Các khái niệm cơ bản về máy tính và mạng máy tính

Thông tin và xử lý thông tin Khái niệm thông tin, dữ liệu, phân loại thông tin  Các quá trình xử lý thông tin  Xử lý thông tin tự động trên máy tính  Tin học và công nghệ thông tin C

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Khoa Công nghệ thông tin

CHƯƠNG 1

ThS Tạ Thị Hoàng Mai

1 Thông tin và xử lý thông tin

 Khái niệm thông tin, dữ liệu, phân loại thông tin

 Các quá trình xử lý thông tin

 Xử lý thông tin tự động trên máy tính

 Tin học và công nghệ thông tin (CNTT)

 Một số lĩnh vực nghiên cứu của CNTT

Thông tin (Information)

 Là các tin tức, thông báo mới về một

đối tượng, sự kiện nào đó

 Thường được biểu diễn dưới dạng âm thanh, hình ảnh, hoặc một số loại tín

hiệu khác

 Người nhận phải xử lý chuỗi tín hiệu

nhận được để rút ra các thông tin (hiểu

ý nghĩa) chứa đựng trong đó

Dữ liệu (Data)

 Là các thông tin ban đầu, được các hệ

thống thu thập ghi nhận, song chưa

được xử lý để tạo ra các thông tin mới

đáp ứng yêu cầu của người sử dụng

Tri thức

Thông tin

Phân loại thông tin

 Có thể phân loại thông tin theo nhiều cách, tùy thuộc vào lĩnh vực, mục đích nghiên cứu

 Phân loại thông tin theo loại tín hiệu

Các quá trình xử lý thông tin

Xử lý thông tin tự động trên

máy tính

Hệ thống máy tính

Chương trình

Kết quả

Thông báo Lệnh

Dữ liệu

Tin học (Informatics)

 Khoa học nghiên cứu về thông tin và

các phương pháp thu thập – lưu trữ -

xử lý thông tin tự động trên máy tính

Công nghệ thông tin

 Hệ thống thông tin quản lý

(Management Information System)

Một số lĩnh vực nghiên cứu

của công nghệ thông tin

 Giải quyết các bài toán khoa học – kỹ thuật

 Điều khiển

 Quản trị cơ sở dữ liệu

 Trí tuệ nhân tạo

 v.v

2 Máy tính điện tử

 Lịch sử ra đời và phát triển

 Khái niệm máy tính điện tử

 Các nguyên lý cơ bản của máy tính điện tử

 Các loại máy tính điện tử

 Các loại phần mềm máy tính

2.1 Lịch sử ra đời và phát

triển của máy tính điện tử

 Máy tính : các loại công cụ hỗ trợ cho việc tính toán của con nguời

 Các loại máy tính :

 Thủ công

 Cơ giới

 Tự động

Máy tính cơ giới

 Ra đời năm 1623 (W Schickard), tiếp tục phát triển cho tới tới giữa thế kỷ

XX

 Làm việc theo nguyên lý cơ học (hệ

thống bánh xe răng cưa)

 Chỉ thực hiện được các phép tính đơn

lẻ, con người phải trực tiếp điều khiển

Schickard's Calculating Clock (1623)

Máy tính điện –cơ Harvard Mark I (1944)

Máy tính điện tử số

 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) : Máy tính điện tử số

đầu tiên trên thế giới

 Bắt đầu được thiết kế và chế tạo từ

năm 1943 , hoàn thành năm 1946

 Gồm 18,000 đèn điện tử (174,000 W).Lập trình bằng cách cắm dây trong bộ

ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator

Sửa chương trình cho ENIAC

Máy tính thế hệ 1 (1946 – 1955)

 Sử dụng bóng đèn điện tử

 Lập trình bằng ngôn ngữ máy

 Đại diện tiêu biểu : UNIVAC, EVAC

< Computer History for 1940 - 1960.htm >

Máy tính thế hệ 2 (1955 – 1965)

 Sử dụng mạch bán dẫn

 Xuất hiện các ngôn ngữ lập trình cấp

cao (FORTRAN, COBOL …)

IBM 7094 , một loại máy tính lớn điển hình

Máy tính thế hệ 4 (từ 1970)

