Lịch sử máy tính

Lịch sử máy tính

Mục Lục

Mục Lục 1

1 CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ MÁY TÍNH 6

1.1 Hệ thống máy tính đầu tiên 6

1.1.1 Khái niệm máy tính 6

1.1.2 Tín hiệu số và tín hiệu tương tự 7

1.2 Các giai đoạn lịch sử 7

1.3 Phân loại 16

1.3.1 Theo sự phát triển của công nghệ 16

1.3.2 Theo quy mô và khả năng tính toán 17

1.4 Các thành phần của một hệ thống máy tính cá nhân ngày nay 17

2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA MÁY TÍNH 18

2.1 Logic 18

2.1.1 Mệnh đề 18

2.1.2 Hàm mệnh đề 18

2.1.3 Các phép toán trên mệnh đề 19

2.1.4 Biểu thức mệnh đề 19

2.1.5 Tương đương logic và Hệ quả logic 20

2.1.6 Các tương đương logic cơ bản 21

2.2 Biểu diễn logic trong lý thuyết mạch số 22

2.3 Biểu diễn dữ liệu trong máy tính 27

2.3.1 Các hệ đếm 27

2.3.2 Cách thức lưu trữ dữ liệu trong máy tính 31

3 CHƯƠNG 3: LỊCH SỬ WIN 40

3.1 MS-DOS 1.0 40

3.2 Windows 3.0 40

3.3 Windows NT 3.1 41

3.4 Windows for Workgroups 3.11 42

3.5 Windows 95 43

3.6 Windows NT 4.0 43

3.7 Windows CE 1.0 44

3.8 Windows 98 45

3.9 Windows 2000 45

3.10 Windows ME 46

3.11 Windows XP 47

3.12 Windows Server 2003 47

3.13 Windows Vista 48

3.14 Windows Server 2008 49

3.15 Windows 7 49

4 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VỀ FAT32 VÀ NTFS 53

4.1 Khái niệm về FAT và NTFS 53

4.1.1 FAT16 53

4.1.2 FAT32 53

4.1.3 NTFS (New Technology File System): 53

4.2 So sánh giữa FAT32 và NTFS 53

5 CHƯƠNG 5: MẠNG MÁY TÍNH 56

5.1 Mạng máy tính: 56

5.1.1 Định nghĩa 56

5.1.2 Những ưu điểm khi sử dụng mạng 56

5.2 Phân loại mạng máy tính: 57

5.2.1 Khoảng cách địa lý của mạng 57

5.2.2 Theo cài đặt cấu hình mạng 57

5.3 Giới thiệu công nghệ mạng máy tính thông dụng nhất: 57

5.3.1 Mạng cục bộ (LAN): 57

5.3.2 Mạng diện rộng kết nối với LAN TO LAN (WAN): 58

5.3.3 Mạng Internet 58

5.3.4 Mạng Intranet 58

5.4 Một số khái niệm khác 58

5.4.1 Băng thông (BANDWIDTH): 58

5.4.2 Giao thức mạng 59

5.4.3 Địa chỉ IP 60

5.5 Mạng không dây 62

5.5.1 Định nghĩa 62

5.5.2 Các chuẩn công nghệ mạng không dây: 63

5.6 Xu hướng mạng tương lai 64

5.6.1 Ảo hóa tất cả 65

5.6.2 Tập trung hóa CNTT 65

5.6.3 Tổ chức mạng một cấp 66

5.6.4 Nâng cao kỹ xảo 66

5.6.5 Intranets 67

5.6.6 Mua bán từ xa 67

5.6.7 Cụ thể hóa toàn diện 68

5.6.8 Outsourcing 68

5.6.9 Giải thông lớn ở mọi nơi 69

5.6.10 Tự do phát triển 69

6 CHƯƠNG 6: GIỚI THIỆU VỀ INTERNET 71

6.1 Tổng quan về Internet và lịch sử phát triển của Internet 71

6.1.1 Khái niệm về Internet 71

6.1.2 Lịch sử phát triển của Internet 71

6.1.3 Tổ chức của Internet 72

6.1.4 Vấn đề quản lý mạng Internet 75

6.1.5 Một số thuật ngữ trên internet 75

6.2 Tổng quan về hệ thống Web 79

6.2.1 Giới thiệu 79

6.2.2 Mô hình hệ thống Web nói chung 79

6.2.3 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống Web 80

6.2.4 Thuật ngữ Web 81

6.2.5 Các loại thuật ngữ Web 82

6.3 Hướng dẫn sử dụng Google 83

6.3.1 Cơ bản về Google: 83

6.3.2 Tìm kiếm nâng cao: 84

7 CHƯƠNG 7: MICROSOFT WORD 93

7.1 Giới thiệu 93

7.1.1 Khởi động Word 93

7.1.2 Giao diện 93

7.1.3 Thoát khỏi Word 2007 94

7.2 Các thao tác cơ bản 94

7.2.1 Tạo tài liệu mới 94

7.2.2 Kiểm tra chính tả 95

7.2.3 Tìm kiếm và thay thế 96

7.2.4 Bảo vệ tài liệu 97

7.2.5 Chuyển đổi mã font chữ bằng Unikey 98

7.3 Xử lý văn bản 99

7.3.1 Định dạng văn bản 99

7.3.2 Đánh dấu hoa thị và số thứ tự 99

7.3.3 Chèn bảng 99

7.3.4 Chèn hình ảnh 102

7.4 Các thao tác cơ bản về làm báo cáo 102

7.4.1 Tạo header và footer 102

7.4.2 Đánh số trang 103

7.4.3 Tạo trang bìa 104

7.4.4 Tạo mục lục 105

7.5 Các chức năng mở rộng 106

7.5.1 Chèn công thức toán học 106

7.5.2 Ghi nhớ vị trí văn bản (Bookmark) 107

7.5.3 Mailings 107

8 CHƯƠNG 8: MICROSOFT POWER POINT 112

8.1 Giới thiệu 112

8.1.1 Khởi động Power Point 112

8.1.2 Giao diện 112

8.1.3 Thoát khỏi Power Point 113

8.2 Các thao tác cơ bản 113

8.2.1 Tạo một trình diễn mới 113

8.2.2 Các thao tác với slide 114

8.2.3 Sử dụng themes, hình nền 116

8.2.4 Các thao tác với văn bản 118

8.2.5 Tạo hiệu ứng hoạt hình 119

8.3 Các tính năng mở rộng 121

8.3.1 Chèn âm thanh và phim ảnh 121

8.3.2 Vẽ biểu đồ 122

8.3.3 Chèn số trang, footer, header 123

8.4 Một số lưu ý khi thiết kế và trình bày 123

8.4.1 Tạo slide tóm tắt 123

8.4.2 Cấu trúc slide 123

8.4.3 Hiệu ứng 124

8.4.4 Font chữ 124

8.4.5 Màu sắc và hình nền 124

8.4.6 Sử dụng hình ảnh, đồ thị 125

8.4.7 Một số lưu ý khác 125

9 CHƯƠNG 9: MICROSOFT EXCEL 126

9.1 Giới thiệu Excel và làm quen với Excel v2007 126

9.1.1 Giới thiệu Excel 126

9.1.2 Làm quen với Excel 2007 127

9.2 Công thức và hàm trong Excel 130

9.2.1 Tìm hiểu về công thức trong Excel 130

9.2.2 Hàm (Function) 133

9.3 Tạo biểu đồ trong Excel 142

9.3.1 Cách tạo biểu đồ 142

9.3.2 Hiệu chỉnh và định dạng biểu đồ 144

9.4 Bảo mật trong Excel 147

9.4.1 Thiết lập mật khẩu cho File Excel 147

9.4.2 Các cấp bảo vệ trong Excel 149

10 CHƯƠNG 10: GIỚI THIỆU VỀ LẬP TRÌNH VBA TRÊN EXCEL 153

10.1 Giới thiệu 154

10.2 Cấu trúc dự án VBA 155

10.3 Khả năng mở rộng của Excel 157

10.4 Khái niệm hàm trong Excel 158

10.5 Tạo hàm mới bằng VBA 158

10.5.1 Tại sao phải dùng hàm? 158

10.5.2 Cấu trúc của một hàm 159

10.5.3 Tạo hàm mới 160

10.5.4 Khái niệm về thủ tục 165

10.5.5 Sự khác biệt giữa hàm và thủ tục 167

10.6 Biến, các kiểu dữ liệu, khai báo biến và hằng 168

10.6.1 Biến – Khai báo biến 168

10.6.2 Hằng 170

10.6.3 Biểu thức – phép toán –chú thích 171

