Giáo trình Cơ sở máy tính - Tin học cơ sở V2.0

Các loại máy tính truyền thống Máy tính lớn Mainframe Computers.. Các loại máy tính truyền thống Máy tính loại nhỏ Mini Computers.. Các loại máy tính truyền thống Máy tính lớn Mainfra

Phần 1 -

Cơ sở về máy tính

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Bài giảng tin học nâng cao

Nội dung trình bày

Nội dung trình bày

1.1 Khái niệm thông tin và dữ liệu (1)

Thông tin (information) là khái niệm trừu tượng, Giúp chúng ta hiểu và nhận thức thế giới:

Dự báo thời tiết

Thời sự

Thông tin có thể truyền từ người này sang

người khác

1.1 Khái niệm thông tin và dữ liệu (2)

Dữ liệu là cái mang thông tin

Dấu hiệu

Tín hiệu

Cử chỉ, hành vi

Nội dung trình bày

1.1 Máy tính và phần cứng

1.1 Máy tính và phần cứng

Máy tính có mặt khắp nơi

Các loại máy tính truyền thống

 Máy tính lớn (Mainframe Computers).

 Máy tính loại nhỏ (Mini Computers).

 Máy vi tính ( Micro Computers).

Các loại máy tính truyền thống

 Máy tính loại nhỏ (Mini Computers).

 Máy vi tính ( Micro Computers).

Mainframe Computers

• Được xây dựng từ thời kỳ đầu (1950s).

• Đắt Sử dụng trong các công ty lớn, giải quyết các

công việc lớn

• Hỗ trợ hàng trăm người cùng làm việc (100 – 500).

Các loại máy tính truyền thống

 Máy tính lớn (Mainframe Computers).

 Máy vi tính ( Micro Computers).

Các loại máy tính truyền thống

 Máy tính lớn (Mainframe Computers).

 Máy tính loại nhỏ (Mini Computers).

Micro Computers

• Sử dụng vi xử lý (CPU).

• Nhỏ, rẻ, hiệu năng cao,…

• Phù hợp cho nhiều đối tượng người dùng

• Còn được gọi là máy tính cá nhân – personal computer.

Các loại máy tính hiện đại

trí:

 Máy tính xách tay – Portable Computers.

 Máy tính mạng – Networked Computers.

 Máy tính “nhúng” – Embedded Computers.

 Máy tính chuyên dụng – Special Purpose

Computers

Các loại máy tính hiện đại

trí:

 Máy tính mạng – Networked Computers.

 Máy tính “nhúng” – Embedded Computers.

 Máy tính chuyên dụng – Special Purpose

Computers

Portable Computers

 Là một dạng máy tính cá nhân.

 Máy tính để bàn ( Desktop Computers )

 Máy tính xách tay ( Laptop).

 Máy tính bỏ túi ( PDA - Personal Digital

Assistants )

Các loại máy tính hiện đại

trí:

 Máy tính xách tay – Portable Computers.

 Máy tính “nhúng” – Embedded Computers.

 Máy tính chuyên dụng – Special Purpose

Computers

Networked Computers

• Là các máy tính nối mạng (thông qua thiết bị mạng):

• Hoặc có hệ điều hành chuyên dụng

Các loại máy tính hiện đại

trí:

 Máy tính xách tay – Portable Computers.

 Máy tính mạng – Networked Computers.

 Máy tính chuyên dụng – Special Purpose

Computers

Embedded Computers

• Gắn trong các thiết bị gia dụng, máy công nghiệp

• Giúp người dùng sử dụng thiết bị hiệu quả hơn

Các loại máy tính hiện đại

trí:

 Máy tính xách tay – Portable Computers.

 Máy tính mạng – Networked Computers.

 Máy tính “nhúng” – Embedded Computers.

Computers

Special purpose computers

• Hỗ trợ các công việc chuyên dụng

• Thiết kế đặc biệt

Hỏi - đáp

1.1 Máy tính và phần cứng

Các thế hệ máy tính

Sự phát triển về công nghệ  Sự phát triển về máy tính

Thế hệ đầu – bóng đèn chân không

(vacumm tube)

• 1930’s : bóng đèn được sử dụng làm các bảng mạch

tín hiệu điều khiển (electric circuits or switches)

• Máy mainframe đầu tiên với công nghệ bóng chân không:

• Kích thước: dài 10m, rộng 3m, cao 3m.

• Trong 1 giây thực hiện được 3 phép toán.

• Cũng là máy mainframe dùng bóng đèn chân không.

• Là máy tính thương mại đầu tiên.