 Sử dụng vi mạch tích hợp có độ liên kết rất cao

 Xuất hiện bộ vi xử lý (1971), máy vi

2.2 Khái niệm máy tính

điện tử

 Hệ thống thiết bị điện tử có khả năng

tự động phân tích và xử lý thông tin

theo hướng mục tiêu do người sử dụng đưa ra

2.3 Các nguyên lý cơ bản của máy tính

 Tự động làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ chính

 Bộ nhớ được phân chia thành các ô nhớ

có địa chỉ

 Sử dụng bộ đếm lệnh (command

counter) để xác định lệnh cần thực

Sơ đồ cấu trúc máy tính điện tử

Chương trình

Dữ liệu Kết quả

Chương trình,

Dữ liệu, Lệnh điều khiển Thông báo, kết quả

RAM ROM

Các thành phần chính trong

máy tính điện tử

 CPU( Central Procesing Unit) : Đơn vị

xử lý trung tâm

 CU (Control Unit) : ĐV điều khiển

 ALU (Arithmetical – Logical Unit) :

Đơn vị tính toán số học – logic

Các đơn vị đo dung lượng

thông tin trong máy tính

 Bit : tín hiệu 0, hoặc 1 (Binary didit).

 Byte : chuỗi 8bit

 KB : 210 byte (= 1024 byte)

 MB : 210 byte (= 1024 byte)

 Gb : 210 MB

 TB : 210 GB

2.4 Các loại máy tính điện tử

 Máy tính lớn (Mainframe Computer)

 Máy tính trung (Mini Computer)

 Máy vi tính (Micro Computer)

 Máy tính chuyên dùng

Máy tính trung IBM System I (iSeries, AS/400) i5 Model 570 (2006)

< IBM System i - Wikipedia, the free encyclopedia_files >

Siêu máy tính (Super Computer)

 Là một (hoặc một tập hợp) máy tính rất mạnh, có nhiều bộ vi xử lý, hệ thống thiết bị giao tiếp phong phú, có khả

năng đáp ứng cùng lúc nhiều yêu cầu

xử lý thông tin với tốc độ rất cao

Siêu máy tính nhanh nhất thế giới (2003 – 2006)

 Máy tính NEC SX của Earth Simulator (đặt tại Nhật Bản), được công bố trong hội thảo

International Supercomputer Conference

(SC2003) ở Phoenix vào 15-21/11/2003.

Siêu máy tính NEC SX

 Tốc độ tính toán 35,86 TFlops (35,86 ngàn tỷ phép tính trên giây) có 5120 bộ xử lý

 5,120 (640 8-way nodes) 500 MHz CPUs

 8 GFLOPS trên một CPU (41 TFLOPS total)

 2 GB (4x512 MB RAM modules) trên một CPU (10

TB total)

 Shared memory trong node

 640 × 640 crossbar switch giữa các node

 16 GB/s inter-node bandwidth

Siêu máy tính NEC SX (tt)

 Máy đặt ở tầng 4 trong vùng 65 x 50 m của toà nhà Tầng 3 chứa dây mạng kết nối, tầng

Siêu máy tính NEC SX (tt)

 Siêu máy tính NEC SX được chế tạo

nhằm phục vụ cho dự án mô phỏng

khí hậu toàn cầu (Earth Simulator - ES) của chính phủ Nhật Bản

Đối thủ từng chiến thắng

Kasparop

 IBM - Thomas Watson Research Center

- Deep Blue, 11,38 GFlops Xếp thứ 259 khi ra đời vào năm 1997 Loại máy IBM

SP P2SC 120 MHz với 32 bộ xử lý

(tham khảo http://www.top500.org/list/2003/11.)

2.5 Các loại phần mềm

máy tính

 Phần mềm nhúng (Embeded Software)

 Phần mềm hệ thống (System Software)

 Hệ điều hành (Operating System)

 Tiện ích hệ thống (System Utilitiy)

 Phần mềm ứng dụng (Application software)

 Phần mềm đóng gói (Packaged Software)

 Phần mềm viết theo yêu cầu

3 Hệ điều hành

 Tổng quan về hệ điều hành

 Một số hệ điều hành thông dụng

hiện nay

3.1 Tổng quan về hệ điều

hành

 Khái niệm hệ điều hành

 Chức năng của hệ điều hành

 Phân loại hệ điều hành

 Một số hệ điều hành thông dụng

Khái niệm hệ điều hành

 Hệ điều hành (Operating System - OS) : Phần mềm ở cấp cao nhất, được

sử dụng để điều hành hệ thống máy tính

 Hệ điều hành là phần mềm đầu tiên được tự động thực thi ngay sau khi khởi

Chức năng của hệ điều hành

 Cung cấp cho người sử dụng một môi trường

để làm việc với hệ thống (giao diện, tập lệnh, môi trường lập trình …).

