Bài giảng Tin học đại cương: Phần I (Chương 3, Phần 2) - TS.Nguyễn Bá Ngọc

Mời các bạn cùng tìm hiểu liên kết hệ thống: Thực hiện chương trình; ngắt (Interupt); hoạt động vào-ra; phần mềm máy tính: Dữ liệu và giải thuật; chương trình và ngôn ngữ lập trình;... được trình bày cụ thể trong bộ bài giảng Tin học đại cương: Phần I (Chương 3, Phần 2) do TS.Nguyễn Bá Ngọc biên soạn.

IT1110 Tin h c đ i c ọ ạ ươ ng

Ph n I: Tin h c căn b n ầ ọ ả

Chương 3: H  th ng máy tínhệ ố

Nguy n Bá Ng c ễ ọ

K t n i mô­đun nh ế ố ớ

Mô­đun nhớ

đ a ch ị ỉ

d  li u ữ ệ

Tín hi u đi u khi n đ c ệ ề ể ọ

Tín hi u đi u khi n ghi ệ ề ể

d  li u ho c l nh ữ ệ ặ ệ

K t n i mô­đun vào­ra ế ố

Mô­đun vào­ra

d  li u t  bên trong ữ ệ ừ

Tín hi u đi u khi n đ c ệ ề ể ọ

d  li u đ n TBNV ữ ệ ế

d  li u t  TBNV ữ ệ ừ

đ a ch ị ỉ

d  li u đ n bên trong ữ ệ ế

Các tín hi u đi u khi n TBNV ệ ề ể

3.2.2. C u trúc bus c  b n ấ ơ ả

 Bus:  t p  h p  các  đ ậ ợ ườ ng  k t  n i  dùng  đ   ế ố ể

v n chuy n thông tin gi a các mô­đun c a  ậ ể ữ ủ máy tính v i nhau ớ

S  đ  c u trúc bus c  b n ơ ồ ấ ơ ả

Bus đ a ch ị ỉ

 Ch c năng: v n chuy n đ a ch  đ  xác  ứ ậ ể ị ỉ ể

đ nh ngăn nh  hay c ng vào­ra ị ớ ổ

 Đ  r ng bus đ a ch : xác đ nh dung l ộ ộ ị ỉ ị ượ ng 

b  nh  c c đ i c a h  th ng ộ ớ ự ạ ủ ệ ố

 N u đ  r ng c a bus đ a ch  là N bit: ế ộ ộ ủ ị ỉ

      AN­1, AN­2,  , A2, A1, A0

có th  đánh đ a ch  t i đa cho 2 ể ị ỉ ố N ngăn nhớ

Ví d : b  x  lý Pentium có bus đ a ch  32 

 Đ  r ng bus d  li u: xác đ nh s  bit d  li u  ộ ộ ữ ệ ị ố ữ ệ

có th  đ ể ượ c trao đ i đ ng th i ổ ồ ờ

 M bit: DM­1, DM­2,  , D2, D1, D0

 M thường là 8, 16, 32, 64, 128 bit

 Ví d : các b  x  lý Pentium có bus d  li u  ụ ộ ử ữ ệ

Bus đi u khi n ề ể

 Ch c  năng:  v n  chuy n  các  tín  hi u  đi u  ứ ậ ể ệ ề khi n ể

 Các lo i tín hi u đi u khi n: ạ ệ ề ể

 Các tín hi u phát ra t  CPU đ  đi u khi n mô­ệ ừ ể ề ểđun nh  và mô­đun vào­ra.ớ

 Các tín hi u t  mô­đun nh  hay mô­đun vào­ra ệ ừ ớ

g i đ n yêu c u CPU.ử ế ầ

Đ c đi m c a c u trúc đ n bus ặ ể ủ ấ ơ

 Bus  h   th ng  ch   ph c  v   đ ệ ố ỉ ụ ụ ượ c  m t  yêu  ộ

c u trao đ i d  li u t i m t th i đi m ầ ổ ữ ệ ạ ộ ờ ể

 Bus h  th ng ph i có t c đ  b ng t c đ   ệ ố ả ố ộ ằ ố ộ bus c a mô­đun nhanh nh t trong h  th ng ủ ấ ệ ố

