bài giảng tin học đại cương chương 2 tổng quan về công nghệ thông tin pgs ts lê văn năm

Nhu cầu đa dạng hoá thông tin Trước đây khoảng 15 năm người ta mới chỉ quan tâm tới xử lý số cho các thông tin chữ và số vì khả năng các thiết bị tin học mới chỉ xử lý được các loại t

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Công nghệ thông tin

(Information Technology- IT) là

các công nghệ hoạt động thu thập,

xử lý, lưu trữ và phân phát thông

tin dạng tiếng nói, hình ảnh, văn

bản, âm thanh và thông tin thông qua tính toán và truyền thông dựa trên nền tảng vi điện tử

2.1 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CNTT

Thuật ngữ theo nghĩa hiện đại này xuất hiện lần đầu tiên trong tạp chí Harvard Business Review, năm

1958, mà tác giả là Leavitt và

Whisler đã viết như sau “Công nghệ mới này còn chưa được xác định tên riêng Chúng ta sẽ gọi nó là công

nghệ thông tin (CNTT)”

Cũng có thể hiểu một cách ngắn gọn theo công thức sau:

2.1.1 Những nội dung cơ bản của CNTT

a Xác định hệ thống thông tin

+ Xác định các thể loại thông tin

+ Xác định các chuẩn thông tin

+ Xác định hệ thống phần cứng và phần mềm hệ thống

+ Xây dựng tổ chức cho toàn hệ

thống thông tin

b Thu nhận thông tin

+ Kỹ thuật đo đạc để lấy số liệu

+ Tổ chức hệ thống thống kê số liệu

thông qua bộ máy quản lý của ngành + Tổ chức hệ thống cập nhật dữ liệu

c Quản lý thông tin

+Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu +Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

d ) Xử lý thông tin

+ Phân tích và tổng hợp hệ thống thông tin

+ Giải các bài toán ứng dụng

chuyên ngành

e Truyền thông tin

+ Xây dựng hệ thống đường

truyền thông tin

+ Giải pháp truyền thông tin trên mạng

+ Hệ quản trị mạng thông tin

+ Bảo vệ an toàn trên đường

truyền thông tin

+ Bảo mật thông tin

f Cung cấp thông tin

+ Xây dựng giao diện với người sử dụng + Hiển thị thông tin theo nhu cầu

+ Tổ chức mạng dịch vụ thông tin

2.1.2 Sơ lược lịch sử hình thành và phát triển CNTT

Lịch sử CNTT được chia làm 4 giai đoạn lớn dựa vào công nghệ

chính để giải quyết việc thu thập,

xử lý, lưu trữ, phân phối và

truyền thông tin Đó là

.Tiền cơ khí

Cơ khí

Cơ điện tử

Điện tử

a/ Thời kỳ tiền cơ khí: 3000 trước CN đến 1450 sau CN.

- Chữ viết, chữ cái và truyền thông.

Đầu tiên con người liên lạc,

truyền thông cho nhau chỉ bằng cách nói và vẽ hình 3000 trước

CN người Xumê ở Mesopotamia (Nam Iraq) đã để lại hình

thức liên lạc này

Khoảng năm 2000 trước CN,

người phoenicians đã sáng tạo ra những ký hiệu Sau đó người

Hy Lạp kế thừa các chữ cái phoenix và cho thêm những

nguyên âm; người La mã đặt tên

La tinh cho các chữ để tạo ra

bảng chữ cái dùng ngày nay

- Sách và thư viện: Thiết bị lưu trữ lâu dài.

Lãnh đạo tôn giáo ở Mesopotamia dùng sách sớm nhất Những

người Ai Cập dùng giấy cuộn để

viết Khoảng 600 trước CN, người

Hy Lạp bắt đầu việc đóng các tờ giấy với nhau thành quyển sách

- Hệ thống chữ số đầu tiên.

Người Ai Cập có các số từ 1-9 như các vạch thẳng, số 10

như chữ U hoặc hình tròn, số

100 như sợi dây cuộn, số

1000 như là hoa sen

Hệ thống chữ số giống như được dùng ngày nay được người Indu,

Ấn độ sáng tạo ra vào khoảng

b Thời kỳ cơ khí: 1450 – 1840

- Bùng nổ thông tin lần thứ

nhất.