 Quản lý tập tài nguyên hệ thống (CPU, bộ

nhớ chính, thiết bị xuất nhập, hệ thống tập tin), điều khiển việc cấp phát tài nguyên cho các tác vụ một cách hợp lý, nhằm nâng cao hiệu suất khai thác máy tính

Phân loại hệ điều hành (HĐH)

 HĐH xử lý theo lô, HĐH xử lý tương

tác

 HĐH đơn chương, HĐH đa chương,

HĐH đa nhiệm

 HĐH máy đơn, HĐH mạng

Hệ điều hành xử lý theo lơ (Batch Processing)

Yêu cầu của

Kết quả

Hệ thống

Hệ điều hành xử lý tương tác (Interactive Processing)

HĐH đa chương (multi -

program)

 Cho phép thực hiện đồng thời nhiều

chương trình, nhiều tác vụ bằng cách chia sẻ tập tài nguyên dùng chung

 Khi một tiến trình (chương trình đang thực thi) chờ xuất nhập dữ liệu thì CPU được sử dụng để tính toán cho một

tiến trình khác, và ngược lại

HĐH đa nhiệm (multi task)

 Sử dụng cơ chế phân chia thời gian

(Time sharing) Mỗi tiến trình được cấp một khoảng thời gian sử dụng CPU nhất định (vài chục – vài trăm mili giây) Sau khi kết thúc khoảng thời gian này, CPU được chuyển cho tiến trình khác

Nguyên lý của HĐH đa

chương – đa nhiệm

3.2 Một số hệ điều hành

thông dụng hiện nay

 Các hệ điều hành họ Unix/ Linux

 Hệ điều hành họ Microsoft Windows

 Một số hệ điều hành khác

Hệ điều hành Unix

 Hệ điều hành đa chương – đa nhiệm,

có tính khả chuyển cao, ra đời năm

1969 và tiếp tục được phát triển cho tới những năm gần đây

 Hiện tại, có nhiều phiên bản Unix, thuộc hai dòng chính là System V và BDD,

dùng cho nhiều loại máy tính khác

nhau

Hệ điều hành Linux

 Hệ điều hành mã nguồn mở

tựa Unix, (Nunix-like) do Linus

Torvald (Phần Lan) phát triển

Linux Việt nam

 Phần mềm mã nguồn mở và HĐH Linux được đặc biệt quan tâm trong những năm đầu thập

kỷ (do áp lực bản quyền phần mềm khi gia

nhập WTO) Tuy nhiên, kết quả đạt được

chưa cao, và cơn sốt đã giảm xuống trong vài năm gần đây.

 Các bản Linux phổ biến : Red Hat, Federa

Core, Madrak, SUSE, Linux VN, Vietkey Linux, GAGAO Linux.

Microsoft Windows

 Hệ điều hành đa chương – đa nhiệm, sử

dụng cho các máy tính PC-IBM

 Là phần mềm có bản quyền, được sử dụng phổ biến trên thế giới và tại Việt nam.

 Các phiên bản cuối (XP, Vista) có tính bảo

mật cao, có thể sử dụng làm HĐH mạng cục

bộ trong gia đình, hoặc tổ chức – doanh

4 Mạng máy tính và internet

 Mạng máy tính

 Internet

4.1 Mạng máy tính (Computer Network)

 Tập hợp máy tính được kết nối bởi các đường truyền vật lý và có khả năng

trao đổi thông tin trực tiếp với nhau

 Các thành phần của mạng máy tính :

 Máy tính

 Đường truyền vật lý

 Các phần mềm truyền thông

Đường truyền vật lý

 Máy tính được nối với đường truyền vật

lý qua modem (modulator –

demodulator), hoặc card mạng

(Network card)

 Các loại đường truyền vật lý :

 Hữu tuyến : điện thoại, cáp xoắn, cáp

đồng trục, cáp quang.

Các thông số của đường

 Độ suy giảm tín hiệu

(phụ thuộc vào loại đường truyền,

khoảng cách truyền)

Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)

 Kết nối các máy tính trong một phạm vi địa lý lớn (khu vực, toàn cầu)

 Có tốc độ truyền thông và độ tin cậy

thấp hơn nhiều so với mạng cục bộ

 Gồm nhiều mạng con (Subnet) có kiến trúc khác nhau, do nhiều đơn vị quản lý

Một số sơ đồ kết nối máy tính trong mạng

Point – to – point

Một số sơ đồ kết nối máy tính trong mạng (tt)

Broadcast (quảng bá)

