệ nhị phân)

Dùng các phép chia 2 liên tiếp, ta có một loạt các số dư như sau:

Kết quả: 12 d=1100 b hay 12(10) = 1100 (2)

Ðổi phần thập phân (lẻ) từ hệ thập phân sang hệ cơ số b

Tổng quát: Lấy số nguyên thập phân N(10) lần lượt nhân cho b cho đến khi phần thập phân của tích số bằng 0 Kết quả số chuyển đổi N(b) là các số phần nguyên (integral part)trong phép nhân viết ra theo thứ tự tính toán

Ví dụ: Đổi số 0.375 sang số nhị phân

Thực hiện phép nhân Kết quả Phần lẻ hiện tại của Kết quả Phần nguyên của kết quả

Ví dụ 3 : Đổi số 0.78125 d sang số Hexa (hệ 16)

Thực hiện phép nhân Kết quả Phần lẻ hiện tại của Kết quả Phần nguyên của kết quả

Ghi chú: Với phép cộng trong hệ nhị phân, 1 + 1 = 10, số 10 (đọc là một - không) chính là số

2 tương đương trong hệ thập phân Viết 10 có thể hiểu là viết 0 nhớ 1 Một cách tổng quát, khi

cộng 2 hay nhiều chữ số nếu giá trị tổng lớn hơn cơ số b thì ta viết phần lẻ và nhớ phần lớn hơn sang bên trái cạnh nó

Trang 36

Qui tắc 2: Khi chia một số nguyên nhị phân cho 2 n , ta đặt dấu chấm ngăn ở vị trí n chữ

số bên trái kể từ số cuối của số nguyên đó

Ví dụ : 100111110 : 2 3 = 100111.110

Phụ lục: CHUYỂN ÐỔI HỆ THỐNG SỐ DỰA TRÊN HỆ 8 VÀ HỆ 16

Trong phần bài giảng, chúng ta đã làm quen với cách chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 10 Tuy nhiên, ở những trị số lớn và dài thì làm cách trên trở nên rất phức tạp và dễ nhầm lẫn,

ví dụ : 101110110101 b = ? (10)

2997 d = ? (2)

Trong ví dụ thứ nhất ta phải liên tiếp làm nhiều phép nhân

và ở ví dụ thứ hai, ta lại thực hiện nhiều phép chia liên

tiếp

Người ta đưa ra hệ thống số trung gian là hệ 8 và hệ 16 để giải quyết:

Thông qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển đổi hệ 2 sang hệ 10

Chia số nhị phân làm thành từng bộ 3 số và 4 số liên tiếp theo thứ tự tương ứng với cách

thông qua hệ 8 và hệ 16 và dùng phương pháp nhân với các thừa số bên trên tương ứng rồi cộng lại

Trang 37

Ví dụ 1: chuyển số hệ 2 sau đây: 101110110101b= ? (10) (hệ 10)

THÔNG QUA HỆ 8: Chia số nhị phân từng bộ 3 số:

Ví dụ ta cần chuyển số 101110110101 sang hệ 10 Thực hiện như sau: 101 110 110 101

THÔNG QUA HỆ 16: Chia số nhị phân thành bộ 4 số

Ví dụ ta cần chuyển số 101110110101 sang hệ 10 Thực hiện như sau:

101 110 110 101 b = 1011 1011 0101 b

= 11h 11h 5h

= 11 x 162 + 11 x 161 + 5 x 160

= 11 x 256 + 11 x 16 + 5 x 1 = 2997 d Chú ý: 11= 1x 23 + 0x 22 + 1x 21 + 1x 20 và 5= 0x 23 + 1x 22 + 0x 21 + 1x 20

Thông qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển hệ 10 sang hệ 2

Cách làm tương tự như trên, nhưng thay phép nhân thành phép chia và lấy các số dư của

phép chia ngược từ dưới lên trên để chuyển đổi

Ví dụ 2: đổi số thập phân sau thành số nhị phân: 2997d= ? (2) ( hệ 2)

Trang 38

Suy ra: 2997 d = BB5 h = 1011 1011 0101 b

Chuyển hệ 8 sang hệ 16 và ngược lại:

Ta có thể dùng hệ 10 hoặc hệ 2 làm trung gian để chuyển đổi hệ 8 sang hệ 16 và ngược lại Thông thường dùng hệ 2 để trung chuyển có thuận lợi hơn

Ví dụ 3: đổi số bát phân sau thành số hexa 5665 (8) = ? (hexa)