 Bus h  th ng ph  thu c vào c u trúc bus  ệ ố ụ ộ ấ (các  tín  hi u)  c a  b   x   lý  ệ ủ ộ ử  các  mô­đun 

nh  và mô­đun vào­ra cũng ph  thu c vào  ớ ụ ộ

b  x  lý ộ ử

 Vì v y c n ph i phân c p bus  ậ ầ ả ấ  đa bus

 PCI  bus  (Peripheral  Component  Interconnect): 

n i ghép các thi t b  ngo i vi có t c đ  trao đ i ố ế ị ạ ố ộ ổ

d  li u nhanh.ữ ệ

 USB (Universal Serial Bus): bus n i ti p đa năng.ố ế

 IDE  (Integrated  Device  Electronics):  bus  k t  n i ế ố

v i   đĩa c ng ho c   đĩa CD, DVDớ ổ ứ ặ ổ

Máy tính Pentium 4 dùng chipset 845

Các ki u bus ể

 Bus dành riêng (Dedicated):

 Các đ ườ ng đ a ch  và d  li u tách r i ị ỉ ữ ệ ờ

 Ư u đi m: đi u khi n đ n gi n ể ề ể ơ ả

 Nh ượ c đi m: có nhi u đ ể ề ườ ng k t n i ế ố

 Bus d n kênh (Multiplexed):ồ

 Các đ ườ ng dùng chung cho đ a ch  và d  li u ị ỉ ữ ệ

 Có  đ ườ ng  đi u  khi n  đ   phân  bi t  có  đ a  ch   hay  có  ề ể ể ệ ị ỉ

d  li u ữ ệ

 Ư u đi m: có ít đ ể ườ ng dây

 Nh ượ c đi m: đi u khi n ph c t p h n, hi u năng h n  ể ề ể ứ ạ ơ ệ ạ

Phân x  bus ử

 Có nhi u mô­đun đi u khi n bus nh  CPU  ề ề ể ư

và b  đi u khi n vào­ra ộ ề ể

 Ch   cho  phép  m t  mô­đun  đi u  khi n  bus  ỉ ộ ề ể

t i m t th i đi m ạ ộ ờ ể

 Phân x  bus có th : ử ể

 t p  trung:  có  1  b   đi u  khi n  bus  (Bus ậ ộ ề ểController  /  Arbiter)  ho c  là  1  ph n  c a  CPU ặ ầ ủ

3.3. Ho t đ ng c a máy tính ạ ộ ủ

 3.3.1. Th c hi n ch ự ệ ươ ng trình

 3.3.2. Ng t ắ

 3.3.3. Ho t đ ng vào­ra ạ ộ

Nh n l nh ậ ệ

 B t đ u m i chu trình l nh, CPU nh n l nh  ắ ầ ỗ ệ ậ ệ

t  b  nh  chính ừ ộ ớ

 B   đ m  ch ộ ế ươ ng  trình  PC  (Program  Counter) c a CPU gi  đ a ch  c a l nh s   ủ ữ ị ỉ ủ ệ ẽ

Th c hi n l nh ự ệ ệ

 B  x  lý gi i mã l nh đã đ ộ ử ả ệ ượ c nh n và  ậ

phát tín hi u đi u khi n th c hi n thao tác  ệ ề ể ự ệ

mà l nh yêu c u ệ ầ

 Các ki u thao tác c a l nh: ể ủ ệ

 Trao đ i d  li u gi a CPU và b  nh  chínhổ ữ ệ ữ ộ ớ

 Trao đ i d  li u gi a CPU và mô­đun vào­raổ ữ ệ ữ

 X  lý d  li u: th c hi n các phép toán s  h c ử ữ ệ ự ệ ố ọ

ho c phép toán logic v i các d  li u.ặ ớ ữ ệ

3.3.2. Ng t (Interupt) ắ

 Khái  ni m  chung  v   ng t:  Ng t  là  c   ch   ệ ề ắ ắ ơ ế cho  phép  CPU  t m  d ng  ch ạ ừ ươ ng  trình  đang th c hi n đ  chuy n sang th c hi n  ự ệ ể ể ự ệ

m t ch ộ ươ ng trình khác, g i là ch ọ ươ ng trình  con ph c v  ng t ụ ụ ắ

Ho t đ ng ng t ạ ộ ắ

 Sau khi hoàn thành m i m t l nh, b  x  lý ki m ỗ ộ ệ ộ ử ểtra tín hi u ng t.ệ ắ

 N u  không  có  ng t ế ắ  b   x   lý  nh n  l nh  ti p ộ ử ậ ệ ếtheo c a chủ ương trình hi n t i.ệ ạ

