Khái niệm : Hệ điều hành là tập hợp các chương trình được tổ chức thành một hệ thống với nhiệmvụ đảm bảo tương tác giữa người dùng và máy tính, cung cấp các phương tiện và dịch vụ để điề[r]
Trang 1chương i : khái niệm về tin học và máy vi tính
I Thông tin
1 Thông tin : Thông tin là 1 khái niệm trừu tượng mô tả những gì đem lại hiểu biết, nhận thức
cho con người cũng như các sinh vật khác
- Thông tin tồn tại khách quan Thông tin có thể tạo ra, phát sinh, truyền đi, lưu trữ, chọn lọc
Thông tin cũng có thể bị méo mó, sai lệch đi do nhiều tác động hay do người xuyên tạc.
2 Các dạng của thông tin
- Dạng văn bản
- Dạng số liệu
- Dạng âm thanh
- Dạng hình ảnh
- Dạng hình vẽ, biểu tượng
3 Đơn vị đo thông tin :
- Để biểu diễn thông tin trên máy tính người ta sử dụng mã nhị phân, thể hiện hai trạng thái
đóng - hở mạch điện, tương ứng với 0 và 1
- Đơn vị cơ bản dùng để đo lượng thông tin gọi là bít
1 byte = 8 bit
4 Phân loại và mã hoá thông tin.
a Phân loại thông tin:
Thông tin được chia làm hai loại :
Trang 2+ Thông tin liên tục : đặc trưng cho các đại lượng mà số lượng các giá trị có thể tiếp nhận là vô hạn
+ Thông tin rời rạc: đặc trưng cho các đại lượng mà số lượng các giá trị có thể kể ra được
b Mã hoá thông tin
- Mã hoá thông tin chính là con đường chuyển thông tin thành dữ liệu
- Sử dụng hai mã 0 và 1 để biểu diễn thông tin
5 Xử lý thông tin :
- Xử lý thông tin là tìm ra những dạng thể hiện mới của thông tin phù hợp với mục đích sử dụng
- Xử lý thông tin bằng máy tính là xử lý dạng của thông tin, thể hiện dưới dạng tín hiệu điện mô phỏng việc xử lý để đạt tới việc thể hiện ngữ nghĩa
II Hệ đếm và các hệ đếm thường dùng trong tin học
1 Hệ đếm : tập các ký hiệu và qui tắc sử dụng tập ký hiệu đó để biểu diễn và xác định giá trị
các số
+ Có 2 loại hệ đếm :
- Hệ đếm không theo vị trí : mỗi ký hiệu biểu thị một giá trị cụ thể
vd : Hệ đếm La mã
- Hệ đếm theo vị trí :
+ Hệ đếm thập phân : ( hệ đếm 10 ) sử dụng tập 10 ký hiệu là các số 0 – 9
+ Hệ đếm nhị phân : là hệ đếm cơ số 2 với hai chữ số 0 và 1
+ Hệ đếm bát phân ( octal ) : sử dụng 8 chữ số từ 0 – 7 để biểu diễn các số.Vì vậy mỗi một chữ số hệ 8 tương đương với số nhị phân 3 bít ( 8 = 23 )
+ Hệ đếm Hexa ( hệ 16 ) : Sử dụng các ký hiệu 0 – 9, A, B, C, D, E, F Một số hexa tương
đương với 1 cụm 4 chữ số nhị phân ( 4 bit ) vì 24 = 16
Bảng chuyển đổi
Hệ 10 ( thập phân ) Hệ 2 ( nhị phân ) Hệ 8 ( Octal ) Hệ 16 ( Hexa )
Trang 30 0000 00 0
2 Biến đổi biểu diễn số
a Hệ đếm cơ số 10 : sử dụng tập 10 ký hiệu là các số 0 – 9 Trọng số của hai hàng liền nhau
hơn kém nhau 10 lần, vị trí của chữ số trong một số xác định giá trị của nó bằng cách nhân giá trị của chữ số với giá trị của trọng số
vd : 1989,23 cần được hiểu là một số có 6 chữ số có giá trị bằng :
= 1.103 + 9.102 + 8.101 + 9.100 + 2.10-1 + 3.10-2
Giá trị Trọng số của
hàng nghìn = 1 hàng nghìn : 103
b Hệ đếm cơ số 2 – nhị phân : Chỉ có hai số là 0 và 1 Người ta gọi một số nhị phân là Bit.
