81 ebook VCU huong dan on tap tin học dai cuong DHTM

81 ebook VCU huong dan on tap tin học dai cuong DHTM

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TIN HỌC VÀ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ

1.1 Khái niệm về thông tin và biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử

1.1.1 Khái niệm chung về thông tin

Ở nhiều góc độ khác nhau, khái niệm thông tin (information) được hiểu và sử dụng một cáchkhác nhau Thuật ngữ thông tin được sử dụng hàng ngày, và có thể hiểu đơn giản thông tin là những

gì cung cấp cho con người các hiểu biết về lĩnh vực hoặc đối tượng mình đang quan tâm Thông tincòn mang lại cho con người sự hiểu biết, nhận thức tốt hơn, đúng hơn về những đối tượng trong thiênnhiên, trong đời sống xã hội… giúp cho họ phải làm các công việc để đạt được mục đích một cách tốtnhất, hợp lý nhất, đem lại hiệu quả cao nhất

Thông tin trong lĩnh vực tin học có thể hiểu là các bản tin hay thông báo nhằm mang lại sự hiểu biết nào đó cho đối tượng nhận tin

Thông tin có thể được phát sinh, được tìm kiếm, được truyền, được lưu trữ, được xử lý, được saochép, vì thế thông tin có thể bị phá hủy hoặc sai lệch, biến dạng Thông tin được lưu trữ dưới nhiềudạng khác nhau như các kí hiệu chữ viết trên các vật dụng như giấy, gỗ, đá, kim loại,… hay các dòng

năng lượng như sóng điện từ, sóng âm, sóng ánh sáng Các cấu trúc vật chất này được gọi là vật mang tin (Ví dụ tờ báo, quyển sách, bảng viết, đĩa mềm, đĩa cứng, USB… đều là vật mang tin).

1.1.2 Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử

1 Hệ đếm

Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu và các quy tắc để biểu diễn và xác định giá trị của các số Con người

đã sử dụng hai loại hệ đếm đó là hệ đếm định vị và hệ đếm không định vị

• Hệ đếm không định vị là hệ đếm mà các chữ số biểu diễn trong số không phụ thuộc vào vịtrí biểu diễn trong số đó Ví dụ trong hệ đếm La Mã dùng ký hiệu X là ký hiệu số 10 trong

hệ thập phân, như vậy XX hiểu là 20

• Hệ đếm định vị là hệ đếm mà các chữ số biểu diễn trong số phụ thuộc vào vị trí biểu diễntrong số đó Ví dụ trong hệ đếm thập phân số 999 thì chữ số 9 thứ nhất (từ trái sang phải)

có giá trị 9 trăm, chữ số 9 thứ hai có giá trị 9 chục, chữ số 9 thứ ba có giá trị 9 đơn vị

Lưu ý: Trong tin học chỉ dùng hệ đếm định vị.

Hệ đếm cơ số 10 (Hệ thập phân)

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Là hệ đếm, mà hệ này sử dụng tập hợp 10 chữ số: 0, 1, 2, 9 để biểu

diễn các số bất kì

Quy tắc biểu diễn: Hệ thập phân là một hệ đếm dùng vị trí định lượng (positional numeral system) mà

vị trí của một con số ám chỉ một phép nhân (mũ 10) với con số ở vị trí đó, và mỗi con số có vị trí vềbên trái, có giá trị gấp mười lần con số ở bên phải liền kề

Biểu thức tính giá trị một số từ hệ đếm q tổng quát sang giá trị số thông thường (ở hệ thập phân):

o Tính giá trị một số nguyên: Một số nguyên hệ đếm q gồm n+1 chữ số, ký hiệu là

(anan-1…a1a0)q Giá trị của nó được tính theo biểu thức sau đây:

(anan-1…a1a0)q= an.qn+an-1.qn-1+…+a1q1+a0.q0 (10)Trong đó ai ∈ {0,1,2…,q-1}; i ∈ {0,…,n}

o Tính giá trị một số bất kì ở hệ đếm q: Một số hệ đếm q gồm n+1 chữ số phần nguyên, mchữ số lẻ, ký hiệu là (anan-1…a1a0,a-1a-2…a-m)q Giá trị của nó được tính theo biểu thức sauđây:

(anan-1…a1a0,a-1a-2…a-m)q= an.qn+an-1.qn-1+…+a1q1+a0.q0+a -1.q-1+…+a-mq-m (10)

Trong đó ai ∈ {0,1,2,…,q-1}; i ∈ {-m,…,n}

Hệ nhị phân (còn gọi là hệ cơ số 2)