 N u có tín hi u ng t:ế ệ ắ

 T m d ng ch ạ ừ ươ ng trình đang th c hi n ự ệ

 C t  ng   c nh  (các  thông  tin  liên  quan  đ n  ch ấ ữ ả ế ươ ng  trình b  ng t) ị ắ

 Thi t l p PC tr  đ n ch ế ậ ỏ ế ươ ng trình con ph c v  ng t ụ ụ ắ

Ho t đ ng ng t (ti p) ạ ộ ắ ế

Chu trình l nh v i ng t ệ ớ ắ

X  lý v i nhi u tín hi u ng t ử ớ ề ệ ắ

 Các ng t v n đang đ i và đ ắ ẫ ợ ượ c ki m tra sau khi ng t  ể ắ

đ u tiên đ ầ ượ c x  lý xong ử

 Các ng t đ ắ ượ c th c hi n tu n t ự ệ ầ ự

 X  lý ng t  u tiênử ắ ư

 Các ng t đ ắ ượ c đ nh nghĩa m c  u tiên khác nhau ị ứ ư

 Ng t có m c  u tiên th p h n có th  b  ng t b i ng t  ắ ứ ư ấ ơ ể ị ắ ở ắ

3.3.3. Ho t đ ng vào­ra ạ ộ

 Ho t đ ng vào­ra: là ho t đ ng trao đ i d   ạ ộ ạ ộ ổ ữ

li u gi a thi t b  ngo i vi v i bên trong máy  ệ ữ ế ị ạ ớ tính.

 Các ki u ho t đ ng vào­ra: ể ạ ộ

 CPU trao đ i d  li u v i mô­đun vào­raổ ữ ệ ớ

 Mô­đun vào­ra trao đ i d  li u tr c ti p v i b  ổ ữ ệ ự ế ớ ộ

nh  chính.ớ

H i ­ đáp ỏ

3.4. Ph n m m máy tính (Computer   ầ ề Software)

 Th  nào là ế ph n m m máy tínhầ ề  ?

 "Ph n m m là thu t ng  chung cho các b  s u t p có  ầ ề ậ ữ ộ ư ậ

t   ch c  ổ ứ d   li u ữ ệ  và  l nh ệ  c a  máy  tính,  th ủ ườ ng  đ ượ c  phân  thành  hai  lo i  chính:  ph n  m m  h   th ng  ạ ầ ề ệ ố ( system software ) cung c p các ch c năng xác đ nh c   ấ ứ ị ơ

b n c a máy tính và ph n m m  ng d ng ( ả ủ ầ ề ứ ụ application  software ) đ ượ c s  d ng b i ng ử ụ ở ườ i dùng đ  hoàn thành  ể

nh ng nhi m v  xác đ nh." ữ ệ ụ ị

       http://www.openprojects.org/software­definition.htm  

 "Ph n m m là thu t ng  t ng quát cho r t nhi u lo i  ầ ề ậ ữ ổ ấ ề ạ

ch ươ ng trình khác nhau đ ượ c s  d ng đ  thao tác v i  ử ụ ể ớ máy tính và các thi t b  liên quan." ế ị

       http://searchsoa.techtarget.com/sDefinition/0,,sid26_gci213024,00.html

 Phân  bi t  ph n  m m  (software)  v i  ph n  c ng  ệ ầ ề ớ ầ ứ

3.4.1. D  li u và gi i thu t ữ ệ ả ậ

 M i bài toán ph i gi i quy t g m 2 ph n: ỗ ả ả ế ồ ầ

3.4.2. Ch ươ ng trình và ngôn ng  l p trình ữ ậ

 Thu t  toán  m i  ch   ra  cách  gi i  quy t  m t  bài ậ ớ ỉ ả ế ộtoán theo ki u t  duy c a con ngể ư ủ ười. Đ  máy có ể

