Tài liệu về máy tính

Ý niệm cơ bản về máy tính là ta có thể khiến máy thực hiện những điều mình muốnbằng các đưa vào các tín hiệu để mở công tắc này, tắt công tắc kia, hoặc từ hoáhay khử từ các lõi từ.. Vì l

Máy tínhBiên tập bởi:

Vien CNTT – DHQG Hanoi

7 Máy tính lớn (mainframe) và máy tính mini và máy vi tính

8 Các thiết bị nhập, xuất và lưu trữ bên ngoài

9 Chương trình và ngôn ngữ lập trình chương trình và ngôn ngữ lập trình

10 Hệ điều hành và quá trình khởi động máy tính pc

11 Virus máy tính

12 Các mạng máy tính

13 Máy tính trong cuộc sống chúng ta

Tham gia đóng góp

Máy tính là gì ?

• Máy tính là cỗ máy gồm một mạng mạch các điện tủ phức tạp điều hành các

công tắc hay thực hiện từ hoá các lõi kim loại nhỏ xíu Công tắc cũng như lõi

từ, chỉ có khả năng ở một trong hai trạng thái: tắt hay mở, từ hoá hay bị khử từ.Máy tính có khả năng thao tác hay lưu trữ các con số, mẫu tự và ký tự Ý niệm

cơ bản về máy tính là ta có thể khiến máy thực hiện những điều mình muốnbằng các đưa vào các tín hiệu để mở công tắc này, tắt công tắc kia, hoặc từ hoáhay khử từ các lõi từ

• Công việc cơ bản của máy tính là xử lý thông tin Vì lý do này, máy tính có thể

được định nghĩa như là thiết bị tiếp nhận thông tin dưới hình thức các chỉ thị được gọi là chương trình và các ký tự được gọi là dữ liệu, thực hiện những

phép tính logic (phép AND/OR) toán học về thông tin, rồi cho kết quả.

Chương trình, hay một phần chương trình, ra lệnh cho máy tính những điều cầnthực hiện trên dữ liệu chứa đựng thông tin cần được giải quyết Dữ liệu được

lưu vào máy tính tại một nơi gọi là bộ nhớ.

• Người ta cho rằng máy tính có nhiều năng lực siêu phàm nhưng tất cả máy tính

dù lớn hay nhỏ đều có ba khả năng cơ bản Trước hết máy tính có các mạch đểthực hiện những phép tính số học như cộng, trừ, nhân, chia và luỹ thừa Thứđến, máy tính có phương tiện giao tiếp với người sử dụng Sau cùng, nếu takhông đưa thông tin vào máy tính và nhận lại kết quả thì máy tính chẳng có tácdụng gì Tuy nhiên, một số máy tính nhất định ( thông thường là máy tính mini

và máy vi tính ) được dùng để điều khiển trực tiếp những thiết bị khác nhưngười máy, hệ điều hành không lưu, thiết bị y khoa v.v…

• Một số phương pháp thông thường nhất để nhập thông tin là sử dụng thẻ (card)đục lỗ, băng từ, đĩa Để xuất thông tin ra ngoài, hai thiết bị thường được sửdụng là máy in để in kết quả lên giấy, hoặc màn hình hiển thị hình ảnh hoạtđộng giống như màn hình tivi

• Máy tính có thể đưa ra quyết định nhưng các loại quyết định do máy tính đưa rakhông thuộc loại câu hỏi:

• “ Ai là kẻ thắng trận giữa hai quốc gia ?" hay “ Ai là người giàu nhất thế giới

?"

• Máy tính chỉ quyết định được ba điều đó là:

• "Có phải số này nhỏ hơn số kia không?" "Hai số này bằng nhau không?" và "Sốnày lớn hơn số kia không?"

• Máy tính có thể giải hàng loạt bài toán và thực hiện hàng trăm, thậm chí hàngngàn quyết định hợp lý mà không mệt mỏi hay buồn chán Nó có thể tìm giảiđáp cho một bài toán trong khoảng thời gian ngắn hơn hàng ngàn lần so vớithời gian con người cần phải thực hiện để giải bài toán này Máy tính có thểthay thế con người trong những công việc buồn tẻ hàng ngày, nhưng nó không

sự phán đoán nào có giá trị Máy tính không làm được gì trừ khi con người chobiết công việc của nó cần làm và đưa vào máy tính thông tin phù hợp; nhưng docác rung động điện tử có thể chuyển động với tốc độ ánh sáng, nên máy tính cóthể thực hiện gần như lập tức vô số phép tính logic – số học Một người có thểlàm được mọi công việc mà máy tính có thể làm nhưng trong nhiều trường hợp,người đó có lẽ sẽ chết từ lâu trước khi công việc được hoàn thành.