Lợi ích của việc sử dụng

mạng máy tính

 Chia sẻ tài nguyên phần cứng , làm

giảm chi phí đầu tư và nâng cấp hệ

thống máy tính

 Chia sẻ dữ liệu và phần mềm giữa các máy tính trong mạng

4.2 Internet

 Tiền thân : mạng ARPANET (Advanced

Research Projects Agency Network), do công

ty BBN (Bol, Beranek và Newman) thiết kế

và xây dựng theo đơn đặt hàng của Bộ Quốc phòng Mỹ (1969)

 Ban đầu chỉ có 4 nút tại Đại học California

(Los Angeles), Đại học California (Santa

Barbara), Đại học Utab và Viện nghiên ưứu Stanford

Internet - Thập niên 70

 Nhiều trung tâm nghiên cứu, trường đại học và công ty lớn kết nối mạng riêng của mình với ARPANET

 Năm 1972 : ARPANET trở thành mạng quốc tế với 2 nút mạng ở châu Âu - Đại học Tổng hợp London (Anh) và Royal

Internet- Thập niên 80

 Thêm nhiều máy tính kết nối vào

ARPANET Hình thành chuẩn giao tiếp TCP/IP, và xuất hiện thuật ngữ

“Internet” thay cho “ARPANET”

 Năm 1988 : Xuất hiện virus Internet

Worm làm tê liệt 10% số máy chủ trên mạng

Internet- Thập niên 90

tới nay

 Xuất hiện các dịch vụ thương mại trực tuyến.

 Ra đời World Wide Web (1991) cùng nhiều

trình duyệt và ngôn ngữ lập trình Web

 Internet chính thức vào Việt Nam : 1997.

 Bùng nổ số lượng máy tính tham gia Internet trong những năm gần đây.

Tham khảo<

Địa chỉ máy tính trong mạng Internet

 Mỗi máy tính tham gia vào mạng

Internet có một địa chỉ xác định và duy nhất

 Địa chỉ vật lý của máy tính : địa chỉ

MAC (chuỗi 48 bit, không trùng lặp) ghi trên card mạng

Địa chỉ IP

 Địa chỉ logic, do ISP quản lý và cấp

phát cho các máy tính sử dung dịch vụ của mình

 Cấu trúc : chuỗi nhị phân với độ dài 4 byte (IP4), hoặc 6 byte ( IP 6), xác định địa chỉ mạng và máy tính trong mạng

Địa chỉ IP4

 Do Mỹ quản lý, và được sử dụng rộng rãi hiện nay

 Thường được biểu diễn dưới dạng

chuỗi 4 số nguyên (0 -> 255) phân

cách bởi dấu chấm

Ví dụ : 192.18.10.2

Địa chỉ IP6

 Có không gian địa chỉ lớn hơn nhiều so với IP4, song chưa được sử dụng phổ biến

 Các dịch vụ sử dụng IP6 đang được

Trung quốc phát triển

IP tĩnh và IP động

 IP tĩnh : được ISP cấp cố định cho

người sử dụng

 IP động : thay đổi mỗi khi truy cập

mạng => tiết kiệm không gian địa chỉ

IP Tuy nhiên, không thể sử dụng máy tính làm máy dịch vụ (webserver, hoặc

Tên miền (Dommain name)

Dịch vụ tên miền (Dommain

Name Service – DNS)

 Để tạo tên miền cho máy tính (làm

server), phải đăng ký với ISP có dịch vụ tên miền

 Dịch vụ tên miền : chuyển đổi địa chỉ IP sang tên miền, và ngược lại

Teân mieàn

Địa chỉ tài nguyên chung (Uniform Resource Location – URL)

 Địa chỉ của một đối tượng trên Internet (trang Web, tập âm thanh, hình ảnh …)

có thể chia sẻ cho nhiều người sử dụng

 Cú pháp URL :

<giao thức> :// <máy chủ> / < thư mục/ tập tin>

 Ví dụ :

http://www.computerhope.com/history/#01

Một số dịch vụ tiêu biểu trên

Internet

 Web, Email, Chat, Newsgroup

 FTP (File Transfer Protocol) : chuyển file

 Telnet : tuy cập từ xa (remote login)

 Gopher : duyệt CSDL, chuyển file

Hướng phát triển của Internet : Internet thế hệ 2

 Dựa trên nền tảng của các công nghệ sau :

 Tính toán lưới (Grid Compiting) : giúp cho việc quản lý, khám phá, sử dụng tài nguyên trở nên dễ dàng hơn, không phụ thuộc vào vị trí địa lý.

 Web ngữ nghĩa (Semantic Web), : cho phép lưu trữ, xử lý thông tin dưới dạng máy hiểu (machine-understandable), giúp cho việc tìm kiếm, xử lý trở nên dễ dàng, hiệu quả hơn.

HẾT CHƯƠNG 1