vd dãy số 1000 1011 là dãy nhị phân 8 bit
Trang 4có giá trị bằng : 1.27 + 0.26 + 0.25 +0.24 + 1.23 + 0.22 + 1.21 + 1.20
= 1.27 + 1.23 + 1.2 1 + 1.20 = 128 + 8 + 2 +1= 139
Một số viết dưới dạng hệ nhị phân ( chỉ số dưới là 2 mô tả tường minh cơ số 2 )
vd : 10011.012
3 Biến đổi biểu diễn số ở hệ đếm thập phân sang sang hệ đếm cơ sở số bất kỳ.
a Biến đổi từ hệ thập phân ( hệ 10 ) sang hệ nhị phân
+ Thuật toán : Lấy số hệ thập phân chia liên tiếp cho 2 đến khi kết quả bằng 0 thì dừng lại và lấy số dư Kết quả cuối cùng là dãy số nhị phân được lấy bởi số dư tính từ dưới lên
vd : Biến đổi số 13 sang hệ nhị phân
13 2
1 6 2
0 3 2
1 1 2
1 0
Số 13 viết trong hệ nhị phân là : 1101
vd : Đổi các số sau sang hệ nhị phân : 134, 256, 341, 56, 98, 28
* Biến đổi phần thập phân
+ Thuật toán lấy phần thập phân nhân liên tiếp với 2 cho đến khi phần thập phân của tích bằng
0 thì dừng lại.Kết quả ( lấy từ trên xuống ) của phần nguyên của phép nhân
* Chú ý : phép biến đổi có thể là vô hạn (ta có thể lấy phần thập phân xác định )
vd1 : biến đổi 0.67875 sang hệ nhị phân ( lấy 4 chữ số TP )
Trang 5Vậy 0.6787510 = 0.10112
vd 2 biến đổi 0.35 sang hệ nhị phân ( lấy 5 chữ số thập phân )
Vậy 0.3510 = 0.010112
* Biến đổi số 13.35 sang hệ nhị phân ( lấy 5 chữ số thập phân )
13.3510 = 1101.010112
b.Biến đổi từ hệ thập phân sang hệ bát phân (hệ 8 hay octal) : Tương tự như biến đổi từ hệ
thập phân sang hệ nhị phân ( chia cho 8 và lấy phần dư )
c Biến đổi từ hệ thập phân sang hệ hexa ( hệ 16 )
- Thuật toán : Lấy số hệ thập phân chia liên tiếp cho 16 đến khi kết quả bằng 0 thì dừng lại và lấy số dư Kết quả cuối cùng là dãy số được lấy bởi số dư tính từ dưới lên
+ Qui định khi chuyển sang hệ hexa có chữ H ở cuối
vd: Đổi số 254 sang hệ hexa
254 16
14 15 16
15 0
b0 b1 b0 = 14 trong hệ Hexa biểu diễn bằng chữ số E
b1 = 15 trong hệ Hexa biểu diễn bằng chữ số F Vậy số 254 chuyển sang hệ 16 là FEH
vd2 : Biến đổi các số 234, 34, 45, 67, 125 sang hệ hexa
Trang 6vd : 0.3510 sang hệ hexa = 0.59h
4 Biến đổi từ một hệ bất kỳ sang hệ thập phân
a Biến đổi từ hệ nhị phân sang hệ thập phân.