Lịch sử máy tính

• Chúng ta hãy xem qua lịch sử của máy tính Dụng cụ tính toán đầu tiên được sửdụng là 10 ngón tay của con người Đây là lý do tại sao đến nay chúng ta vẫnđếm đến mười và các bội số của mười Sau đó bàn tính được phát minh, mộtkhung có hột tròn từ trái sang phải Mãi đến thế kỷ thứ 16 người ta vẫn tiếp tục

sử dụng một số loại bàn tính, và nó còn đang được sử dụng tại một số nơi trênthế giới vì người ta có thể sử dụng được mà không cần biết đọc

• Suốt thế kỷ 17 và 18 nhiều người đã cố tìm ra phương pháp tính toán dễ dàng.J.Napier, người Xcôt-len, sáng tạo một phương pháp nhân chia cơ học, và đóchính là phương thức hoạt động của thước lô-ga hiện đại Henry Briggs đãdùng ý tưởng của Napier để phát minh bảng lôgarít mà hiện nay tất cả các nhàtoán học sử dụng

• Máy tính đầu tiên thật sự xuất hiện năm 1820 là kết quả thí nghiệm của nhiềungười.Loại máy này, giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian và giảm khả năng saisót Đến năm 1830, Charles Babbage, người Anh, thiết kế một cỗ máy gọi là

“động cơ phân tích” Máy này, được Babbage trưng bày tại triển lãm Paris năm

1885, là một cố gắng tách hẳn vai trò của con người ra khỏi máy, ngoại trừcung cấp cho máy những dữ kiện cần thiết về bài toán phải giải Ông đã chẳngbao giờ hoàn thành công trình của mình, nhưng nhiều ý tưởng của ông trởthành cơ sở cho việc hình thành máy tính ngày nay

• Năm 1930, máy tính tương tự do một người Mỹ tên Vannevar Bush chế tạo.

Thiết bị này được sử dụng trong Thế chiến thứ II để trợ ngắm súng Mark I là

tên đặt cho máy tính kỹ thuật số đầu tiên được hoàn tất vào năm 1944 Chịu

trách nhiệm về phát minh này là Giáo sư Howard Aiken và một số người củahãng IBM Đây là máy đầu tiên có thể giải hàng loạt bài toán với một tốc độ rấtnhanh Năm 1946, hai kỹ sư tại đại học Pennsylvania, J.Eckert và J.Mauchly,chế tạo máy tính kỹ thuật số đầu tiên sử dụng các bộ phận gọi là ống chânkhông Họ đặt tên phát minh mới của mình là ENIAC Một tiến bộ quan trọngkhác về máy tính xuất hiện năm 1947, khi John Von Newmann triển khai ýtưởng lưu chỉ thị dùng cho máy tính vào trong bộ nhớ của máy

Thế hệ máy tính đầu tiên dùng ống chân không ra đời năm 1950 UNIVAC I là ví dụ vềloại máy tính này, nó có thể thực hiên hàng ngàn phép tính trong một giây Năm 1960thế hệ máy tính thứ hai được phát triển, có khả năng thực hiện nhanh hơn mười lần sovới thế hệ trước Lý do của sự vượt bậc về tốc độ này là việc sử dụng bóng bán dẫn(transitor) thay cho đèn ống chân không Máy tính thế hệ thứ hai nhỏ hơn, nhanh hơn

và đáng tin cậy hơn máy tính thế hệ đầu tiên Máy tính thế hệ thứ ba xuất hiện trên thịtrường năm 1965, có thể thực hiện một triệu phép tính trong một giây, nhiều gấp 1000lần so với thế hệ máy tính thứ nhất Không như máy tính thế hệ thứ hai, máy tính thế hệ

cậy hơn Hiện nay máy tính thế hệ thứ tư được thiết kế để kích thước ngày càng giảm

và ít tiêu thụ điện năng Điều này nhờ vào công nghệ vi hoá, nghĩa là các mạch nhỏ hơnnhiều so với trước, hiện nay cả ngàn mạch li ti được gắn khít trên một chíp đơn lẻ Chip

là một mạch silicon hình vuông hay hình chữ nhật, thông thường từ1/10đến ¼ inch, trên