• Thực hiện 30000 phép toán / 1 giây

Thế hệ thứ hai – công nghệ bán dẫn

(diodes, transistors)

• 1947 : bóng bán dẫn được phát minh tại Bell Laboratories

• Bóng bán dẫn được sử dụng thay bóng đèn chân không

Thế hệ thứ ba – công nghệ vi mạch ( IC –

integrated circuit)

• 1959 – thiết kế ra vi mạch đầu tiên dựa trên công nghệ

silicon (silicon chip or microchip)

• Trên 1 vi mạch tích hợp hàng triệu transitors

Thế hệ thứ tư – Vi xử lý (Microprocessor)

• Microprocessor = Central Processing Unit (CPU) thiết kế

trong 1 chip đơn

• 1971 : Intel 4004

• tần số 108KHz ,

chứa 2300 transistors

1975 – Altair 8800

Máy tính cá nhân đầu

tiên – Altair 8800

Microprocessor

Giai đoạn 1976 - 1981

Commodore

PET 2001

Osbourne Kaypro

1981 – IBM PC

Thế hệ máy tính cá nhân mới với kiến trúc

mở IBM

1984 – Apple Macintos

1990 - … Personal Computers

• Tốc độ vi xử lý tăng nhanh:

• CPU 1 lõi,

• CPU đa lõi

•Kiến trúc ít thay đổi

Xu hướng ngày nay

 Nhanh hơn

 Nhỏ hơn

 Rẻ hơn

 Dễ sử dụng hơn

Hỏi - đáp

1.1 Máy tính và phần cứng

Nguyên tắc chung

Các thành phần cơ bản

SYSTEM UNIT

PERMANENT STORAGE

Sơ đồ tương tác logic

Processor

Control Unit

Arithmetic Logic Unit (ALU)

Arithmetic Logic Unit (ALU)

Input Devices

Storage Devices

Output Devices Memory

Data Information

Instructions Data Informatio n

Instructions Data Informatio n Control

Unit

Các thành phần bên trong

Tháo các ốc vít  mở nắp hộp

• Chứa các cầu nối, quản

lý giao tiếp giữa các thiết

bị

• Chứa nhiều chuẩn giao

tiếp để kết nối các thiết bị

Bản mạch chính - mainboard

 Có nhiều hãng sản xuất mainboard:

 Intel, Asus, Gigabyte,Foxconn, ECS,…

 Lựa chọn mainboard lưu ý:

 tính ổn định cao  dễ dàng kết nối thêm các thiết

bị khác.

 Phụ thuộc vào CPU:

• Kiểu chân cắm: Socket xxx

• Kiểu CPU: đơn, kép, 4 lõi,…

• Tốc độ CPU (xung đồng hồ)

 Phụ thuộc vào RAM:

• Kích thước RAM tối đa (số khe RAM)

• Tần số kênh nối BUS.

 Tính tích hợp: VGA, Sound, Net,

Thành phần hệ thống

SYSTEM UNIT

PERMANENT STORAGE

 CPU (Central Processing Unit)

 Bộ nhớ

 RAM

 Các khe cắm

Khối xử lý trung tâm - CPU

CPU – Central Processing Unit : chứa các vi mạch điện tử

• giao tiếp với bộ nhớ trung tâm lấy câu lệnh và dữ liệu

• thực hiện các câu lệnh chương trình

Cấu trúc thành phần CPU

Cấu trúc thành phần CPU

Các bước thực hiện của CPU

Chuyển mã lệnh thành phép toán tương ứng

Bước 4 Lưu kết quả

Ghi kết quả ra bộ nhớ chính

Bước 3 Thực thi

Thực hiện phép toán

CPU : Transistor & Speed & Size

Định luật Moore : số transistors tăng gấp 2 lần với chu kỳ 18-24 tháng

Khối xử lý trung tâm - CPU

 Họ Intel: Pentium, Celeron, Xeon,

 Họ AMD: Sempron, Athlon,

 Chọn dòng CPU hợp lý.

 Chọn kiểu CPU: lõi đơn, kép, lõi 4

 Chọn tốc độ xử lý

Bộ nhớ chính – main memory

 RAM - Random Access Memory:

 Lưu trữ dữ liệu tạm thời (khi máy còn hoạt động)

 Lưu trữ hệ điều hành + các phần mềm cần chạy

 Là bộ nhớ chính trao đổi dữ liệu với CPU.

Bộ nhớ chính – main memory

 Kích thước của RAM có ảnh hưởng lớn đến

hệ thống:

 Xác định xem có thể chạy với HĐH nào,

 Cho phép bao nhiêu chương trình chạy

 Tốc độ truy nhập dữ liệu cũng quan trọng

không kém

 Có nhiều công nghệ: DRAM, DDR,

 Thông dụng : DDR2

ROM – Read Only Memory

 Vùng bộ nhớ chỉ đọc:

 Tích hợp trên các thiết bị

 Nội dung được cài đặt tại nơi sản xuất thiết bị

ROM – Read Only Memory

Bộ nhớ đệm - CACHE

 Tốc độ xử lý CPU >> tốc độ truy nhập dữ liệu từ RAM

 Để tăng tốc:

 Các khối dữ liệu từ RAM được nạp vào CACHE khi cần

 CPU thao tác với dữ liệu trên CACHE

liệu trong CACHE

nhanh hơn so với

RAM

Bộ nhớ ngoài

SYSTEM UNIT

PERMANENT STORAGE

Các thiết bị nhớ ngoài như:

• ổ đĩa mềm, Floppy Disk,

• CDROM, DVD,

• ổ đĩa cứng HDD,

• ….