- Cách đổi : Căn cứ vào dãy số nhị phân n bit có dạng:
abab……ab ( a, b có các giá trị là 0 hoặc là 1 )
gồm n bit ( n bit là tổng các số 0 và 1 )
- Sau đó tiến hành tính tổng phép nhân từng bit với 2n-1 cho đến bit cuối cùng ( nhân với 20)
vd : 1101 0101 ( n =8)
= 1.27 + 1.26 + 0.25 + 1.24 + 0.23 +1.22 +0.21 +1.20 =128 +64 +16 +4 +1 =213
vd : Đổi các số nhị phân sau sang hệ thập phân :
1100 1011, 1010 0110, 1000 1110, 1110 1100 1001, 1000 0011 0010
* Đổi phần thập phân của hệ nhị phân sang hệ thập phân
- Căn cứ vào n bit của phần thập phân của một số nhị phân ta tiến hành như sau: Tính tổng phép nhân từng bit với 2-1 cho đến 2-n
vd : Đổi phần thập phân của số 1110.1101 sang hệ thập phân
Ta thấy 1101 có n =4 khi đó:
1101 =1.2-1+1.2-2+0.2-3+1.2-4= 0 8125
16
13 16
1 4
1 2
1
vd : Đổi số 1111.1101 sang hệ thập phân
B1: Đổi phần nguyên là : 1111=1.23 + 1.22 +1.21 +1.20 = 15
B2: Đổi phần thập phân là : 1101 = 0.8125
Vậy 1111.1101 = 15.8125
vd : Đổi các số sau sang hệ thập phân : 1001.0011, 1011.1111, 1100.0101
5 Số học nhị phân
a Các phép tính số học cơ bản trong hệ nhị phân
+ Phép cộng :
Bảng cộng :
Trang 7x y x+ y
vd :
+ 11001001 + 100011010
1001100011 1011000110
B¶ng trõ :
- 11001001 - 1011
+ PhÐp nh©n:
B¶ng nh©n :
1101
x 101
Trang 8+ 0
1101
1000001
+ Phép chia : suy ra từ phép nhân và phép trừ nói trên
vd : 1000001 1101
101 ( không dư)
vd : 11010011 1010
10101
( dư 1 )
II Tin học và công nghệ thông tin
1 Khái niệm:
- Tin học (Informatics) được định nghĩa là ngành khoa học nghiờn cứu về caauss trỳc, tớnh
chất của thụng tin từ đú đưa ra cỏc mụ hỡnh mụ tả thụng tin và phương phỏp xử lớ thụng tin thực hiện trờn mỏy tớnh
- Cụng nghệ thụng tin: Bao gồm cỏc hoạt động cụng nghệ mà nội dung là xử lớ thụng tin bằng
cỏc phương tiện điện tử, từ việc thu thập lưu trữ, chế biến truyền thụng và sử dụng thụng tin trong sản xuất kĩ thuật, đời sống kinh tế, bao gồm nhiều lĩnh vực như: Điện tử, tin học, bưu chớnh viễn thụng, tự động húa sản xuất…
2 Ứng dụng của tin học
Tin học hiện đang được ứng dụng rộng rói trong tất cả cỏc ngành nghề khỏc nhau của xó hội từ khoa học kỹ thuật, y học, kinh tế, cụng nghệ sản xuất đến khoa học xó hội, nghệ thuật, như:
- Tự động hóa công tác văn phòng
- Thống kê
- Công nghệ thiết kế
- Giáo dục
Trang 9- Quản trị kinh doanh
- An ninh quốc phòng
Đặc biệt ngày nay với việc ứng dụng internet nhân loại đang được hưởng lợi từ những dịch
vụ mới như: Thư điện tử, thư viện điện tử, E-Learning, thương mại điện tử, chính phủ điện tử
III Máy tính điện tử
1 Kiến trúc chung của máy tính
- Máy tính gồm có hai phần :
+ Phần cứng: là toàn bộ các thiết bị điện tử và cơ khí của máy tính
+ Phần mềm: là các chương trình chạy trên máy tính
Các bộ phận cơ bản của máy tính:
- Khối xử lý trung tâm CPU
- Bộ nhớ trong : RAM, ROM
- Bộ nhớ ngoài : đĩa mềm, đĩa cứng
- Các thiết bị vào : bàn phím, chuột, máy quét
- Các thiết bị ra : màn hình, máy in, máy vẽ
a) Khối xử lý trung tâm – CPU (central Proccessing Unit)
CPU là bộ chỉ huy của máy tính Nó có nhiệm vụ thực hiện các phép tính số học và logic, đồng thời điều khiển các quá trình thực hiện các lệnh CPU có 3 bộ phận chính: khối tính toán số học và locgic, khối điều khiển và 1 số thanh ghi
b) Bộ nhớ trong
Gồm 2 loại:
+) RAM (Random Access Memory): là bộ nhớ mà khi máy tính hoạt động ta có thể ghi vào, đọc ra 1 cách dễ dàng Khi mất điện hoặc khi tắt máy thì thông tin trong bộ nhớ RAM cũng bị mất
+) ROM (Read Only Memory): là bộ nhớ mà ta chỉ có thể đọc thông tin ra Thông tin
tồn tại trên bộ nhớ ROM là thường xuyên, ngay cả khi mất điện hoặc tắt máy
Bộ nhớ ROM thường được dùng để chứa dữ liệu và chương trình cố định, điều khiển máy tính khi mới bật điện
Trang 10c) Bộ nhớ ngoài
Hay còn gọi là bộ nhớ phụ Bộ nhớ ngoài là các thiết bị lưu trữ thông tin với khối lượng lớn Bộ nhớ ngoài điển hình nhất là: đĩa mền, đĩa cứng
d) Các thiết bị vào (Input device)
- Bàn phím (key board) - Máy camera
- Chuột (mouse) - Máy đọc mã vạch
- Máy quét (scaner)
e) Các thiết bị ra (Output device)
- Màn hình (Monitor)
- Máy in (printer)
- Máy vẽ (photor)