11 CHƯƠNG 11: CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂNCHƯƠNG TRÌNH 176

11.1 Các toán tử quan hệ và biểu thức luận lý 176

11.2 Cấu trúc rẽ nhánh : If - Then 177

11.3 Cấu trúc tuyển : Select Case 180

11.4 Cấu trúc lặp 184

11.4.1 Cấu trúc lặp xác định 184

11.4.2 Lặp không xác định 188

12 PHỤ LỤC 193

12.1 HƯỚNG DẪN KHỞI ĐỘNG VBA 193

12.2 HÀM TRẢ VỀ LỖI TRONG VBA 197

12.3 CƠ BẢN VỀ NGÔN NGỮ VISUAL BASIC (VB) 200

Máy tính

Mô hình cơ bản của máy tính

Các thành phần của một máy vi tính cá nhân

1.1 Hệ thống máy tính đầu tiên

1.1.1 Khái niệm máy tính

Từ “máy tính” (computer), theo định nghĩa của từ điển Oxford, là một thiết bị điện tử có khảnăng tiếp nhận dữ liệu (ở dạng tín hiệu), sau đó thực hiện các thao tác tính toán số (logicaloperation) được qui định bởi một chuỗi các chỉ thị/lệnh được lập trình trước (proceduralinstruction), và cho ra dữ liệu kết quả (cũng ở dạng tín hiệu) Như vậy, có thể xem một hệ thốngmáy tính gồm ba bộ phận cơ bản: bộ phận tiếp nhận tín hiệu đầu vào, bộ phận xử lý, và bộ phậntrình bày/biểu diễn tín hiệu đầu ra Mô tả này hoàn toàn dễ hiểu với các máy vi tính cá nhânngày nay: các thiết bị như bàn phím, con chuột đóng vai trò tiếp nhận tín hiệu vào, màn hình,máy in, loa đóng vai trò biểu diễn tín hiệu ra, còn bộ phận xử lý gồm các vỉ mạch điện tử đượcsắp đặt bên trong thùng máy tính

1.1.1 Tín hiệu số và tín hiệu tương tự

Tín hiệu (signal), gọi tắt của tín hiệu điệu tử, là một dòng điện Xem giá trị của tín hiệu là mứcđiện thế, ta có tín hiệu tương tự là tín hiệu có giá trị thay đổi liên tục, còn tín hiệu số có giá trịrời rạc, thông thường, chỉ có hai trạng thái, mà ta thường ký hiệu là 0 và 1 Trong thế hệ máy vitính cá nhân ngày này, tín hiệu 0 thường có mức điện thế là 12V và tín hiệu 1 có mức điện thế5V

1.2 Các giai đoạn lịch sử

Năm 1937: Tiến sỹ John Vincent Atanasoff cùng người cộng sự Clifford Berry thiết kế và chế

tạo chiếc máy tính điện tử số đầu tiên, được đặt tên là Atanasoft-Berry-Computer (ABC) ABCtiếp tục được hoàn thiện đến năm 1939, và sản phẩm đầu tiên có kích thước cỡ một nửa cănphòng, nặng khoảng 320 kg, có khả năng thực hiện 1 thao tác tính toán trong 15 giây (các máytính ngày nay có khả năng thực hiện 1 tỷ thao tác mỗi giây)

Mô hình máy tính Atanasoft-Berry-Computer.

Năm 1943: Trong Thế chiến II, một nhà khoa học người Anh, Alan Turing, thiết kế máy tính

Colossus, được sử dụng để giải hệ thống mật mã Enigma của quân đội phát xít Đức Sự ra đờicủa Colossus đã làm thất bại tham vọng bá chủ trên biển của Hải quân Đức và đẩy quân Đứcvào thế bị động trong cuộc chiến Colossus được ghi nhận là chiếc máy tính điện tử có thể lậptrình được đầu tiên trên thế giới, và sự hiện hữu của chiếc máy tính này được giữ bí mật cho tớitận những năm 1970

Máy tính Colossus

Năm 1945: Tiến sỹ John von Neumann công bố bài nghiên cứu vĩ đại, mô tả về một mô hình

kiến trúc máy tính, về sau này được gọi là kiến trúc von Neumann, trong đó, đề xướng ý tưởnglưu trữ các chương trình cùng với dữ liệu trong bộ nhớ, đặt nền móng cho sự phát triển của tất

cả các thế hệ máy tính số về sau (Các máy tính thời kỳ đầu nạp chương trình từ bên ngoài vàothông qua các thẻ đục lỗ)

Năm 1946: Tiến sỹ John Mauchly và J.Presper Eckert cho ra mắt hệ thống máy tính ENIAC

(Electronic Numerical Integrator and Computer), với khả năng xử lý 5000 phép tính trong mộtgiây, nhanh hơn bất cứ thiết bị nào trước đó ENIAC nặng khoảng 28 tấn, sử dụng khoảng

17840 ống chân không, và có công suất tiêu thụ điện đến 170 Kwatt Chỉ vài năm sau, ENIACbắt đầu được sử dụng trong các trường đại học, văn phòng chính phủ, ngân hàng, và các công tybảo hiểm

Hệ thống máy tính ENIAC

Tháng 12/1947: William Shockley, John Bardeen và Walter Brattain phát minh ra bóng bán dẫn

(transistor), cho phép các nhà khoa học chế tạo máy tính sử dụng để thay thế bóng chân không,

mở đường cho sự phát triển của công nghệ chế tạo mạch điện tử tích hợp, giúp cho máy tính trởnên ngày càng nhỏ gọn hơn và tiêu thụ điện năng ít hơn Phát minh về transistor đã mang lại giảiNobel Vật lý cho ba nhà khoa học trên vào năm 1956, và được coi là một trong những thành tựukhoa học quan trọng nhất của thế kỷ 20

Một trong những transistor đầu tiên

Năm 1951: Chiếc máy tính thương mại đầu tiên, UNIVAC 1 (Universal Automatic Computer),

được sản xuất bởi Remington Rand Corp cho Cục Điều Tra Dân Số Hoa Kỳ UNIVAC 1 dài4.11m, rộng 2.28m, cao, 2.43m, có thể nhớ 1000 số, và thực hiện được các phép tính cộng, trừ,nhân, chia, so sánh, sắp xếp, lấy căn bậc 2, căn bậc 3 UNIVAC 1 có thể đọc/ghi dữ liệu trongbăng từ, với tốc độ truyền 10000 ký tự mỗi giây

Máy tính UNIVAC 1

Năm 1952: Tiến sỹ Grace Hopper đề cập đến khái niệm phần mềm có thể sử dụng lại (reusable

software) trong bài báo khoa học có tựa đề “The Education of a Computer” Bài báo mô tả cáchthức lập trình cho máy tính bằng cách sử dụng các ký hiệu hình thức, thay vì sử dụng trực tiếpngôn ngữ máy

Năm 1953: Mẫu máy tính IBM 650 được phát triển và trở thành máy tính đầu tiên được sử dụng

rộng rãi Kế hoạch sản xuất ban đầu chỉ là 50 máy, nhưng sau đó con số này đã được nâng lên

1000 Tiếp theo sau đó, mẫu máy IBM 700 đã giúp IBM thống trị thị trường main frame trongsuốt thập kỷ sau đó

Máy tính IBM 650

(xem http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_650)

Năm 1957: John Bakus giới thiệu ngôn ngữ lập trình FORTRAN (FORmula TRANslation), và

ngôn ngữ này nhanh chóng được chấp nhận rộng rãi bởi tính hiệu quả và dễ sử dụng thay chongôn ngữ hình thức