Sáng chế ra máy in Johann

Gutenberg (Mainz, Germany) sáng tạo ra quy trình in kim loại chuyển động vào năm 1450 Phát triển chỉ mục sách và đánh số trang.

- Máy tính toán đa mục đích đầu tiên

Những máy tính đa năng đầu tiên là Thước lô ga, máy tính Pascal và

Leibniz.

 Máy tính Pascal do Blaise

Pascal (1623-62) sáng chế

 Máy tính cơ khí đầu tiên,

khoảng năm 1642 của Leibniz

Máy tính vi phân và máy tính tích phân của Charles Babbage (1792-1871).

c Thời kỳ điện cơ: 1840 - 1940 .

Sự tìm ra cách sử dụng điện là sự tiến triển chính trong giai đoạn này Tri thức

và thông tin được chuyển sang các vật mang xung điện Sự khởi đầu của viễn thông Pin Voltair cuối thế kỷ 18 Điện tín đầu thế kỷ 18, tín hiệu Morse vào

năm 1835 (Tạch/tè, chấm và vạch)

- Điện thoại và Radio

Alexander Graham Bell, năm

1876 phát minh ra chuông điện

và việc tìm ra sóng điện từ truyền qua không gian và có thể gây ra hiệu ứng tại một điểm cách xa

điểm khởi sinh ra chúng, Hai sự

kiện này giúp Guglielmo Marconi phát minh ra Radio năm 1894

- Máy tính điện cơ

Herman Hollerith (1860-1929) năm 1880 đã sáng chế ra chiếc máy tính điện cơ đầu tiên có sử dụng bìa đục lỗ

Những năm 1890, hãng IBM

(International Business Machines

Corporation) cho ra đời thương hiệu đầu tiên là máy tính Mark 1 Howard Aiken,

nghiên cứu sinh Harvard University, xây dựng máy tính Mark I; hoàn thành tháng 2/1942 Với chiều cao 8 feets, dài 51

feets, dầy 2 feets, nặng 5 tấn và sử dụng khoảng 750 ngàn linh kiện.

d Thời kỳ điện tử: 1940 – đến nay.

Vào những năm 1940, chiếc máy tính điện tử đầu tiên ra đời sử

dụng bóng đèn điện tử chân không (tube) Đó là chiếc máy đa

trình dịch

+ Thế hệ thứ hai (1959-1963).

Đặc trưng: Transistor là linh kiện

chính Băng từ và đĩa từ bắt đầu

thay thế bìa đục lỗ như thiết bị nhớ ngoài Điểm phân cực từ tính để ghi

dữ liệu 0/1 trở thành công nghệ

chính của bộ nhớ trong Sử dụng

ngôn ngữ lập trình bậc cao như

Fortran, Cobol.

+ Thế hệ thứ 3 (1964-1979).

Đặc trưng: Sử dụng mạch tích hợp

-IC (integrated circuits) Băng từ và đĩa

từ thay thế hoàn toàn bìa đục lỗ như thiết

bị nhớ ngoài Bộ nhớ trong bằng các điểm nhiễm từ bắt đầu có dạng mới MOS

(Metal Oxide Semiconductor) như một vi mạch tích hợp Hệ điều hành là những

ngôn ngữ lập trình phát triển như BASIC (sản phẩm đầu tay của Bill Gates và

Microsoft vào năm 1975).