2 Sơ đồ khối quá trình xử lý thông tin
Trang 11
3 Các thế hệ và phân loại máy tính.
a Các thế hệ máy tính ( 4 thế hệ )
+ Thế hệ 1 : ra đời vào những năm 40, thiết kế dựa trên kỹ thuật đèn điện tử nên cồng kềnh, độ tin cậy thấp, tiêu thụ điện năng nhiều
+ Thế hệ 2 : ra đời vào những năm 50 sử dụng công nghệ bán dẫn, dùng bóng bán dẫn và bộ nhớ lõi Ferit, tốc độ tính toán từ vài nghìn cho đến hàng trăm nghìn phép tính / giây
+ Thế hệ 3 : ra đời vào những năm 60 dựa trên công nghệ vi mạch nhỏ và vừa, tốc độ đạt tới hàng triệu phép tính / giây
+ Thế hệ 4 : ra đời những năm 70 cho đến nay, dựa trên công nghệ vi mạch cỡ lớn và cực lớn, chủ yếu sử dụng các bộ nhớ bán dẫn, tốc độ tính toán hàng trăm triệu phép tính / giây
b Phân loại máy tính: ( 7 loại )
Các thiết bị
vào INPUT
Khối xử lí trung tâm CPU Central Processing Unit
Các thiết bị
ra OUTPUT
Bộ nhớ ngoài
Khối Điều Khiển
CU (Control unit)
Khối Tính Toán ALU (Arithmetic Logic Unit
Main Memory ROM+RAM
Bộ nhớ trong
Trang 12+ Siêu máy tính ( Super computer ).
+ Máy tính lớn ( Mainframe )
+ Máy trạm ( Workstation )
+ Máy Note book ( là máy xách tay nhỏ, gọn như cuốn sách )
+ Máy Laptop ( máy tính xách tay )
+ Máy Destop ( đặt trên bàn)
+ Máy tính cá nhân ( PC Computer )
4 Phần cứng.
- Bao gồm các linh kiện, thiết bị điện tử như các bộ vi xử lí, các mạch khối chuyên dụng
- Các thiết bị ngoại vi( màn hình, máy in máy công cụ kết nối với máy tính )
Các nghiên cứu nhằm nâng cao tốc độ, độ bền, giảm nhỏ kích thước của hệ thống… ngày càng tích hợp nhiều chức năng vào các khối
5 Phần mềm.
Gồm tất cả các chương trình ứng dụng do người sử dụng viết ra mà máy tính có thể hiểu
được có 3 loại:
- Phần mềm hệ thống: Là các tệp chương trình làm nhiệm vụ điều khiển mọi hoạt động của
hệ thống (các tệp của hệ điều hành)
- Các chương trình tiện ích: Là các chương trình giúp cho việc kiểm tra, bảo dưỡng một số lĩnh vực chuyên môn hóa cao thuận tiện cho người sử dụng (NC, NU)
- Các phần mềm ứng dụng: Do các hãng phần mềm viết có nhiều dạng chuyên cho nhiều lĩnh vực chuyên môn:
+ Phần mềm soạn thảo văn bản: WinWord
+ Phần mềm kế toán: Excel
+ Phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu: Fox Pro, Access…
+ Phần mềm đồ họa: Autocad, Corel draw
IV Khái niệm bài toán, giải thuật và quy trình giải toán trên
máy tính
1 Khái niệm
Trang 13a Khái niệm bài toán
- Trong phạm vi tin học, ta có thể quan niệm bài toán là một việc nào đó ta muốn máy tính thực hiện
vd : đưa một dòng chữ ra màn hình, giải phương trình bậc 2…
+ Khi dùng máy tính giải toán ta cần quan tâm đến hai yếu tố: Đưa vào máy tính thông tin gì ( input ) và cần lấy ra thông tin gì ( output )
vd : Bài toán tìm ước chung lớn nhất của hai số nguyên dương
Input : Hai số nguyên dương M và N
Output : ước chung lớn nhất của M và N
b Khái niệm thuật toán :
- Thuật toán để giải một bài toán là một dãy hữu hạn các thao tác được sắp xếp theo một trình
tự xác định sao cho sau khi thực hiện dãy thao tác ấy, từ Input của bài toán, ta nhận được Output cần tìm
vd : Tìm giá trị lớn nhất của một dãy số nguyên
- Input : Số nguyên dương N và dãy N số nguyên a1,…aN
- Output : Giá trị lớn nhất Max của dãy số.