Cũng trong thời gian này, IBM 305 RAMAC là mẫu máy tính đầu tiên được tích hợp bộ lưu trữngoài bằng ổ cứng đĩa từ, một tiến bộ vượt bậc so với các bộ lưu trữ bằng băng từ trước đó, vìđĩa từ mang lại khả năng truy xuất dữ liệu ngẫu nhiên (phương cách truy xuất trong băng từ làtuần tự)

Năm 1958: Các mẫu máy tính sử dụng transistor bắt đầu trở nên phổ biến, đánh dấu sự khởi đầu

của thế hệ máy tính thứ 2

Năm 1959: IBM giới thiệu mẫu máy tính IBM 1401 có kích thước chỉ bằng một nửa cái bàn làm

việc (xem http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_1401)

Năm 1960: Tiến sỹ Grace Hopper giới thiệu ngôn ngữ lập trình bậc cao COBOL Ngôn ngữ

COBOL sử dụng cú pháp bằng tiếng Anh và chạy tốt trên các máy tính thương mại, nhờ đó,COBOL nhanh chóng trở thành một trong các ngôn ngữ lập trình được sử dụng rộng rãi nhất(đến thời điểm này, đã có trên 200 ngôn ngữ lập trình được công bố)

Năm 1964: Số lượng máy tính trên toàn thế giới đã lên đến khoảng 18000 máy Thế hệ máy tính

thứ 3 ra đời, với các bộ điều khiển, mạch xử lý được tích hợp trong các chip nhỏ Mẫu máy tínhIBM System/360 là một đại diện tiêu biểu cho thế hệ máy tính này, cũng là mẫu máy tính đầutiên có thể được sử dụng trong cả lĩnh vực khoa học và lĩnh vực thương mại

Máy tính IBM System/360

(Xem http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_360)

Năm 1965: Tập đoàn Digital Equipment Corporation (DEC) giới thiệu mẫu máy tính mini đầu

tiên PDP-8, khởi đầu cho các hệ máy tính hoạt động theo cách thức chia sẻ thời gian (hệ đanhiệm)

Năm 1968: Alan Shugart của IBM giới thiệu mẫu đĩa mềm đầu tiên có đường kính 8 inches.

Tiến sỹ Edsger Dijsktra giới thiệu các khái niệm đầu tiên về lập trình hướng cấu trúc và cácphương pháp xây dựng, phát triển chương trình máy tính Vào thời điểm này, lĩnh vực lập trìnhđang phát triển mạnh, và các chương trình máy tính ngày càng phức tạp, đòi hỏi phải có một cơ

sở khoa học cho việc tổ chức mã lệnh và cấu trúc chương trình

Năm 1969: Hệ thống mạng ARPANET, hệ thống mạng đầu tiên sử dụng công nghệ chuyển

mạch gói, được xây dựng bởi Bộ Quốc Phòng Mỹ, là cha đẻ của mạng lưới Internet toàn cầuhiện nay

Cũng trong thời gian này, lần đầu tiên hãng IBM định giá riêng cho một số phần mềm đi kèmvới phần cứng máy tính, mở đường cho việc thương mại hóa phần mềm và sự phát triển của cáccông ty phần mềm.

Năm 1970: Thế hệ máy tính thứ tư ra đời cùng với công nghệ chế tạo các chip xử lý siêu tích

hợp LSI (Large-scale integration), có thể tích hợp đến 15000 mạch xử lý trong một chip, con sốnày chỉ là khoảng 1000 trong các chip được sản xuất vào năm 1965

Năm 1971: Tiến sỹ Ted Hoff của tập đoàn Intel giới thiệu chip vi xử lý đầu tiên có thể lập trình

được, chip Intel 4004, đặt nền móng cho sự phát triển các CPU ngày nay

Năm 1975: Mô hình mạng Ethernet, mạng LAN (Local area network) đầu tiên, được phát triển

bởi Robert Metcalf của Xerox PARC (Palo Alto Research Center) Mạng LAN cho phép cácmáy tính trao đổi thông tin và chia sẻ phần mềm, dữ liệu với nhau Khởi đầu, mạng LAN chỉđược thiết kế cho các máy minicomputer, sau đó đã được áp dụng cho các hệ máy tính cá nhân

Năm 1976: Steve Wozniak và Steve Jobs chế tạo chiếc máy tính Apple đầu tiên Và ở phiên bản

ngay sau đó, mẫu máy tính Apple II đã ngay lập tức tạo nên tiếng vang lớn, nhanh chóng được

sử dụng phổ biến trong các trường trung học, cao đẳng và đại học Đối với phần lớn học sinh,sinh viên thời bấy giờ, Apple II là chiếc máy tính đầu tiên đưa họ bước vào với thế giới máy tínhrộng lớn

Máy tính Apple

(xem http://www.vnexpress.net/GL/Vi-tinh/2008/01/3B9FE813/)

Năm 1979: Bob Frankston và Dan Bricklin giới thiệu chương trình bảng tính đầu tiên (tiền thân

của Excel ngày nay), được cài đặt trên hệ máy Apple II Và ngay sau đó, chương trình này đã trởthành nguyên do chính khiến nhiều gia đình cân nhắc để tậu một chiếc Apple II cho mình Cũngtrong thời gian này, dịch vụ thông tin công cộng CompuServe ra đời trở thành kênh cung cấpthông tin trực tuyến đầu tiên

Năm 1980: Alan Shugart giới thiệu ổ cứng Winchester, cuộc cách mạng của công nghệ lưu trữ

trên máy tính cá nhân

IBM đề nghị nhà đồng sáng lập Microsoft, Bill Gates, phát triển hệ điều hành sớm được giớithiệu trên máy tính cá nhân IBM Với sự phát triển của MS-DOS, Microsoft đạt được sự lớnmạnh và thành công phi thường

Năm 1981: Máy tính cá nhân IBM được giới thiệu, dấu hiệu cho sự xâm nhập vào thị trường

máy tính cá nhân của IBM Máy tính cá nhân của IBM nhanh chóng chiếm lĩnh thị phần lớnnhất trên thị trường và trở thành máy tính cá nhân được ưa chuộng trong lĩnh vực kinh doanh

Năm 1983: Công ty Lotus Development được thành lập Phần mềm bảng tính của công ty này,

Lotus 1-2-3, kết hợp giữa bảng tính, đồ họa và chương trình cơ sở dữ liệu trong 1 gói, trở thànhchương trình bn chạy nhất cho my tính IBM

Thay vì lựa chọn 1 người cho giải thưởng hằng năm, tạp chí Time đã gọi máy tính là Máy móccủa năm trong năm 1982 Điều này thừa nhận sự tác động của máy tính trong xã hội

Năm 1984: IBM giới thiệu 1 my tính c nhn gọi l PC AT sử dụng bộ vi xử lý Intel 80286.

Hewlett-Packard công bố máy in LaserJet đầu tiên cho máy tính cá nhân

Năm 1989: Trong khi làm việc tạo CERN, Thụy Sĩ, Tim Berners-Lee phát minh doanh nghiệp

siêu phương tiện dựa trên Internet dùng cho việc chia sẻ thông tin Benners-Lee gọi sáng kiếnnày là Word Wide Web

Intel 486 trở thnh bộ vi xử lý bn dẫn hng đầu thế giới Nó chứa 1,2 triệu transistor trong 1 diện

tích 4x6 inch bạc của silicon v thực thi 15,000,000 lệnh mỗi giy, nhanh gấp 4 lần bộ vi xử lý

trước nó, chip 80386

Năm 1991: World Wide Web Consortium phát hành tiêu chuẩn miêu tả khung làm việc để kết

nối dữ liệu ở nhiều máy tính khác nhau

Năm 1992: Microsoft phát hành Windows 3.1, phiên bản cuối cùng của hệ thống điều hành

Windows Windows 3.1 đã có nhiều cải tiến như là TruType fonts, khả năng kết nối đa phươngtiện, đối tượng để kết nối và nhúng (OLE) Trong vòng 3 tháng, 3,000,000 bản copies củaWindows 3.1 đã được bán hết

Năm 1993: Một số công ty giới thiệu hệ thống máy tính sử dụng bộ vi xử lí Pentium® từ Intel.