th  hi u và ti n hành x  lý để ể ế ử ược ta ph i bi n các ả ế

bước  thao  tác  thành  các  ch   th   (statement)  và ỉ ị

bi u  di n  trong  d ng  mà  máy  tính  hi u  để ễ ạ ể ược. Quá  trình  này  g i  là ọ l p  trình ậ   Gi i  thu t  đả ậ ược 

bi u di n dế ễ ướ ại d ng m t t p các ch  th  c a m t ộ ậ ỉ ị ủ ộngôn ng  nào đó g i là ữ ọ ch ng trình ươ  Ngôn ng  ữdùng đ  l p trình g i là ể ậ ọ ngôn ng  l p trình ữ ậ  – ngôn 

ng  dùng đ  trao đ i v i máy tính, máy tính hi u ữ ể ổ ớ ể

và th c thi nhi m v  đã ch  ra.ự ệ ụ ỉ

 Tương t  v i d  li u, máy tính không th  x  lý d  ự ớ ữ ệ ể ử ữ

li u m t cách hình th c nh  trong gi i tích mà nó ệ ộ ứ ư ả

Ch ươ ng trình

Ch ươ ng trình = C u trúc d  li u + Gi i thu t ấ ữ ệ ả ậ

Program = Data Structure + Algorithm

N. Wirth

Ngôn ng  l p trình ữ ậ

 Có nhi u lo i ngôn ng  l p trình. S  khác nhau ề ạ ữ ậ ự

gi a  các  lo i  liên  quan  đ n  m c  đ   ph   thu c ữ ạ ế ứ ộ ụ ộ

c a chúng vào ki n trúc và ho t đ ng máy tính, ủ ế ạ ộ

ph   thu c  vào  l p/lĩnh  v c  ng  d ng.  Có  nhi u ụ ộ ớ ự ứ ụ ềcách phân lo i khác nhau và do đó các ngôn ng  ạ ữ

Ngôn ng  máy ữ

 M i lo i máy tính đ u có ngôn ng  máy riêng. Đó ỗ ạ ề ữchính là lo i ngôn ng  duy nh t  đ  vi t chạ ữ ấ ể ế ương trình  mà  máy  tính  hi u  tr c  tí p  và  th c  hi n ể ự ế ự ệ

được.  Các  ch   th   (l nh)  c a  ngôn  ng   này  vi t ỉ ị ệ ủ ữ ế

b ng  mã  nh   phân  hay  mã  hec­xa.  Nó  g n  ch t ằ ị ắ ặ

v i  ki n  trúc  ph n  c ng  c a  máy  và  do  v y  nó ớ ế ầ ứ ủ ậkhai  thác  được  các  đ c  đi m  ph n  c ng.  Tuy ặ ể ầ ứnhiên, nó l i không hoàn toàn thu n l i cho ngạ ậ ợ ười 

l p trình do tính khó nh  c a mã, tính thi u c u ậ ớ ủ ế ấtrúc,…Vì  th ,  đ   vi t  m t  ng  d ng  b ng  ngôn ế ể ế ộ ứ ụ ằ

H p ng ợ ữ

 H p ng  cho phép ngợ ữ ườ ậi l p trình s  d ng m t ử ụ ộ

s  t  ti ng Anh vi t t t đ  th  hi n các câu l nh ố ừ ế ế ắ ể ể ệ ệ

th c hi n. Thí d  đ  c ng n i dung c a 2 thanh ự ệ ụ ể ộ ộ ủghi  AX  và  BX  r i  ghi  k t  qu   vào  AX,  ta  có  th  ồ ế ả ểdùng câu l nh h p ng  sau:ệ ợ ữ

ADD   AX, BX

 M t  chộ ương  trình  h p  ng   ph i  đợ ữ ả ược  d ch  ra ịngôn  ng   máy  nh   chữ ờ ương  trình  h p  d ch  trợ ị ước khi máy tính có th  th c hi n. ể ự ệ