+ Thế hệ thứ tư (1979- nay)

Đặc trưng: Sử dụng các vi mạch tích hợp rất lớn (Large- Scale

and Very Large-Scale

Integrated Circuits - LSI và

VLSIC) Bộ vi xử lý chứa cả bộ nhớ, mạch logic, mạch điều

khiển trên cùng một con chip

Điều đó tạo điều kiện ra đời các máy

tính cá nhân (PC) như APPLE II năm

1977, giá 1195 USD, IBM PC năm

1981… Khởi đầu hệ điều hành MS DOS

và các ngôn ngữ lập trình thế hệ 4 như Visicalc, Lotus 1-2-3, Dbase, MS

Word,… Giao diện đồ họa (GUI) cho các máy PC ra đời đầu những năm 1980

MS Windows khởi đầu năm 1983

mạnh mẽ từ những năm 1990

2.1 3 Xu hướng phát triển CNTT

a Nhu cầu đa dạng hoá thông tin

Trước đây khoảng 15 năm người

ta mới chỉ quan tâm tới xử lý số

cho các thông tin chữ và số vì khả năng các thiết bị tin học mới chỉ

xử lý được các loại thông tin này

Nhu cầu đã đòi hỏi con người phải

xử lý thông tin đa dạng hơn như thông tin đồ hoạ, hình ảnh động,

âm thanh Đến nay, các thể loại thông tin mà con người có thể

cảm nhận được đều đã xử lý ở

dạng số

b Nhu cầu chính xác hoá thông tin

Thông tin cần được thu nhập chính xác

là một nhu cầu đương nhiên của con

người Đối với các thông tin chữ - số

cần phải đảm bảo thu nhận chính xác Điều quan trọng cần quan tâm hơn là tính chính xác đối với các thông tin

Từ những năm 1970 khi các bộ vi xử lý ra

đời những người thiết kế máy tính đã đưa ra các loại máy tính cá nhân gọi là PC với phần mềm hệ thống DOS Các máy tính PC lúc

này góp phần quyết định trong việc xã hội hoá công nghệ thông tin

Sau đó trong cuối thế kỷ 20, hãng Microsoft đã có công lớn trong

việc hình thành sản phẩm nền hệ thống WINDOWS với các phiên

bản 3.11 for Workgroup, NT Đặc biệt WINDOWS NT đã có phiên

bản chạy trên máy tính cỡ trung bình

Khoảng từ những năm 1980, người

ta đã đưa ra ý tưởng hình thành hệ thống mạng máy tính Đây là một ý tưởng có tính cách mạng trong công nghệ thông tin và đã làm thay đổi

hướng phát triển Đầu tiên người ta giải quyết mạng cục bộ (LAN) nhằm nối các máy nhỏ lại với nhau để giải quyết các bài toán lớn hơn

Hệ mạng này làm cho máy tính

PC có vai trò và vị trí cao hơn

Sau đó người ta đã tổ chức hệ

thống thông tin toàn cầu

(Internet) làm cho thông tin được

xã hội hoá mạnh hơn và các máy tính PC càng phát huy khả năng cao hơn

d Sự phát triển của kỹ thuật xử lý

thông tin

Tốc độ xử lý thông tin với các bộ xử lý (CPU) hiện nay đã tăng lên hàng nghìn lần so với 10 năm trước

e Sự phát triển trong xây

dựng các cơ sở dữ liệu

Trước đây máy tính được thiết kế theo quan điểm tập trung (centralized data-base) Từ khi mạng máy tính ra đời

người ta đã đưa ra quan niệm về hệ

thống cơ sở dữ liệu phân tán

(dicentralized data base)

Hệ CSDL phân tán vừa cho phép giải quyết tốt bài toán với khối

lượng dữ liệu lớn, vừa tạo được khả năng tương thích giữa hệ

thống thông tin với hệ thống

quản lý vừa tạo điều kiện tốt cho quá trình xã hội hoá thông tin

f Sự phát triển mạng thông tin

và kỹ thuật truyền tin

Quá trình phát triển mạng thông tin

từ mạng cục bộ (LAN) tới các mạng diện rộng (WAN) bao gồm intranet, extranet, hay internet đã giới thiệu

ở trên Các xa lộ thông tin với

đường truyền tốc độ cao được hình thành để nối các máy lại với nhau

g Sự phát triển kỹ thuật thu nhận

và cung cấp thông tin

việc thu thập thông tin địa lý đã đạt

được nhiều thành tựu quan trọng Đó

là kỹ thuật đo đạc số với các máy toàn đạc điện tử tự động (electronic

totalstation), máy định vị thu từ vệ

tinh GPS (RTK GPS), máy chụp ảnh

số (digital camera), máy đo sóng

số (Digital echosounder)… Điều cần

quan tâm phát triển ở đây là kỹ thuật thu nhận các thông tin chữ- số

.