Chip Pentium® là phần tử tiếp theo (successor) từ 486 bộ xử lí của Intel Nó chứa 3.1 triệu bóngbán dẫn (transistor) và có khả năng thực hiện 112,000,000 lệnh một giây

Năm 1994: Jim Clark và Marc Andreessen phát minh ra Netscape, và cho chạy bản Netscape

Navigator 1.0, trình duyệt của World Wide Web.Linux Torvalds tạo ra Linux nhân, một hệthống điều hành giống như UNIX, cho phép độc lập vượt qua Internet cho những cải tiến hơnnữa bởi các chương trình khác

Năm 1995: Microsoft phát hành Windows 95, bản nâng cấp chính của hệ thống điều hàng

Windows Windows 95 chứa đụng hơn 10,000,000 line of computer instructions được phát triểnbởi nổ lực tương đương với 300 người/năm Sun Microsystems cho tiến hành phát triển Java,một ngôn ngữ chương trình hướng đối tượng, cho phép người sử dụng viết cùng một ứng dụngtrên nhiều nền khác nhau Java trở thành một trong những công nghệ Internet hot nhất

Năm 1996: Olympic mùa hè Atlanta giúp cho vượt sử dụng công nghệ máy tính thông dụng

hơn nữa, với IBM Network bao gồm 7,000 máy tính cá nhân (PC), 2,000 máy nhắn tin và máyphát wireless, 90 dàn máy tính có sức mạnh công nghiệp để cung cấp thông tin của hơn 150,000vận động viên, huấn luyện viên, các nhân viên phục vụ Olympic và hàng triệu người sử dụngWeb

Năm 1997: Intel giới thiệu bộ vi xử lí Pentium® II với 7.5 triệu bóng bán dẫn Bộ vi xử lí mới

kết hợp công nghệ MMXTM, vận hành video, audio và các dữ liệu đồ họa hiệu quả hơn và hỗ trợứng dụng như : biên tập film, game DVD (Digital Video Disc), thế hệ tiếp theo của công nghệlưu trữ đĩa quang học, được giới thiệu DVD có thể chứa file audio, video ở định dạng đơn

(single format), với chất lượng gần tương đương với studio Kết thúc năm đó, 500,000 máy đọcDVD được tiêu thụ trên toàn thế giới.

Năm 1998: Microsoft phát hành Windows 98, bản nâng cấp của Windows 95 Windows 98 cho

phép tăng khả năng kết nối Internet, vận hành hệ thống tốt hơn và hỗ trợ thế hệ phần cứng vàphần mềm mới Trong vòng 6 tháng, 10 triệu bản coppies của Windows 98 đã được bán trêntoàn thế giới E-Comerce – marketing của sản phẩm và dịch vụ trên internet -bùng nổ Nhữngcông ty như Dell, E*TRADE và Amazon.com đua nhau trên thị phần online shopping, cho phépngười mua tiếp cận được mọi thứ từ phần cứng, phần mềm cho đến những dịch vụ tài chính, dulịch, bảo hiểm, sản phẩm công nghệ, sách

Năm 1999: Intel phát hành bộ vi xử lí Pentium® III, tăng khả năng kết nối đa phương tiện.

Microsoft giới thiệu bộ Office 2000 với hiệu quả hàng đầu, cung cấp nhiều công cụ cho người

sử dụng tạo nội dung và lưu trực tiếp trên Website mà không cần file chuyển đổi hoặc nhữngbước đặc biệt nào khác

Năm 2000: Sự cố thiên niên kỉ, sự cố năm 2000 hay sự cố Y2K có tiềm năng gây nên tổn thất

tài chính nghiêm trọng Trong ngày 1 tháng 1 năm 2000, ngày tháng được đọc một cách khôngđúng như 01/01/00, một năm không thể phân biệt giữa 1900 và 3000, và nhiều hệ thống phầncứng, phần mềm theo ngày sai Y2K tác động chip nhúng trên bảng chuyển mạch (Switch-board), những máy phát tiếng tự động, máy lưu video, máy nâng, hệ thống bảo mật trong thiênniên kỉ mới

1.3 Phân loại

1.3.1 Theo sự phát triển của công nghệ

Thứ nhất 1944  1950 Sử dụng bóng đèn chân không

Thứ hai 1950  1959 Sử dụng transistor

Thứ ba 1960  1970 Sử dụng mạch tích hợp (integrated circuit), cho phép tích hợp

nhiều transistor, điện trở trên một bề mặt silicon

Thứ tư 1970 

đến nay

Sử dụng mạch tích hợp lớn và cực lớn (VLSI  Very LargeScale Integrated)

Thứ năm Sử dụng các thuật giải trí tuệ nhân tạo để chế tạo các loại máy

tính có khả năng hiểu và suy luận như con người

1.1.2 Theo quy mô và khả năng tính toán

Supercomputer: Có kích thước đôi khi chiếm cả một căn phòng, được sử dụng phục vụ cho các

mục đích khoa học chuyên biệt của các tổ chức lớn Supercomputer có khả năng tính toán có thểlên đến 1 tỷ phép tính mỗi giây và được trang bị bộ nhớ cực lớn

Mainframe Computer: Có quy mô nhỏ hơn supercomputer, có thể được trang bị nhiều bộ vi xử

lý, và cho phép nhiều người sử dụng cùng lúc Mainframe cũng chỉ thường được sử dụng chocác mục đích chuyên biệt, vì sự hạn chế do kích thước và giá thành quá lớn

Minicomputer: Có quy mô lớn hơn so với một máy tính cá nhân bình thường, thường được sử

dụng làm máy chủ trong các hệ thống mạng cục bộ Minicomputer cũng có thể được trang bịnhiều bộ vi xử lý và hỗ trợ nhiều người sử dụng cùng lúc

Microcomputer: Còn được gọi là Personal Computer, nghĩa là máy tính cá nhân, hay máy vi

tính Là sản phẩm có quy mô, về cả kích thước lẫn giá thành, nhỏ gọn, phù hợp với một người

sử dụng Tùy theo kích thước và tính thích ứng khi di chuyển, máy tính cá nhân được phânthành các loại : Desktop (máy tính để bàn), Desknote, và Laptop, Notebook, Tablet, …

1.4 Các thành phần của một hệ thống máy tính cá nhân ngày nay

Thiết bị nhập: Bàn phím (keyboard), con chuột (mouse), máy quét ảnh (Scanner), micro … Thiết bị xuất: Màn hình (monitor), máy in (printer), loa (speaker), …

Thiết bị lưu trữ: RAM, Đĩa mềm, đĩa cứng, đầu đọc CD/DVD,

Thiết bị xử lý: Gồm các vi mạch được sắp đặt bên trong thùng máy tính Mỗi vỉ mạch có một

vai trò khác nhau, có thể được gắn kèm hoặc tích hợp sẵn trên vỉ mạch chính (Mainboard)

2.1 Logic

Bản chất cấu trúc và cơ chế hoạt động của máy tính dựa trên công nghệ số, là công nghệ xử lý

các tín hiệu chỉ có hai trạng thái, mà ta thường gọi là 0 và 1 Có sự tương đồng rất lớn giữa tín hiệu số và mệnh đề, đối tượng khảo sát của Logic Phần đầu của chương này trình bày về Logic,

hay logic hình thức, là cơ sở lý thuyết quan trọng cho sự phát triển của toàn bộ ngành khoa họcmáy tính, cũng như để giải thích cho các chương tiếp theo của giáo trình này

Logic, theo định nghĩa của Aristotle, là lĩnh vực bàn về những suy luận có lý Logic là nền tảng

tư duy cho mọi ngành khoa học Mọi ngành khoa học đều bằng đầu từ những điều chấp nhận

trước, mà ta gọi là tiền đề hay mệnh đề có chân trị được cho là luôn đúng Từ đó, dựa trên các

suy luận có lý từ tập tiền đề, các tri thức khoa học mới được phát sinh và phát triển

Logic hình thức là ngành khoa học nghiên cứu về các suy luận logic đã được hình thức hóa bằngtập các ký hiệu, qui ước Logic hình thức được khai sinh và phát triển bởi Goerge Boole vàAugustus DeMorgan

2.1.1 Mệnh đề

Mệnh đề là một phát biểu chỉ mang giá trị/chân trị hoặc đúng hoặc sai.