Hệ nhị phân là một hệ đếm dùng hai ký tự để biểu đạt một giá trị số, bằng tổng số các lũy thừa của 2.Hai ký tự đó là 0 và 1, và chúng thường được dùng để biểu đạt hai giá trị hiệu điện thế tương ứng: cóhiệu điện thế, hoặc hiệu điện thế cao là 1 và không có, hoặc thấp là 0 Do có ưu điểm tính toán đơngiản, dễ dàng thực hiện về mặt vật lý, chẳng hạn như trên các mạch điện tử, nên hệ nhị phân trở thànhmột phần kiến tạo căn bản trong các máy tính

Biểu thức tính giá trị một số (ở hệ thập phân): Cách tính được áp dụng như ở hệ tổng quát q (q=2).Nghĩa là nếu ta có giá trị một số nguyên ở hệ nhị phân gồm n+1 chữ số, ký hiệu là (anan-1…a1a0)10 Giá trị của nó (ở hệ thập phân) được tính theo biểu thức sau đây:

( anan-1…a1a0)2=an.2n+an-1.2n-1+…+a121+a0.20

(10)Trong đó ai ∈ {0,1} ; i ∈ {0,…,n}

Ví dụ: Số 10101 (hệ 2) thì chuyển sang hệ thập phân sẽ là:

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Ví dụ:

1307,18 = 1x83 + 3x82 + 0x81 + 7x80 + 1x8-1 = 711,12510

Hệ cơ số 16 (còn gọi là hệ thập lục phân)

Trong Toán học và trong khoa học điện toán, hệ thập lục phân (hay hệ đếm cơ số 16), là một

hệ đếm có 16 ký tự, từ 0 đến 9 và A đến F (chữ hoa và chữ thường như nhau)

16 chữ số và kí tự: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A (10),B (11),C (12),D (13),E (14),F (15)Biểu thức tính giá trị một số: Được tính như ở hệ thổng quát q với q =16

Ví dụ: Số thập phân 79, với biểu thị nhị phân là 01001111, có thể được viết thành 4F trong hệ thậplục phân (4 = 0100, F = 1111)

Chuyển đổi cơ số

• Chuyển số hệ 10 sang hệ 2

Đối với phần nguyên được tính theo quy tắc: Lấy số đó chia cho 2 được kết quả và phần dư (0hoặc 1) rồi lại lấy kết quả phép chia thứ 1 chia cho 2 được kết quả phép chia thứ 2 và phần dư (0 hoặc1) Cứ làm như vậy cho tới khi kết quả là 0 thì không chia nữa và ghi thành số hệ 2 theo chiều ngượclại

Lược trình các con số dư theo thứ tự từ dưới lên trên, cho chúng ta một số nhị phân 11101102

Đối với phần lẻ được tính theo quy tắc: Lấy số đó nhân với 2 được kết quả phần nguyên vàphần dư trong đó phần nguyên là 0 hoặc 1 Rồi lại lấy kết quả phần lẻ nhân với 2 được kết quả phépnhân thứ 2 và phần nguyên là 0 hoặc 1 Cứ làm như vậy cho tới khi không lấy nữa (trong trường hợp

đó kết quả là gần đúng) hoặc cho tới khi nào tích với phần lẻ bằng 0 Kết quả là phần nguyên của tíchnhận được đầu tiên là chữ số đầu tiên sau dấu phẩy, phần nguyên của tích thứ hai sẽ là chữ số thứhai

Ví dụ : chuyển số 0,4234 sang hệ 2

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Ta nhân liên tiếp với 2, bắt đầu từ giá trị ban đầu 0,4234 như sau:

0,4234

x 2

0,8268

x 2 1,6536

x 2 1,3072

x 2 0,6144

Vậy ta có 0,423410 ≈ 0,01102

Cách đổi số hỗn hợp (có cả phần nguyên và phần lẻ): Đổi riêng từng phần theo quy tắc trên rồi ghépkết quả lại

Ví dụ : 23,4234 10 = 10111,0110 2

• Chuyển số hệ 2 sang hệ bát phân (hệ 8) và ngược lại

Số nhị phân cũng có thể được biến đổi sang hệ bát phân một cách dễ dàng, vì bát phân dùng gốc 8, vàcũng là số mũ của 2 (chẳng hạn 23, vậy số bát phân cần 3 ký tự số nhị phân để biểu đạt trọn vẹn một

số bát phân) Ví dụ, số nhị phân 000 tương đương với số bát phân 0, số nhị phân 111 tương đươngvới số bát phân 7, và tương tự (xem bảng dưới đây)