đó có nhiều lớp mạch tích hợp được ép hay khắc lên, sau đó được bọc bằng chất dẻo,bằng gốm hay kim loại Máy tính thế hệ thứ tư có tốc độ nhanh gấp 50 lần so với thế hệmáy tính thứ ba và có thể hoàn thành khoảng 1.000.000 chỉ thị trong một giây

Đặc tính kỹ thuật

• Máy tính là máy được thiết kế để xử lý những mẫu tin đã được chuẩn bị sẵn gọi

là dữ liệu Việc điều khiển hay thao tác thông tin đã đưa vào máy tính bằngnhững phương pháp như tính toán, bổ sung hay so sánh thông tin, được gọi là

xử lý Máy tính được cấu thành từ hàng triệu thiết bị điện tử có khả năng lưutrữ hay chuyển dữ liệu với tốc độ rất lớn qua các mạch phức tạp có chức năngkhác nhau

• Thế nhưng tất cả máy tính đều có chung một số đặc tính, không kể đến việc chếtạo hay thiết kế Dữ liệu được đưa vào máy gồm chỉ thị và số liệu sau đó máythực hiện xử lý và cho kết quả Bộ phận đưa dữ liệu vào máy tính gọi là thiết bịnhập (input); bộ phận tính toán bên trong gọi là bộ xử lý (processing); và kếtquả được đưa ra cho người sử dụng nhờ thiết bị nhập Ba khái niệm cơ bản vềnhập dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất dữ lịêu có thể lấy dẫn chứng từ nhiều lãnhvực của cuộc sống con người, dù là khi đang làm việc hay chơi đùa cũng thế

Ví dụ trong sản xuất quần áo, đầu nhập là vải được cắt, xử lý là ráp và may, vàđầu xuất là quần áo hoàn chỉnh

Hình 3.1

• Hình 3.1 mô tả các bộ phận cơ bản cấu thành phần cứng trong hệ thống máytính dưới dạng sơ đồ Bộ xử lý hay thường gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU-Central Processing Unit) Thuật ngữ “ máy tính” bao gồm tất cả các bộ phậnphần cứng Khi cần lưu trữ dữ liệu trong thời gian thực hiện xử lý, dữ liệu đượclưu vào thiết bị lưu trữ

• Máy tính thường được nhìn theo khía cạnh có khả năng thực hiện các phépcộng cực nhanh, nhưng đó là cách nhìn rất hạn hẹp về chức năng của chúng.Mặc dù máy tính chỉ có thể phản hồi một số chỉ thị nhất định, nhưng nó khôngphải là một cỗ máy đơn năng vì những chỉ thị này có thể được kết hợp thành vô

số chỉ thị khác Do vậy, máy tính không bị giới hạn ở loại công việc mà nó cóthể được thực hiện; khả năng của máy chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng củangười sử dụng

Vào cuối những năm 1950 và 1960, khi máy tính điện tử - loại mà ngày nay bạn thường

sử dụng – đang trên đà phát triển, mua và vận hành chúng rất đắt tiền Hơn nữa cần một

số nhân viên phụ trợ chuyên ngành mới giúp cho máy vận hành được Hiện nay, điềunày đã thay đổi, máy tính có thể xách tay, gọn hơn và rẻ tiền hơn Chỉ trong một thờigian rất ngắn, máy tính đã thay đổi cách thực hiện nhiều loại công việc một cách đáng

kể Máy có thể loại bỏ nhiều công việc nhàm chán khỏi cuộc sống của chúng ta, do đóchúng ta có nhiều thời gian hơn dành cho hứng thú và sáng tạo Điều hấp dẫn là máytính đã tạo ra những lãnh vực mới, công việc mới chưa từng tồn tại trước khi máy tínhphát triển như mua bán qua mạng máy tính, học tập từ xa, diễn đàn khoa học toàn cầu,thử nghiệm sản phẩm thiết kế qua môi trường ảo,