Mệnh đề có chân trị đúng được gọi là mệnh đề đúng.

Mệnh đề có chân trị sai được gọi là mệnh đề sai.

Mệnh đề thường được ký hiệu bởi các chữ cái : p, q, r, …

Chân trị đúng được ký hiệu là 1, chân trị sai được ký hiệu là 0

Chú ý Các mệnh đề thường là các câu khẳng định, tuy nhiên, không phải câu khẳng định nàocũng là mệnh đề

2.1.2 Hàm mệnh đề

Hàm mệnh đề là một ánh xạ đi từ vào , trong đó là một tập hợp khác rỗng

Cho hàm mệnh đề Khi đó, với mỗi giá trị , ta có là một mệnh đề

A 0,1 A

Nhận xét : Hàm mệnh đề không phải là mệnh đề, chân trị của hàm mệnh đề có thể lúc đúng, lúc

sai tùy theo giá trị của

Phép kéo theo hai chiều Ký hiệu , đọc là “p kéo theo hai chiều q” hay “p nếu và chỉ nếuq”, là mệnh đề chỉ có chân trị đúng khi cả và cùng đúng và cùng sai

2.1.4 Biểu thức mệnh đề

Còn gọi là dạng mệnh đề, hay biểu thức logic Là một biểu thức với số hạng là các biến mệnh đề

và phép toán là các phép toán trên mệnh đề Biểu thức mệnh đề thường được ký hiệu bởi cácchữ cái in hoa, bên trong ngoặc là danh sách tên các biến mệnh đề

Biểu thức mệnh đề chỉ có chân trị cụ thể khi ta thay các biến mệnh đề bằng các chân trị của nó.

Để khảo sát chân trị của một biểu thức mệnh đề, ta thường lập bảng chân trị, là bảng liệt kê tất

cả các trường hợp (chân trị) có thể có của các biến mệnh đề và chân trị tương ứng của biểu thức

Ta lấy ví dụ minh họa bằng cách lập bảng chân trị cho biểu thức trong ví dụ ở trên

Trong bảng trên, cột thứ 4 và thứ 5 chỉ mang tính cách trung gian

Nhận xét rằng khi biểu thức có n biến mệnh đề, thì bảng chân trị sẽ có dòng

Một biểu thức mệnh đề được gọi là hằng đúng khi nó luôn nhận chân trị đúng, bất chấp chân trị

của các biến

Một biểu thức mệnh đề được gọi là hằng sai khi nó luôn nhận chân trị sai, bất chấp chân trị của

các biến

2.1.5 Tương đương logic và Hệ quả logic

Cho và là hai biểu thức mệnh đề

và được gọi là tương đương logic với nhau, ký hiệu , khi chúng có cùng bảng chântrị, hay nói cách khác, khi chúng cùng đúng hoặc cùng sai với mọi trường hợp của các biếnmệnh đề

được gọi là hệ quả logic của , ký hiệu (còn được đọc là suy diễn logic ra ), khinếu có chân trị đúng thì cũng có chân trị đúng, với mọi trường hợp của các biến mệnh đề.

2.1.6 Các tương đương logic cơ bản

Với mọi biến mệnh đề p, q, r, ta có

10) (Luật hấp thụ)

11)

Các tương đương logic trên, có thể được kiểm chứng bằng cách lập bảng chân trị cho hai biểuthức ở vế phải và vế trái, sẽ là cơ sở cho các thao tác chứng minh hay suy diễn trên mệnh đề

2.2 Biểu diễn logic trong lý thuyết mạch số

Logic là nền tảng tư duy và là cơ sở lý thuyết cho rất nhiều ngành khoa học, đặc biệt là khoa họcmáy tính Mọi ngành khoa học đều bắt đầu từ một tập các tiền đề chấp nhận trước, các tiền đềnày có thể được biểu diễn ở dạng mệnh đề hay biểu thức mệnh đề Từ đó, dựa trên các cơ chếchứng minh và suy diễn logic, người ta tìm ra các tri thức khoa học mới, là các biểu thức mệnh

đề tương đương logic hoặc là hệ quả logic của các tiền đề ban đầu

Đối tượng khảo sát của logic là mệnh đề, là các phát biểu chỉ có hai trạng thái: đúng hoặc sai.Rất nhiều các sự vật, hiện tượng xung quanh ta, hay cũng như các đối tượng khảo sát của nhiềungành khoa học khác, cũng có thể được biểu diễn ở hai trạng thái Trong lĩnh vực điều tra dân

số, khi ghi nhận giới tính của một người dân, người ta thường dùng các ký hiệu 1 và 0 để biểudiễn giới tính, có thể qui định 1 là nữ, và 0 là nam Và như vậy, để biết tổng số nữ, hay nam,người ta chỉ cần cộng tất cả giá trị giới tính này lại, thay vì phải thực hiện một phép đếm Trongcác thiết bị điện, thiết bị có hai trạng thái quen thuộc nhất với ta là công tắc, từ đó, nảy sinh cácbài toán thú vị về thiết kế mạch điện sau cho một công tắc điều khiển nhiều thiết bị, hay mộtthiết bị được điều khiển bởi nhiều công tắc, … (như cánh cửa của một thang máy, được điềukhiển đóng/mở bởi nhiều công tắc tại các tầng lầu; hệ thống khóa điện tử trong các két sắt; …) Tuy nhiên, lĩnh vực quan trọng nhất được đề cập trong giáo trình này là khoa học máy tính Khikhảo sát về cấu trúc và bản chất hoạt động của máy tính, ta sẽ thấy sự liên hệ rất lớn với các vấn

đề về logic đã được đề cập ở trên Bản chất cách thức hoạt động của máy tính, và cũng là của rấtnhiều thiết bị kỹ thuật số hiện đại ngày nay, là dựa trên công nghệ số, là công nghệ trong đó cáctín hiệu chỉ có hai trạng thái, mà ta thường ký hiệu là 0 và 1

Từ các thế hệ máy tính xa xưa, bóng đèn chân không là các thiết bị hai trạng thái thô sơ nhấtđược sử dụng Dữ liệu vào được đục lỗ trên các tấm kẽm và truyền vào máy tính, máy tính sẽbiểu diễn dữ liệu này trong “bộ nhớ”, là một hệ thống rất nhiều bóng đèn, trong đó, bóng sángbiểu diễn giá trị 1 và bóng tắt biểu diễn giá trị 0 Các thao tác tính toán số học, được thiết kế hếtsức phức tạp bởi một mạng lưới chằng chịt các dây dẫn điện (máy tính ABC đầu tiên sử dụngkhoảng 18000 bóng chân không và cần đến gần 2km dây điện) Sự ra đời của transistor như làmột thành tựu vĩ đại của thế kỷ 20, mặc dù vai trò của chúng tưởng chừng như hết sức đơn giản:thay thế cho bóng đèn trong việc biểu diễn hai trạng thái 0 và 1 Ngành khoa học máy tính lạicàng được thúc đẩy phát triển mạnh mẽ hơn khi công nghệ chế tạo mạch tích hợp ra đời : cáctransistor có thể được đặt gọn trên bề mặt một mặt phẳng là vỉ mạch silicon Và từ đó, các mạchtích hợp ngày càng nhỏ hơn, và số lượng transistor được tích hợp trên một vỉ mạch ngày càngnhiều hơn Các vỉ mạch siêu tích hợp ngày nay có thể chứa hàng triệu transistor trong một diệctích chỉ vài inch vuông, và đó là lý do tại sao máy tính ngày càng nhỏ gọn hơn và giá thành rẻhơn

Phần tiếp theo của giáo trình này, sẽ trình bày sơ lược về transistor và lý thuyết thiết kế mạch số

Có thể xem một transistor như một mệnh đề, và một mạch số như một biểu thức mệnh đề Trọngtâm của lý thuyết thiết kế mạch là tìm ra các cách thiết kế mạch khác nhau, là các biểu thứcmệnh đề tương đương logic với nhau, từ đó chọn ra cách thiết kế phù hợp với nhu cầu nhất

 Transistor

 Đèn ledPhần tiếp theo minh họa cách sử dụng transistor để thiết kế các mạch logic cơ bản : NOT, AND,OR