2.2 PHẦN CỨNG CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ

Phần cứng (Hardware), là các bộ

phận vật lý cụ thể của máy tính hay

hệ thống máy tính như là màn hình, chuột, bàn phím, máy in, máy

quyét, vỏ máy tinh, bộ nguồn, bộ vi

xử lý CPU, bo mạch chủ, các loại

dây nối, loa, ổ đĩa mềm, ổ đĩa cứng,

ổ CDROM, ổ DVD,…

2.2.1 Sơ đồ chức năng của máy tính

điện tử

Dựa trên chức năng và cách thức

hoạt động của các bộ phận, phần

cứng được chia thành 5 bộ phận: Bộ Vào, Bộ Nhớ,Bộ Làm tính, Bộ Điều khiển và Bộ Ra như sơ đồ sau:

Cũng có thể phân chia các khối chi

tiết hơn gồm: Vào, Ra, Thanh

ghi, Logic và Số học, Điều khiển, RAM, ROM, Bộ nhớ lưu trữ ngoài như sơ đồ dưới đây.

Bộ vào (Input Unit): Bộ vào thực

hiện nhiệm vụ nhập dữ liệu và

chương trình vào máy tính Bộ

vào bao gồm các thiết bị có

nhiệm vụ thu nhập dữ liệu hay

mệnh lệnh từ ngoài vào máy Ví

dụ như bàn phím, chuột, máy

quét

2 Bộ ra (Output Unit): Bao gồm

các thiết bị đưa thông tin, dữ liệu

từ bên trong máy ra ngoài, trả

lời, phát tín hiệu, hay thực thi

lệnh ra bên ngoài Ví dụ như màn hình, máy in, loa,

3 Bộ nhớ trong (Internal Memory)

Bộ nhớ trong có 2 phần: RAM và

ROM

RAM (Random Access Memory) bộ

nhớ truy cập ngẫu nhiên Bộ nhớ sơ cấp của máy tính, trong đó các chỉ

lệnh chương trình và dữ liệu được lưu trữ sao cho bộ xử lý trung tâm (CPU)

có thể truy cập trực tiếp vào chúng thông qua các BUS dữ liệu cao tốc

của bộ xử lý đó

phải được thiết kế sao cho bộ xử lý

có thể truy cập ngẫu nhiên vào các

nội dung đó.

RAM là một ma trận gồm các

hàng và các cột, giao điểm

hàng và cột là các ô nhớ có khả năng lưu nhớ các lệnh

chương trình hay dữ liệu.Mỗi một giao điểm có một địa chỉ riêng gọi là địa chỉ ô nhớ

CPU truy cập vào từng vị trí nhớ

một cách trực tiếp bằng cách xác

định địa chỉ rồi cho hoạt động một mạch điện tử để dẫn đến địa chỉ đó

CPU có thể ghi và đọc dữ liệu trong

RAM Hầu hết các chương trình đều

dành riêng một phần RAM để làm khu vực nhớ tạm thời các dữ liệu của cho người dùng.

máy tính.

ROM (Read Only Memory) bộ nhớ chỉ

đọc ra Một phần của bộ lưu trữ sơ

cấp trong máy tính, không bị mất nội dung khi tắt điện máy tính ROM

chứa các chương trình hệ thống cần thiết mà cả người sử dung lẫn máy

tính đều không thể xoá.