Việc chuyển từ hệ 16 sang hệ 8 ta cũng tiến hành 2 bước như vậy

Câu hỏi tự ôn tập và bài tập

1 Cho biết các số sau thuộc hệ đếm nào ?

5 Dựa vào bảng mã ASCII, Nêu ta gỏ chuỗi kí tự sau vào máy tính thì trong RAM sẽ có số liệu gì?

Chúng tôi đang học lớp MS-DOS version 6.22

6 Thực hiện các phép tính cộng sau trên hệ đếm nhị phân : (Giải thích tiên trình bit nhớ và tiến trình cộng vớ bit nhớ)

9 Với 2 số nhị phân A=1001101011 và B=1100101100 Tính giá trị A + B ở hệ Hexa

10 Bảng mã ASCII 8 bit trên máy tính không đủ chứa bộ kí tự của 1 quốc gia bất kí (Tiếng Việt, tiếng Nhật …) Người ta đề nghị dùng mã 16 bit như UNICODE Vậy bảng mã này có thể chứa bao nhiêu kí tự ?

11 Hãy cho biêt giá trị của các biểu thức sau : ( True hoặc False hoặc không tính được )

a) X+5 >= 10 AND 3 > 9 –5

Trang 39

b) X1=NOT A OR B AND NOT ( A OR NOT B ) biết A = True, B= False

c) X2= ( A AND B ) OR ( NOT A AND ( NOT B OR A) )

d) X1= ( A AND NOT B ) OR ( B AND NOT A )

e) X2= NOT (A OR B) AND ( NOT A OR NOT B)

12 Thứ tự sắp xếp trong bộ mã ASCII như thế nào đối vơi: Số, chữ thường, chữ hoa

13 Đổi các số nhị phân dưới đây sang hệ 10: 11; 111; 1001; 1101; 1011.110

14 Đổi các số nhị phân dưới đây sang hệ 16: 11001110101, 1010111000101,

1111011101.1100110

Trang 40

Chương 4

Một số kiến thức về đại số logic

Người đặt nền móng cho ngành toán học là D.Boole (1815 – 1864) Do vậy đại số logic còn có tên gọi

là đại số Boole Đại số logic có nhiều ứng dụng, ở đây, chúng ta quan tâm đến các khía cạnh liên quan đến thiết kế các mạch logic trong MTĐT Như đã thấy, kết quả thực hiện các phép toán số học với các

số nhị phân là một số nhị phân mới Do vậy, ta có thể hình dung thiết bị thực hiện các phép toán trong

MT ĐT như là thành phần chức năng biến đổi nhị phân Thiết bị đặc biệt đó cho phép nạp số liệu dạng nhị phân ở đầu vào và lấy kết quả có dạng nhị phân ở đầu ra Vậy có thể xem bộ biến đổi chức năng

đó như là một thiết bị có nhiều đầu vào mà nhiều đầu ra Tại một thời điểm xác định, ở mỗi đầu vào chỉ nạp được 1 bit và từ mỗi đầu ra chỉ cho ra được 1 bit dữ liệu Để hiểu rõ hơn về nguyên lí xây dựng các bộ biến đổi nhị phân ta sẽ tìm hiểu một số vấn đề liên quan tới đây

Hàm đại số logic

Xét tập hợp D ={0,1}, các giá trị của tập D còn gọi là giá trị logic hay nhị phân Đại lượng x chỉ có thể nhận giá trị trong tập D gọi là biến Boole (hay biến logic, biến nhị phân) Hàm của n biến nhị phân F(x 1 ,x 2 ,…,x n ) chỉ nhận hai giá trị 0 và 1 gọi là hàm Boole (hoặc hàm logic) Mỗi hàm Boole n biến có thể cho bằng 1 bảng có n+1 cột, n cột đầu là giá trị của các biến x 1 , x 2 ,…,x n tương ứng Cột cuối cùng

là giá trị của hàm ứng với giá trị của biến

Ví dụ: n = 2, giá trị x 1 , x 2 và các hàm tương ứng f(x 1 ,x 2 ) được cho như bảng sau:

Dễ dàng thấy, với mỗi n có đúng 2 n cách tổ hợp khác nhau giá trị các biến x1,x2,….xn Một hàm Boole

là một cách cho tương ứng mỗi một trong 2 n số với một trong hai giá trị 0 và 1 Vì thế tương ứng với một cách phân hoạch tập 2 n bộ giá trị thành 2 nhóm, một nhóm hàm có giá trị 1, một nhóm hàm có giá trị 0 Như vậy, mọi hàm Boole n biến hoàn toàn được xác định bởi một tập con trong 2 n bộ giá trị để giá trị của hàm là 1 Ta đã biết đối với một tập có k phần tử thì tập tất cả các tập con của nó sẽ có 2 k

phần tử Do vậy có đúng 2 n hàm Boole n b iến

Với n=1, có 4 hàm nhị phân Các hàm đó đã được cho tướng trong Bảng:

Giá trị F3(x) luôn bằng giá trị biến x, là hàm đồng nhất: F3(x)=x

Hàm F4(x) luôn cho giá trị ngược lại với giá trị biến x mà ta gọi là hàm phủ định, kí hiệux Dễ thấy  x=x

Dấu có thể xem là dấu toán 1 ngôi, cho phép từ giá trị x xác định giá trị x Phép toán đó cũng có tên

là phép phủ định ( một số tài liệu dùng dấu – trên đầu đối tượng bị phủ định thay cho dấu đứng nước đối tượng

Biểu diễn hàm đại số logic

Một hàm đại số logic cũng có thể được xác định thông qua các hàm đại số logic khác

Có nhiều cách chứng minh một đẳng thức logic trong đó có một cách chứng minh rất đơn giản là so sánh giá trị của hai vế với tất cả các bộ đối số cụ thể Vì vậy có một số hữu hạn các bộ đối số nên chúng có thể kể ra tất cả các trường hợp trong một bảng giá trị

Qua các ví dụ trên ta thấy rằng các hàm đại số logic này có thể biểu diễn qua các hàm đại số logic khác

Tiêu đề	Giao Trình Nhập Môn Máy Tính Phần 1 9907
Tác giả	ThS Nguyễn Đăng Quan, TS Đỗ Đình Thái
Trường học	Đại Học Sài Gòn
Chuyên ngành	Khoa CNTT
Thể loại	Giáo trình nhập môn
Năm xuất bản	1990
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	4,48 MB

giao trinh nhap mon may tinh phan 1 9907

MỤC LỤC

Chương 1

Thông tin & xử lí thông tin bằng MTĐT

Câu hỏi và bài tập

Chương 2

Máy tinh điện tử

Cách đặt tay trên bàn phím:

Các thiết bị xuất (ra):

2.4 Bộ xử lí trung ương (CPU)

2.5 quá trình thực hiện lệnh

Hình 3.8 dưới đây mô tả sơ đồ cấu trúc của một chu trình thực hiện lệnh:

Hình 3.8 Chu trình thực hiện lệnh

CPU

Có hai phương pháp điều khiển thực hiện lệnh:



Các trào lưu sử dụng máy tính (Seigel và Davis (1986)

Hình 3.10.Xử lí tuần tự và song song

Câu hỏi ôn tập và bài tập tự kiểm tra kiến thức

Các Thuật Ngữ Cần Nhớ

Chương 3

Hệ đếm và các hệ đếm thường dùng

3.1 Hệ đếm không theo vị trí

3 2 Hệ đếm theo vị trí

Ví dụ: 536,4= 5 x 10

+ 3 x 10

+ 6 x 10

+ 4 x 10

Hệ đếm thập phân (decimal system)

254.68 = 2x 10

+ 5 x 10

+ 4 x 10

+ 6 x 10

+ 8 x 10

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

11101.11

10101

= 1x2

+ 0x2

+ 1x2

+ 0x2

+ 1x2

= 8 + 0 + 4 + 0 + 1 = 13

Hệ đếm bát phân (octal number system)

Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system)

3.3 Biến đổi biểu diễn số

N = d

b

+ d

b

+ d

b

+…+d

.

3.3.2 Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 10

Chuyển đổi giữa hệ 8 và hệ 10

Chuyển đổi giữa hệ 8 và hệ 10

Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 16

Ðổi một số nguyên từ hệ thập phân sang hệ b

Ðổi phần thập phân (lẻ) từ hệ thập phân sang hệ cơ số b

Phụ lục: CHUYỂN ÐỔI HỆ THỐNG SỐ DỰA TRÊN HỆ 8 VÀ HỆ 16

Thông qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển đổi hệ 2 sang hệ 10

Thông qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển hệ 10 sang hệ 2

Chuyển hệ 8 sang hệ 16 và ngược lại:

Câu hỏi tự ôn tập và bài tập

Chương 4

Một số kiến thức về đại số logic

Biểu diễn hàm đại số logic