 Cổng NOT

 Cổng AND

 Cổng OR

 Thiết kế mạch số

Mạch số

…

Input

Output

Một mạch số nhận một số tín hiệu vào (Input) và trả ra một số tín hiệu ra (Output) tương ứng

Để đơn giản, ta qui định một mạch số chỉ có một tín hiệu ra (trong trường hợp mạch số cầnnhiều tín hiệu ra, ta có thể thiết kế từng mạch tương ứng với từng tín hiệu)

Mỗi mạch số là một kết hợp của các cổng cơ sở NOT, AND, và OR Nếu ta xem mỗi tín hiệuvào là một biến mệnh đề, trạng thái 1 của tín hiệu ứng với biến mệnh đề mang chân trị đúng,trạng thái 0 ứng với chân trị sai, thì một mạch số chính là một biểu thức mệnh đề, với các phéptoán là các cổng Mục tiêu của lý thuyết thiết kế mạch số là (i) đạt được yêu cầu đặt ra, nghĩa làtín hiệu ra phải phụ thuộc vào các tín hiệu vào theo ý của người thiết kế mong muốn, và (ii)mạch phải tối ưu theo một tiêu chí nào đó Các phần tiếp theo sau đây sẽ trình bày một số ví dụ

về thiết kế các mạch số cơ bản trong cấu trúc máy tính, đồng thời, vận dụng các phương phápsuy diễn logic, để mạch số đạt được mục tiêu (ii)

 Mạng cộng bán phần và mạch cộng toàn phần

Mạch cộng bán phần (HA  Half Adder) và mạch cộng toàn phần (FA  Full Adder) cho phépthực hiện phép cộng hai số nhị phân, là cơ sở cho toàn bộ các phép tính toán khác bên trong máytính

Mạch cộng bán phần nhận hai tín hiệu vào , (đại diện cho 2 bit cần cộng) và trả ra hai tínhiệu ra là , , trong đó, đại diện cho bit tổng, còn là bit nhớ Ta mô tả cụ thể yêu cầu củamạch cộng bán phần qua bảng sau

1 0 1 0

Do có hai tín hiệu ra, nên ta chia mạch thành hai phần, mà ta gọi là và Để thiết

kế mạch , ta có nhận xét : chỉ mang chân trị đúng trong 2 trường hợp : sai và

đúng, đúng và sai Từ đó, biểu diễn logic của biểu thức mệnh đề sẽ có dạng:

Và mạch được thiết kế như sau

Tương tự, ta có biểu diễn logic của mạch :

Thiết kế mạch

Ghép hai mạch lại với nhau, ta có thiết kế của mạch cộng bán phần

Mạch cộng toàn phần nhận 3 tín hiệu vào , và là bit nhớ của phép cộng trước đó, đồngthời cũng trả ra 2 tín hiệu ra là và Yêu cầu cụ thể của mạch cộng toàn phần được mô tảtrong bảng sau

Dựa trên nhận xét rằng , ta có một số biến đổi logic để đưa biểuthức ở (2) về một dạng gọn hơn.

Tuy nhiên, không phải lúc nào ta cũng dễ dàng nhìn thấy những biến đổi tương đương logicthích hợp để thực hiện, và liệu rằng công thức tìm được đã tối ưu nhất chưa ? Công thức tối ưunhất của một biểu thức logic (nhắc lại rằng tiêu chí tối ưu ở đây là có số cổng phải sử dụng ít

nhất) được gọi là công thức tối tiểu (/thiểu), và phần tiếp theo sẽ trình bày về phương pháp Biểu

đồ Karnaugh, cho phép tất cả các công thức tối tiểu của một biểu thức logic

 Phương pháp Biểu đồ Karnaugh

Để kết thúc phần 2.2 này, chúng ta sẽ ứng dụng phương pháp biểu đồ Karnaugh để thiết kếmạch cho một bài toán khá thú vị trong lý thuyết thiết kế mạch số  bài toán Đèn Bảy Ngọn

 Bài toán đèn bảy ngọn

2.3 Biểu diễn dữ liệu trong máy tính

2.3.1 Các hệ đếm

Bản chất hoạt động của máy tính dựa trên hệ đếm nhị phân vì hệ đếm này hoàn toàn phù hợp vớitính chất hai trạng thái của công nghệ số Trong phần này, chúng ta sẽ khảo sát hệ đếm nhị phân

và một số hệ đếm khác cũng có liên quan mật thiết

Mọi hệ đếm được sử dụng đều vì một mục đích phù hợp nào đó Các tiêu chí phù hợp có thể kể

là : dễ biểu diễn, dễ tính toán, dễ lưu trữ, … Tuy nhiên, không phải lúc nào các tiêu chí này cũngđều đi đôi với nhau, do vậy, không thể sử dụng một hệ đếm cho tất cả các lĩnh vực Hệ đếmquen thuộc nhất với ta là hệ thập phân, có thể hiểu nôm na là vì tính tự nhiên của hệ đếm này đốivới cuộc sống xung quanh

Một hệ đếm hoàn chỉnh, phải có các đặc trưng sau

- Các chữ số có quan hệ thứ tự Ví dụ, hệ thập phân có 10 chữ số là 0, 1, , 9, hệ nhị phân

Phép cộng hai số nhị phân Ví dụ:

Chuyển đổi từ số nhị phân sang thập phân

Gọi là chữ số thứ của số nhị phân x có chữ số (tính từ phải qua trái, đếm bắt đầu từ 0).Giá trị thập phân của x sẽ là

Ví dụ Với , giá trị thập phân của x sẽ là

Chuyển đổi từ số thập phân sang nhị phân

Gọi n là số thập phân cần chuyển Ta lần lượt chia n đi cho 2 và ghi nhận lại phần dư (0 hoặc 1)cho đến khi không thể chia được nữa (nghĩa là ) Các phần dư ghi nhận được sẽ chính làcác chữ số của số nhị phân cần tìm với thứ tự được sắp từ phải sang trái Ví dụ:

Chuyển đổi từ hệ thập lục phân sang hệ thập phân.

Gọi là chữ số thứ của số thập lục phân x có chữ số (tính từ phải qua trái, đếm bắt đầu từ0) Giá trị thập phân của x sẽ là

Ví dụ

Với , giá trị thập phân của x sẽ là

Chuyển đổi từ số thập phân sang thập lục phân Tương tự như khi chuyển từ thập phân sang nhịphân, ta cũng lần lượt chia số thập phân cho 16 và ghi nhận lại chữ số thập lục phân ứng vớiphần dư, cho đến khi không thể chia được nữa Các phần dư ghi nhận được sẽ chính là các chữ

số của số thập lục phân cần tìm với thứ tự được sắp từ trái sang phải

Chữ số thập lục phân nhận được là 1A6F.

Để dễ phân biệt, trong cách trình bày, giữa số thập lục phân và thập phân, người ta thường kýhiệu 1 chữ ‘h’ (viết tắt của hexadecimal) phía sau số thập lục phân Ví dụ, số thập lục phân1A6F được ký hiệu là 1A6Fh

Các chữ số tương ứng giữa các hệ đếm nhị phân, thập phân và thập lục phân

Thập phân Nhị phân Thập lục phân

Nhận xét rằng, với 4 bit (4 chữ số) nhị phân ta có thể biểu diễn được vừa đủ 16 chữ số của

hệ thập lục phân Nên, dựa vào bảng trên, để chuyển một số từ nhị phân sang thập lục phân, ta chỉ việc thay lần lượt từng nhóm 4 bit (từ trái sang phải) của số nhị phân thành một chữ số thập lục phân (nhóm cuối cùng nếu không đủ 4 bit thì ta sẽ thêm các bit 0 vào

bên phải) Và ngược lại, để chuyển từ số thập lục phân sang nhị phân, ta chỉ việc thay lần lượt

các chữ số thập lục phân thành từng nhóm 4 bit nhị phân tương ứng

Ví dụ 1A6Fh là biểu diễn dạng thập lục phân của số nhị phân vì

Do việc chuyển đổi qua lại giữa hệ đếm nhị phân và thập lục phân là rất dễ dàng, nên hệ thập lụcphân thường được sử dụng trong các tài liệu về khoa học máy tính như một cách ghi ngắn gọncho các chữ số nhị phân