Vì bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

(RAM) của máy tính là loại không

cố định (mất thông tin khi tắt

điện), cho nên bộ nhớ trong của máy là rỗng ở thời điểm bắt đầu

mở máy, và máy tính không cần phải làm gì hơn ngoài việc đưa ra các lệnh khởi động máy Các lệnh này được lưu trữ trong ROM

4 Các thanh ghi (Registers) là

thanh nhớ nhỏ thuộc bộ xử lý của máy tính Thanh ghi có thể chứa lệnh máy, địa chỉ ô nhớ

hoặc một dãy các bit

Một thanh ghi phải có độ dài đủghi lệnh máy, máy tính có lệnh

máy 32 bít thì thanh ghi phải dài

32 bít Thanh ghi phải được đánh

số và hoặc có tên cố định Ví dụthanh trạng thái, thanh tổng,…

5 Bộ điều khiển (Control Unit)

Theo mô hình kiến trúc máy tính

của Von Neumann thì Bộ điều khiển

là bộ phận điều khiển hoạt động của tất cả các bộ phận khác trong máy tính

6 Bộ số học và logic (Arithmetic

and Logical Unit- ALU) là mạch kỹ

thuật số thực hiện những phép tính logic và số học ALU là bộ phận cơ bản của CPU máy tính Trong một

bộ vi xử lý đơn giản nhất cũng có

ALU với mục đích giữ nhịp thời gian.

7 BUS: Đường chuyển dữ liệu giữa

các thiết bị phần cứng.

8 BIOS (Basic Input Output

System): Hệ thống xuất nhập cơ

bản nhằm khởi động, kiểm tra, và cài đặt các mệnh lệnh cơ bản cho

phần cứng và giao quyền điều khiển cho hệ điều hành

9 CPU (Central Processing Unit) bộ xử

lý trung tâm điều khiển toàn bộ máy tính

10 Kho lưu trữ (Storage) Bộ nhớ

ngoài lưu giữ, cung cấp, thu nhận

dữ liệu Bộ nhớ ngoài có dung

lượng lớn, tuy nhiên tốc độ truy

nhập chậm hơn bộ nhớ trong Bộnhớ ngoài có thể là hệ thống đĩa

từ, đĩa quang, thẻ nhớ, trống từ, băng từ…

11 Chíp hỗ trợ: là các chíp nằm bên

trong bo mạch chủ hay nằm trong

các thiết bị ngoại vi của máy tính

Các con chip này giữ vai trò điều

khiển thiết bị và liên lạc với hệ điều hành qua bộ điều vận hay qua

firmware.

12 Các cổng vào/ra (I/O port)

còn được gọi là địa chỉ Vào/Ra (I/O Address), là những gì cho phép các trình điều khiển phần mềm giao tiếp với các thiết bị phần cứng trên máy tính

2.2.2 Thiết bị vào.

Là các thiết bị đảm nhiệm việc nhận

dữ liệu từ ngoài và đưa vào bên

trong máy tính Chúng rất đa dạng

và phong phú Giáo trình chỉ đề cập tới một số thiết bị vào thông dụng cho những người dùng nói chung.

a) Bàn phím máy tính (Computer Keyboard)

b) Chuột máy tính (Mouse)

…

2.2.5 Bộ xử lý trung tâm - CPU

CPU viết tắt của chữ Central

Processing Unit (tiếng Anh ), tạm

dịch là Bộ vi xử lí trung tâm CPU

có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất

của máy vi tính Nhiệm vụ chính

của CPU là xử lý các chương trình máy tính và dữ kiện

CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau

Ở hình thức đơn giản nhất, CPU là một con chip với vài chục chân

Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ mạch với hàng trăm con chip khác

CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo

chương trình được thiết lập trước

Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor trên một bảng mạch nhỏ Bộ xử lý trung

tâm bao gồm Bộ điều khiển và Bộ làm tính.

Bộ điều khiển (CU - Control Unit)

là các vi xử lí có nhiệm vụ thông

dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lí, được

điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng

bộ các thao tác xử lí trong và

ngoài CPU theo các khoảng thời

gian không đổi.

.Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp.Tốc độ

theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp - tốc độ

đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây - MHz Thanh ghi là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lưu

dữ liệu và địa chỉ nhớ trong máy

khi đang thực hiện tác vụ với.

Chức năng cơ bản của máy tính là

thực thi chương trình Chương

trình được thực thi gồm một dãy các chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ Đơn vị xử lý trung tâm

(CPU) đảm nhận việc thực thi

này Quá trình thực thi chương trình gồm hai bước: CPU đọc chỉ thị từ bộ nhớ và thực thi chỉ thị

đó Việc thực thi chương