Các khả năng và hạn chế của máy tính

• Như mọi loại máy móc, máy tính cần được chỉ đạo và điều khiển để thực hiệncông việc thành công Ngay cả máy tính vi phức tạp nhất, cho dù có nhiều khả

năng đến đâu đi chăng nữa, cũng phải được nạp chỉ thị thì mới biết việc cần

làm Người sử dụng không thể hiểu thấu đáo ích lợi của máy tính cho đến khibiết được những khả năng và hạn chế của nó

• Trước hết ta phải nhận thức rằng máy tính có khả năng thực hiện các hoạt độngtrùng lặp Máy tính thực hiện những hoạt động tương tự hàng ngàn lần khôngbiết chán, mỏi mệt và thậm chí không hề bất cẩn

• Thứ hai, máy tính có thể xử lý thông tin với mức độ cực nhanh Ví dụ: máy tínhhiện đại có thể giải các cấp toán số học nhanh hơn hàng triệu lần so với mộtnhà toán học thiên tài Tốc độ thực hiện những phép tính cho quyết định có thể

so sánh với tốc độ thi hành phép tính số học, tuy nhiên những hoạt động nhập xuất có liên quan chuyển động cơ học do vậy đòi hỏi nhiều thời gian hơn Trênmột hệ thống máy tính điển hình, thẻ từ được đọc với tốc độ trung bình 1000thẻ mỗi phút và khoảng 1.000 dòng được in ra với tốc độ tương tự

-• Thứ ba, máy tính có thể được lập chương trình để tính toán trả lời với bất kỳmức chính xác nào do lập trình viên quy định Vì máy tính là thiết bị nhân tạonên đôi khi chúng vẫn bị trục trặc hay hỏng hóc và cần được sửa chữa Tuynhiên, trong hầu hết trường hợp, máy tính sai là do lỗi con người chứ hoàn toànkhông phải do máy

• Thứ tư, máy tính đa năng có thể được lập chương trình để giải nhiều dạng bàitoán khác nhau do tính linh hoạt của chúng Một trong những lý do quan trọngnhất về việc tại sao ngày nay máy tính được sử dụng rộng rãi là hầu như mỗibài toán lớn đều có thể được giải bằng cách giải một số bài toán nhỏ - từng bàitoán một

• Cuối cùng, máy tính không giống như con người, nó không có trực giác Mộtngười có thể bất chợt tìn ra lời giải cho một vấn đề mà không cần tính toán quánhiều chi tiết, trong khi máy tính chỉ có thể tiến hành theo các chỉ thị đã đượclập trình

Phần cứng và phần mềm

• Phần cứng là những thiết bị vật lý, điện tử và cơ điện vốn được xem là “máytính” Phần mềm là các chương trình điều khiển và phối hợp hoạt động củaphần cứng máy tính để thực hiện tiến trình xử lý dữ liệu

• Có thể chia phần mềm máy tính thành hai nhóm lớn: phần mềm hệ thống vàphần mềm ứng dụng Phần mềm hệ thống phải được cài đặt trên tất cả các máytính để liên kết và điều khiển phần cứng Phần mềm ứng dụng có thể được nhàcung cấp máy tính bán cùng với phần cứng, được thiết kế để đáp ứng một phầnnhu cầu cụ thể trong những lĩnh vực nhất định

Hình 3.2 Các bộ phận phần cứng cơ bản của một hệ thống máy tính

• Hình 3.2 trình bày dưới dạng sơ đồ các bộ phận phần cứng cơ bản của một hệthống máy tính Phần thiết bị lưu trữ được phân thành trong và ngoài Thiết bịlưu trữ bên trong máy tính là bộ nhớ trong gồm : ROM và RAM

• ROM - viết tắt của từ READ ONLY MEMORY - là bộ nhớ chỉ đọc Nơi lưutrữ các chương trình hệ thống có chức năng kiểm tra, quản lý và điều khiểnmáy tính ngay sau khi bật nguồn điện máy tính Các dữ liệu trong ROM được

các nhà sản xuất ghi bằng các dụng cụ chuyên dụng và đảm bảo dữ liệu trênROM không thể bị ghi lại lần thứ 2, không thể mất đi vì máy tính không đượccấp nguồn điện.