Ngôn ng  b c cao ữ ậ

 FORTRAN,  COBOL,  Pascal,  C/C++,  VB,  VC++, Delphi, Java, .NET,

 Các ch ươ ng trình vi t trong ngôn ng  này,  ế ữ

tr ướ c khi đ  máy có th  th c thi c n ph i  ể ể ự ầ ả chuy n đ i sang ngôn ng  máy. Quá trình  ể ổ ữ chuy n đ i đó g i là quá trình d ch.  ể ổ ọ ị

Trình di n, biên d ch và ngôn ng   ễ ị ữ

l p trình ậ

 Trình  di n ễ  (Interpret):  B   trình  di n,  đ c  t ng ộ ễ ọ ừ

l nh c a chệ ủ ương trình ngu n, phân tích cú pháp ồ

c a câu l nh đó và n u đúng thì th c hi n. Quá ủ ệ ế ự ệtrình  b t  đ u  t   l nh  đ u  tiên  c a  chắ ầ ừ ệ ầ ủ ương  trình 

đ n l nh cu i cùng n u không có l i. ế ệ ố ế ỗ

 Biên  d ch  ị (Compile):  Khác  v i  trình  di n,  trình ớ ễbiên d ch d ch toàn b  chị ị ộ ương trình ngu n sang ồngôn  ng   đích.  V i  chữ ớ ương  trình  đích  này,  máy 

đã có th  hi u để ể ược  và bi t cách th c thi. Quá ế ựtrình biên d ch s  t o ra chị ẽ ạ ương trình đích ch  khi ỉ

Quy trình gi i quy t m t bài toán trên máy tínhả ế ộ

Xây d ng  ự thu t gi i ậ ả So n  ạ

th o  ả chương  trình

Biên 

d ch ị

  Th c hi n ự ệ Chương  trình

k t qu ế ả

4 5

7

6 8

Quy trình gi i quy t (ti p) ả ế ế

này là xác đ nh yêu c u ngị ầ ười dùng, người mong 

mu n có ph n m m đ  s  d ng.ố ầ ề ể ử ụ

năng)  mà  ph n  m m  c n  xây  d ng  ph i  có  và ầ ề ầ ự ảcác d  li u c n thi t. Qua  đó xây d ng các gi i ữ ệ ầ ế ự ảpháp kh  thi. Nói m t cách ng n g n, bả ộ ắ ọ ước này tìm hi u h  th ng là gì? Và làm gì?ể ệ ố

h  th ng, thi t k  các mô đun chệ ố ế ế ương trình, thi t ế

k  giao ti p, thi t k  an toàn,… Nh  v y, nhi m ế ế ế ế ư ậ ệ

Quy trình gi i quy t (ti p) ả ế ế

đun theo ngôn ng  l p trình đã xác đ nh.ữ ậ ị

hi n l i cú pháp trong chệ ỗ ương trình ngu n ồ

3.4.3. Phân lo i ph n m m máy tính ạ ầ ề

 Theo quan đi m s  d ng chung:ể ử ụ

đ ng bên trong c a máy tính và cung c p môi tr ộ ủ ấ ườ ng  giao ti p gi a ng ế ữ ườ i dùng và máy tính nh m khai thác  ằ

hi u  qu   ph n  c ng  ph c  v   cho  nhu  c u  s   d ng.  ệ ả ầ ứ ụ ụ ầ ử ụ

Lo i ph n m m này đòi h i tính  n đ nh, tính an toàn  ạ ầ ề ỏ ổ ị cao.  Ch ng  h n  các  h   đi u  hành  máy  đ n  hay  h   ẳ ạ ệ ề ơ ệ

đi u hành m ng, các ti n ích h  th ng,… ề ạ ệ ệ ố

quy t  các  v n  đ   ph c  v   cho  các  ho t  đ ng  khác  ế ấ ề ụ ụ ạ ộ nhau c a con ng ủ ườ i nh  qu n lý, k  toán, so n th o  ư ả ế ạ ả văn b n, trò ch i…. Nhu c u v  ph n m m  ng d ng  ả ơ ầ ề ầ ề ứ ụ ngày càng tăng và đa d ng.  ạ

Phân lo i ph n m m máy tính (ti p) ạ ầ ề ế

 Theo đ c thù  ng d ng và môi tr ặ ứ ụ ườ ng:

Virus máy tính ?

H i ­ đáp ỏ