2.3.2 Cách thức lưu trữ dữ liệu trong máy tính

Các máy tính hiện đại ngày nay có thể xử lý trên rất nhiều dạng dữ liệu khác nhau từ đơn giảnđến phức tạp như văn bản, số, ngày tháng, âm thanh, hình ảnh, video, … Tuy nhiên, mọi loại dữliệu khi được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính (và được xử lý) đều phải qui về một dạng duy nhất :

dữ liệu số nhị phân, bởi vì cấu trúc bộ nhớ máy tính, cũng như mọi loại thiết bị lưu trữ số khác,lưu trữ dữ liệu ở dạng một dãy các bit 0, 1

 Cấu trúc bộ nhớ máy tính

Về mặt bản chất, máy tính chỉ lưu trữ các giá trị số ở dạng nhị phân Đơn vị lưu trữ cơ bản của

bộ nhớ máy tính là ô nhớ, mỗi ô nhớ có kích thước 8 bit, nghĩa là bằng 1 byte Toàn bộ bộ nhớ

chính của máy tính là một dãy các ô nhớ liên tục, được đánh số từ 0 trở đi, và con số này được

gọi là địa chỉ vật lý của ô nhớ Ví dụ, một máy tính có bộ nhớ 512Mb, nghĩa là nó có tổng cộng

ô nhớ Để dễ quản lý, các hệ điều hành (là phần mềm điều khiểntoàn bộ hoạt động của máy tính  xem Chương 3) thường đưa ra một cách thức đánh địa chỉ khác

cho các ô nhớ, gọi là địa chỉ logic Trong cách thức này, toàn bộ bộ nhớ được chia thành từng

đoạn nhớ (segment), mỗi đoạn nhớ gồm một số ô nhớ liên tiếp Như vậy, để định vị một ô nhớ,

ta cần hai yếu tố : (i) ô nhớ đó nằm ở đoạn nào, và (ii) trong đoạn đó, ô nhớ nằm ở vị trí thứ

mấy Yếu tố (i) được gọi là địa chỉ segment của ô nhớ, và yếu tố (ii) được gọi là địa chỉ offset

0001101001101111

1111 F  0110 6 1010 A 0001 1

2

512 1024   536870912

Để biểu diễn (lưu trữ) một giá trị số trong bộ nhớ, hệ điều hành, và các ngôn ngữ lập trình, sửdụng một hoặc một số ô nhớ liên tiếp Ví dụ, nếu chương trình sử dụng 4 ô nhớ liên tiếp để lưutrữ một giá trị số, thì các giá trị số có thể biểu diễn được gồm giá trị khác nhau Tập

hợp các cách thức mà máy tính biểu diễn các giá trị số được gọi là cấu trúc dữ liệu, mỗi cách thức biểu diễn được gọi là một kiểu dữ liệu Một kiểu dữ liệu được xác định bởi hai yếu tố : (i)

Số ô nhớ được sử dụng, và (ii) ý nghĩa của các bit trong các ô nhớ Yếu tố (i) cho ta thông tin về

kích thước của kiểu dữ liệu, còn (ii) cho ta tập các giá trị có thể có của kiểu dữ liệu (gọi là miền giá trị) Một số kiểu dữ liệu cơ bản, mà hầu hết hệ điều hành trên các máy tính ngày nay đều hỗ

trợ, là kiểu số nguyên không dấu (số không âm), số nguyên có dấu (số có thể âm hoặc khôngâm), số thực, ký tự, chuỗi, ngày tháng, …

2.3.2.1 Lưu trữ số nguyên không dấu

Để lưu trữ một số nguyên không dấu (số nguyên không âm), máy tính sử dụng 1, 2, 4, hoặc 8 ônhớ liên tiếp (trong ngôn ngữ lập trình Visual Basic  xem Chương 4  các kiểu dữ liệu sốnguyên không dấu là Byte và Char) Giả sử số ô nhớ được sử dụng là 2 (kiểu Char), khi đó, mộtgiá trị số được biểu diễn bởi một dãy gồm 16 bit liên tiếp Và bởi vì số là không dấu, nên toàn

bộ các bit đều được dùng để biểu diễn độ lớn của giá trị Khi đó, các giá trị khác nhau có thểbiểu diễn được là từ 0000 0000 0000 0000 đến 1111 1111 1111 1111, viết theo kiểu thập lụcphân là từ 0000h đến FFFFh, viết theo kiểu thập phân là từ 0 đến 65535

2.3.2.2 Lưu trữ số nguyên có dấu

Trong Visual Basic, các kiểu dữ liệu số nguyên có dấu là Integer (2 ô nhớ) và Long (4 ô nhớ).Cách lưu trữ số nguyên có dấu có đôi chút phức tạp hơn so với số nguyên không dấu Như ta đãbiết qua phần trình bày về lý thuyết thiết kế mạch số, với hai mạch số cơ bản là mạch cộng bánphần và mạch cộng toàn phần, trung tâm xử lý của máy tính gần như chỉ biết thực hiện mỗi phépcộng, tất cả phép tính toán số học khác đều được qui về phép cộng : trừ là cộng với số đối, nhân

là cộng nhiều lần, chia là trừ nhiều lần Như vậy, máy tính phải có một giải pháp thỏa đáng đểlưu trữ số âm sao cho : nếu x là một số dương, và y là số âm, thì phép cộng giữa x và y phải trả

Trở lại với cách thức lưu trữ số nguyên có dấu Gọi x là một số nguyên có dấu, khi đó, ta có thể

viết x ở dạng nếu x là số không âm, hoặc ở dạng nếu x là số âm Điều này có nghĩa là,một số nguyên có dấu gồm hai thành phần : phần giá trị (mantissa / giá trị tuyệt đối) và phầndấu

Giả sử máy tính sử dụng 2 ô nhớ để lưu trữ một số nguyên có dấu (như kiểu Integer), khi đó,máy tính chỉ sử dụng 15bit để lưu trữ phần giá trị và dành riêng bit ngoài cùng (bên phải) để thểhiện phần dấu (bằng 1 ứng với số âm, bằng 0 ứng với số không âm) Như vậy, khi số có dấu cầnlưu trữ là số không âm thì bit ngoài cùng bên phải luôn bằng 0, nên các giá trị không âm có thểbiểu diễn được là từ 0000 0000 0000 0000 đến 0111 1111 1111 1111, nghĩa là từ 0 đến

Nhưng, điều này không có nghĩa là khi số cần lưu trữ là số âm, thì máy tính chỉviệc đặt bit ngoài cùng bằng 1, rồi để 15 bit còn lại biểu diễn phần giá trị giống như cách biểudiễn số không âm Để giải thích lý do tại sao ta hãy xem ví dụ sau

Giả sử cần lưu trữ hai số nguyên có dấu là 5 và 5 Số 5 đương nhiên sẽ được lưu trữ bởi dãy bit

0000 0000 0000 0101 Tuy nhiên, nếu máy tính lưu trữ số 5 bởi dãy bit 1000 0000 0000 0101thì vấn đề nảy sinh là, khi đó, phép cộng giữa hai dãy bit này sẽ cho ra kết quả là 1000 0000

0000 1010, tức là bằng 12 !