• RAM - viết tắt của từ RANDOM ACCESS MEMORY - là bộ nhớ có thể đọc/ghi, truy xuất ngẫu nhiên Bộ nhớ RAM lưu trữ các dữ liệu cần thiết cho CPUtrong quá trình làm việc Điều căn bản mà người sử dụng phải biết đến đó làRAM bị mất hoàn toàn dữ liệu nếu cắt nguồn điện của máy tính Điều đó cũngrất hợp lý bởi vì RAM là bộ nhớ được thiết kế theo mục đích đạt tốc độ cao khitrao đổi dữ liệu với CPU chứ không phải là nơi lưu trữ dữ liệu kết quả với sốlượng lớn Nếu chúng ta đang soạn thảo một văn bản mà chưa kịp ghi vào thiết

bị lưu trữ ngoài khi nguồn điện của máy tính bị mất thì chúng ta đừng mong cóthể thấy lại văn bản trên màn hình

Thiết bị lưu trữ ngoài đảm nhận chức năng lưu trữ dữ liệu đã được xử lý với dung lượngrất lớn hiển nhiên là phải mất thế mạnh về tốc độ trao đổi dữ liệu với CPU Thế nhưngthế mạnh của chúng được tăng thêm bởi vì các thiết bị lưu trữ ngoài chọn phương pháplưu trữ dữ liệu không phụ thuộc nguồn điện như băng từ, đĩa từ, đĩa quang, Nếu xemxét về phương diện trao đổi dữ liệu thì thiết bị lưu trữ ngoài có thể xem là thiết bị nhập/xuất dữ liệu

Số học máy tính

• Máy tính kỹ thuật số là một máy hoạt động dựa trên hàng ngàn mạch li ti vớiđặc trưng chỉ có hai trạng thái: đóng và mở Mạch đóng nghĩa là mạch có dòngđiện được luân chuyển trong khi đó mạch mở không có dòng điện luân chuyển.Chính nhờ trạng thái đóng và mở mà máy tính truyền đi thông tin Thay cáctrạng thái này bằng số, có thể nói rằng số 1 là đóng và số 0 là mở Vì hệ này chỉ

có hai số nên người ta gọi là hệ nhị phân trong đó 0 và 1 được gọi là bit - viết

tắt của binary digit Chúng có thể tượng trưng cho tất cả những số khác, chữ cái

và ký tự đặc biệt như $ và #

• Hệ thập phân được sử dụng hàng ngày với mười chữ số cơ bản 0, 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7, 8, 9 Trong hệ thập phân, nhân với mười sẽ cho kết những kết quả sau:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

• Trong khi lập bảng này, chúng ta nhận thấy mỗi lần nhân với 10, sẽ di chuyểnsang trái một cột; cụ thể là tăng cơ số 10 bởi số mũ tăng lên 1

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Ví dụ, số 1 trong hệ thập phân là số 0001 trong hệ nhị phân

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.*** (thập phân)

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.*** (1 x 1)

Số 2 trong hệ thập phân bằng 1x2 cộng 0x1 hay 0010 trong hệ nhị phân

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.*** (0x1) cộng (1x2)

Số 3 trong hệ thập phân bằng (1x1) cộng (1x2) hay 0011 trong hệ nhị phân

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

• Đối với con người, hệ nhị phân rất nhàm chán nhất là khi giải quyết những con

số dài, và điều này có khả năng phạm sai sót nhiều hơn Để khắc phục hạn chếnày, hai hệ thống số được phát triển, hai hệ này được sử dụng như là dạng rút

gọn trong việc đọc tập hợp bốn số nhị phân Các hệ này là hệ bát phân với cơ

số 8 và hệ thập lục phân với cơ số 16 Máy tính CDC sử dụng hệ bát phân

trong khi đó máy IBM sử dụng hệ thập lục phân

Thập phân Thập lục phân Bát phân Nhị phân

• Đơn vị đo lượng tin của máy tính dựa trên căn bản về số học máy tính Một bitbiểu diễn một trong hai trạng thái 0 hoặc 1.

Mỗi ký tự chữ cái hoặc ký tự chữ số toán học được biểu diễn bằng 8 bit nên có đơn vị1byte ra đời Các bội số khác của như sau:

Dung lượng đĩa mềm thông dụng hiện nay là 1,44Mb Trong khi đó ổ đĩa cứng có thể

có dung lượng là 40Gb (tức là gấp xấp xỉ (40 x 1024) dung lượng của 1 đĩa mềm) ĐĩaCDROM có dung lượng thông thường là 640Mb hoặc 720Mb