Bộ nhớ ngoài

 Lưu trữ chương trình,dữ liệu sau khi tắt máy.

 Cho phép truy nhập dữ liệu khi cần.

Đĩa mềm – floppy disk

magnetic coating metal hub

Đĩa cứng – Hard Disk

Bước 4.

Đầu đọc sẽ đọc dữ liệu tại

vị trí cần thiết

Cấu trúc đĩa cứng

Lưu trữ dữ liệu trong đĩa cứng

Các vòng có

số sector là như nhau.

Quan hệ HDD - RAM

Operating system instructions

Web browser instructions

Word processing program

instructions

Operating system interface

Web browser window

Word processing program window

RAM

RAM

Web browser program instructions are removed from RAM

Web browser window is no longer displayed on desktop

CD ROM - Compact disc read-only memory

CD R và CD RW

Phải có ổ CD -W & phần mềm hỗ trợ ghi

Xóa & ghi

Lưu trữ dữ liệu trên CD

DVD - Digital Video Disc or Digital

Flash sticks or memory - USB

• Kết nối với máy tính qua cổng

ZIP disks & REV disks

PCMCIA, PC cards

PCMCIA – Personal Computer Memory

Card International Association

Thiết bị ngoại vi

SYSTEM UNIT

PERMANENT STORAGE

Các thiết bị hỗ trợ người dùng làm việc với máy

thuận tiện hơn:

• Nhập dữ liệu vào (Input)

• Xuất dữ liệu ra (Output)

Thiết bị vào dữ liệu - Input

• Chuyển dữ liệu vào

Thiết bị ra dữ liệu – output

• Hiển thị dữ liệu từ máy tính cho người dùng.

• Ví dụ: Màn hình, Máy in, Loa.

Bước 3. Dữ liệu “tương tự”

gửi tín hiệu đến

liệu được phân chia thành các màu đỏ, xanh, lục.

Bước 5. ống bắn các tia electron đến màn hình

Hỏi - đáp

Nội dung trình bày

Trước đây …

Trước đây…

 Tự động hóa với máy đánh

chữ

 Giảm bớt sai sót

 Giảm bớt công việc

 Tăng hiệu quả

Nội dung trình bày

Đơn vị thông tin

 Đơn vị nhỏ nhất là bit (ký hiệu b).

 1 Byte = 8 bits (ký hiệu B).

BIT – BInary digiT

• Một bit có 2 trạng thái : 0 hoặc 1

• 0 = OFF ; 1 = ON

Biểu diễn số và phép toán

Chuyển đổi : hệ 10 – hệ 2

 Chuyển từ hệ cơ số 10

sang cơ số 2:

 D = số cần chuyển

 Chia D (chia nguyên) liên

tục cho 2 cho tới khi kết

quả phép chia = 0

 Lấy phần dư các lần chia

viết theo thứ tự ngược lại

Chuyển đổi : hệ 10 – hệ 2

 Phần nguyên

 Chia liên tiếp cho 2.

 Viết phần dư theo chiều ngược lại.

Chuyển đổi : hệ 16 – hệ 2

 Căn cứ vào bảng chuyển đổi, thay thế 1 chữ số

của số hệ 16 bằng 4 bit nhị phân.

 Ví dụ:

 A H = 1100 B

 7 H = 0111 B

  A7 H = 1100 0111 B

Chuyển đổi : hệ 2 – hệ 16

 Nhóm 4 bit một từ phải sang trái rồi căn cứ vào

bảng chuyển đổi, thay thế bằng chữ số tương ứng trong hệ 16.

 Ví dụ:

1111100 B

= 0111 1100 B

= 7A H

Các phép toán với số nhị phân

Số bù và Số âm

 Số bù một

 Đảo tất cả các bit của một số nhị phân ta được số bù một của nó.

 Lấy số bù một cộng 1 ta được số bù hai của số

nhị phân ban đầu.

 Ví dụ:

 B = 1001

 Bù một của B: 0110

 Bù hai của B: 0111

Phép nhân

 Nhân từ trái phải qua trái

theo cách thông thường

 Bảng nhân

 Ví dụ

 1011 x 101 = 110111

Phép chia

Nội dung trình bày

1.5 Thông tin cần biết khi mua máy tính

Có cần đến máy tính không?

Có cần đến máy tính không?

1.5 Thông tin cần biết khi mua máy tính

Chọn bộ xử lý nào?

Bộ nhớ?

Dung lượng ổ cứng?

Hỏi - đáp