2.3.2.3 Cách thức lưu trữ số âm của máy tính

Trước hết ta phải làm quen với một số khái niệm Giả sử rằng ta đang xét kiểu dữ liệu Integer,

sử dụng 2 ô nhớ liên tiếp để biểu diễn 1 số nguyên có dấu

Bù 1 của x là một số được lấy bằng cách đảo tất cả các bit trong x Ví dụ, bù 1 của số

0010 1101 1110 0110 sẽ là 1101 0010 0001 1001

Số bù 2

Bù 2 của x là một số được lấy bằng cách lấy bù 1 của x, rồi cộng thêm cho 1 Ví dụ, bù 2 của số

0010 1101 1110 0110 sẽ là 1101 0010 0001 1001 + 1 = 1101 0010 0001 1010

Và cuối cùng là, số âm được lưu trữ trong máy tính dưới dạng bù 2 của phần giá trị Ví dụ, giá

trị Integer được lưu trữ trong máy tính dưới dạng 1011 1000 0001 1010 Thực vậy, bởi

vì nếu lấy 0010 1101 1110 0110 (11750) cộng với 1011 1000 0001 1010, ta sẽ nhận được kếtquả là 0000 0000 0000 0000, tức 0 thập phân (kết quả của phép cộng này lẽ ra phải là 1 0000

0000 0000 0000, nhưng do hiện tượng tràn số xảy ra, nên bit 1 ngoài cùng bị bỏ đi)

Cũng với ví dụ trên, nếu ta tiếp tục lấy bù 2 của 1101 0010 0001 1010 ( ), ta sẽ nhận lạiđược chính dãy số 0010 1101 1110 0110 ( ) ban đầu Do đó, không cần phải chứng minh

dài dòng, ta có thể tin rằng, trong máy tính, bù 2 của một số chính là số đối của nó.

2.3.2.4 Lưu trữ ký tự

Trong các phần trên, ta đã khảo sát qua hai kiểu dữ liệu cơ bản là kiểu số nguyên không dấu(Byte, Char), và kiểu số nguyên có dấu (Integer, Long) Nhận xét rằng, cho dù là kiểu dữ liệunào đi chăng nữa, thì dạng thức được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính vẫn chỉ là một dãy các bit,việc hiểu dãy bit đó là đại diện của dữ liệu gì (số nguyên không dấu, số nguyên có dấu, ký tự,hay số thực, v.v…) là tùy vào chương trình đang xử lý chúng Giả sử tại hai ô nhớ liên tiếp nào

đó trong bộ nhớ đang chứa dãy bit 1011 1000 0001 1011, nếu chương trình cho rằng hai ô nhớnày đang chứa một số nguyên không dấu 16 bit, thì đây là giá trị 47131, còn nếu đây là sốnguyên có dấu 16 bit, thì đây phải là một số âm (do bit ngoài cùng bên phải bằng 1), và cụ thể(sau khi lấy bù 2 để có được phần giá trị) là giá trị

Với việc lưu trữ ký tự, hay bất cứ một kiểu dữ liệu nào khác, trong máy tính cũng vậy, người tacũng phải đưa ra một phương pháp nào đó để biểu diễn ký tự dưới dạng dữ liệu số

 Bảng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

11750



Là một chuẩn qui định chuyển đổi giữa ký tự và số Bảng mã ASCII gồm 256 ký tự ứng với cácgiá trị số (gọi là mã ASCII) từ 0 đến 255 Từ đó, khi cần lưu trữ một ký tự trong bộ nhớ, máytính sẽ sử dụng vừa vặn 1 ô nhớ (1 byte) để lưu trữ giá trị mã ASCII của ký tự này

Bảng sau cho ta mã ASCII của một số ký tự thông dụng, bảng mã ASCII chi tiết có thể đượctham khảo ở Phụ lục (!) Để tránh nhầm lẫn giữa ký tự và giá trị số (ký tự 0 với số 0 chẳng hạn),

ta sẽ ghi ký tự bên trong cặp dấu ngoặc kép, qui ước này cũng là qui ước của ngôn ngữ lập trìnhVisual Basic

Z

Hầu hết các phím trên bàn phím đều ứng với một mã ASCII nào đó Một số phím đặc biệt như

enter có mã ASCII là 13, phím ESC có mã ASCII là 27, … được gọi là các ký tự đặc biệt

61h 01100001  30h 00110000  62h 01100002 

31h 00110001 

7Ah 01111010  39h 00111001 

41h 01000001 

42h 01000002 

5Ah 01011010 

Hình sau minh họa bảng các mẫu hình dạng ký tự của font chữ Vni-Times.

Bảng trong hình trên được trích từ chức năng Insert  Symbol của phần mềm Microsoft Word.Cũng trong Word, khi ta bấm một phím ứng với một ký tự bất kỳ, sau đó bấm Alt-X, thì sẽ thấyxuất hiện mã ASCII của phím vừa bấm

2.3.2.5 Lưu trữ số thực

Các máy tính ngày nay lưu trữ số thực theo chuẩn IEEE 754 Theo đó, có hai kiểu dữ liệu được

sử dụng để lưu giá trị thực là kiểu chính xác đơn 32 bit (trong ngôn ngữ C là kiểu float) và kiểuchính xác kép 64 bit (trong ngôn ngữ C là kiểu double) Sự khác biệt giữa hai kiểu dữ liệu nàychỉ nằm ở số bit được sử dụng

Cấu trúc các bit trong kiểu float :

trong đó S là bit dấu của số thực được lưu (1 là số âm, 0 là số không âm), E là phần mũ (chiếm 8bit) và M là phần hệ số (chiếm 23 bit) Khi đó, giá trị của số được xác định bởi

trong đó,

S là số nguyên có dấu 1 bit, nên miền giá trị của S là , S bằng 1 khi bit của S bằng

0, và ngược lại;

E là số nguyên không dấu 8 bit, nên miền giá trị của E là các giá trị từ 0 đến

, do đó, miền giá trị của phần mũ là các giá trị từ 127 đến 128;

M có dạng , với F là phần lẻ được biểu diễn bởi 23 bit của M

Để hiểu rõ thêm về phần M và phần E, ta lấy ví dụ với số thực cần lưu là 6.625 Máy tính sẽ tách

số thực này thành tổng

Lấy tổng này chia cho , ta có

hay có thể viết ở dạng

Khi đó, các bit ở phần M sẽ là 10101000000000000000000, các bit ở phần E sẽ là 10000001 Và

do đó, dãy 32 bit được sử dụng để lưu giá trị thực 6.625 là

0 10000001 10101000000000000000000(khoảng cách trong dãy bit ở trên chỉ có ý nghĩa tách bạch các phần S, E, và M cho rõ nghĩa)

Từ ví dụ trên, ta có cách thức xác định dãy 32 bit ứng với một giá trị thực bất kỳ :

- Nếu giá trị là âm thì bit ở phần S là 1, và ngược lại

- Lấy phần nguyên của giá trị chuyển thành dãy bit (xem phần chuyển số từ hệ thập phânsang hệ nhị phân).

- Lấy phần thập phân chia nguyên cho , ghi nhận lại phần thương (0 hoặc 1), rồi lại lấyphần dư chia cho , , cho đến khi phần dư bằng 0 hoặc số chia là (do phần Mchỉ có 23 bit)

Một số qui ước trong cách biểu diễn của kiểu float cho các giá trị đặc biệt :

Kiểu double (chính xác kép) cũng có cấu trúc tương tự kiểu float, nhưng với kích thước của cácphần M và E lần lượt là 52 và 11 Giá trị thực của số kiểu double được xác định bởi

3 CHƯƠNG 3: LỊCH SỬ WINDOWS3.1 MS-DOS 1.0

Vào ngày 12 tháng 8 năm 1981, IBM giới thiệu chiếc máy tính cá nhân có sử dụng hệ điều hành

16 bit của Microsoft, MS-DOS 1.0, đây là phát minh của chàng trai trẻ BillGate

MS- DOS 1.0

3.2 Windows 3.0

Vào ngày 22 tháng 5 năm 1990, Microsoft giới thiệu Windows 3.0 với giao diện đồ họa cho người dùng, hỗ trợ VGA, và hiệu ứng 3D giống như với những phiên bản hiện nay Hệ điều hành này đã được giới thiệu cùng với Program Manager và File Manager, đây là hệ điều hành đầu tiên thực sự mang lại thành công cho Microsoft

Windows 3.0

3.3 Windows NT 3.1

Microsoft chính thức phát hành Windows NT Advanced Server 3.1 vào ngày 24 tháng 10 năm

1993 và dự án này được tiếp tục quản lý dưới sự chỉ đạo của Dave Cutler Hệ điều hành này cho phép các công ty có thể sử dụng mạng LAN và được giới thiệu giao diện lập trình (API) Win32

“Windows NT được sinh ra không chỉ để thay đổi cách thức các doanh nhân sử dụng máy tính vào nhu cầu kinh doanh của mình”, Bill Gate phát biểu trong lễ ra mắt hệ điều hành này