Thuật toán như sau :
Bước 1: Nhập N và dãy a1,…, aN
Bước 2 : Max := a1, i:=2
Bước 3 : Nếu i > N thì đưa ra giá trị Max rồi kết thúc.
Bước 4 :
Bước 4.1 : Nếu ai > Max thì Max :=ai;
Bước 4.2 : i:=i +1 rồi quay lại Bước 3
2 Một số đặc trưng của giải thuật (Tính chất của thuật toán)
a Tính kết thúc: Phải kết thúc sau một số bước hữu hạn (hữu hạn bao hàm cả về mặt thời
gian và về số bước thực hiện) Không thể có thuật giải chạy vòng vo vô hạn lần, không co lối thoát ra
Trang 14b Tính xác định: Tính xác định của thuật giải đòi hỏi ở mỗi bước các thao tác phải hoàn toàn
xác định, đơn trị không có nhập nhằng, lẫn lộn, tuỳ tiện Nói cách khác trong cùng một điều kiện, các chủ thể xử lý dù là người hay máy thực hiện cùng một bước của giải thuật thì phải cho cùng một kết quả
c Tính phổ dụng: Có nghĩa là một giải thuật có thể được áp dụng với một lớp các bài toán với
input thay đổi chứ không phải chỉ áp dụng cho một trường hợp cụ thể
Cần lưu ý trong khi tính dừng và tính xác định là điều kiện cần để một quá trình là một giải thuật thì tính phổ dụng chỉ là một tính chất thường thấy vì có nhiều bài toán có input hoàn toàn xác định, không tồn tại một lớp các bài toán tương tự
d Đại lượng vào: Mỗi giải thuật có một hoặc nhiều đại lượng vào.
e Đại lượng ra : Sau khi giải thuật đã được thực hiện xong nó phải cho ra kết quả
3 Các phương pháp diễn tả giải thuật.
1 Liệt kê từng bước:
Liệt kê các thao tác, các chỉ thị thực hiện bằng ngôn ngữ tự nhiên
vd: Tìm USCLN
Bước 1: Đọc a, b.
Bước 2: Chia a cho b, được số dư là r.
Bước 3: Nếu r = 0 thì USCLN =b và chuyển sàn bước 4.
Nếu r = 0thì gán giá trị b cho a, gán giá trị r cho b và quay lại bước 1
Bước 4: In ra kết quả.
Bước 5: Kết thúc
2 Lưu đồ ( sơ đồ khối ): Lưu đồ là một phương tiện hình học giúp ta diễn tả giải thuật một
cách trực quan Lưu đồ được tạo bởi các kiểu khối cơ bản nối với nhau bằng các đường có hướng
- Các khối cơ bản :
Thực hiện công việc
Ra/ vào dữ
liệu
Trang 154 Quy trình giải toán trên máy tính.
- Bước 1: nghiên cứu các yếu tố vào/ ra của bài toán Tìm giải thuật để giải quyết bài toán, với
các bài toán phức tạp nên chia nhỏ thành nhiều bài toán nhỏ gọi là phương pháp “chia để trị”, mỗi bài toán là một Module thực hiện một nhiệm vụ nhất định Trong bước này cần thực hiện những việc:
Phân tích bài toán, nêu ý tưởng các giải pháp thực hiện
Thiết kế tổng thể
Thiết kế các bài toán nhỏ và sự liên kết giữa các Module
- Bước 2: Mô tả thuật toán bằng các phương pháp thích hợp (dùng lời, lưu đồ, ngôn ngữ lập
trình…)
- Bước 3: Viết thuật toán bằng ngôn ngữ bậc cao.
- Bước 4: Chạy thử, sửa lỗi và bảo dưỡng, quá trình này thực hiện lâu dài sao cho vét hết các
tình huống sinh lỗi của dữ liệu
- Bước 5: Đánh giá chương trình về các yêu cầu: Ngắn gọn, dễ hiểu, dễ bảo trì nâng cấp nếu
chấp nhận được thì đưa vào sử dụng
Bắt đầu hay kết thúc
Khối điều khiển