Để biến đổi từ hệ bát phân sang số nhị phân tương đương, chúng ta chỉ đơn giản thay thế những dãy

ký tự số tương đương trong hệ nhị phân

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Ví dụ:

1011002 = 101 1002 sau đó nhóm lại = 548

100112 = 010 0112 (Thêm 0 vào đằng trước để đủ bội của 3 chữ số 0 hoặc 1), sau đó nhóm lại với số độn thêm = 238

• Chuyển số hệ 2 sang hệ thập lục phân (hệ 16) và ngược lại

Số nhị phân có thể đổi được sang hệ thập lục phân một cách dễ dàng vì gốc của hệ thập lục phân (16)

là số mũ của gốc hệ nhị phân (2) Cụ thể hơn 16 = 24 Vậy chúng ta phải cần 4 ký tự số trong hệ nhị phân để có thể biểu đạt được một ký tự số trong hệ thập lục phân Bảng liệt kê sau đây chỉ ra cho chúng ta từng ký tự số của hệ thập lục phân, cùng với giá trị tương ứng của nó trong hệ thập phân, và một dãy bốn ký tự số tương đương trong hệ nhị phân

Thập phân

Nhị phân

Thập phân

Nhị phân

Thập phân

Nhị phân

Để biến đổi một số nhị phân sang hệ thập lục phân tương đương, chúng ta phải phân nhóm các ký tựthành nhóm của bốn ký tự số (nhóm 4 con số) Phương pháp độn thêm số tương tự như ở hệ bát phânnói trên

Ví dụ:

110111012 = 1101 1101 nhóm lại = DD16

2 Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử

Mã hóa thông tin

Mã hóa là phương pháp để biến thông tin từ dạng bình thường trong cuộc sống thường ngày sang dạng thông tin không thể hiểu được nếu không có phương tiện giải mã Nó giúp đảm bảo tính bí mật,

và toàn vẹn của thông tin nhất là khi thông tin đó được truyền tin

Giải mã là phương pháp để đưa từ dạng thông tin đã được mã hóa về dạng thông tin ban đầu, quá

trình ngược của mã hóa

Ví dụ

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Mã SV: 2008S234

2008: Vào trường năm 2004

S: Mã ngành

1234: Số hiệu sinh viên

Đơn vị đo thông tin

Thông tin trong máy tính được biểu diễn dạng nhị phân Đơn vị dùng để đo thông tin gọi là BIT (BInary digiT) - tương ứng với 1 trong hai kí tự nhị phân là 0 hoặc 1 BIT được coi là đơn vị đo

thông tin nhỏ nhất Trong tin học, người ta thường sử dụng các đơn vị đo thông tin lớn hơn như sau:

1Byte = 8 BIT1KB (Kilo Bytes) = 210 Bytes = 1024 Bytes1MB (Mega Bytes) = 1024 KB

1GB (Giga Bytes) = 1024 MB1TB (Tera Bytes)=1025 GB

Mã hóa thông tin sang hệ đếm 2

Là phương pháp để chuyển thông tin thành dãy các số nhị phân để có thể lưu trữ được ở trong máy tính điện tử Độ lớn của mã đúng bằng số bit sử dụng để mã hoá

Ví dụ: Sử dụng 5 bit để mã hoá chữ cái hoa A Z (26 chữ cái)

00000 ß A

00001 ß B

…

11001 ß Z

Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử

Trong tin học, dữ liệu được hiểu là sự biểu diễn các thông tin đưa vào máy tính điện tử để xử lý vàthường có các dạng là: dữ liệu dạng số, dữ liệu dạng phi số (kí tự)

Dữ liệu số trong máy tính gồm có số nguyên và số thực

• Biểu diễn số nguyên: Số nguyên gồm số nguyên không dấu và số nguyên có dấu

• Số nguyên không dấu là số không có bit dấu 1 byte = 8 bit, có thể biểu diễn 28 = 256 sốnguyên dương, cho giá trị từ 0 (0000 0000) đến 255 (1111 1111)

• Số nguyên có dấu thể hiện trong máy tính ở dạng nhị phân là số mà dùng 1 bit làm bít

dấu Người ta qui ước dùng bit ở hàng đầu tiên bên trái làm bit dấu (S): 0 cho số dương và

1 cho số âm Đơn vị chiều dài để chứa số sẽ thay đổi từ 2 đến 4 bytes

• Biểu diễn ký tự: Để có thể biễu diễn các ký tự như chữ cái in và thường, các chữ số, các ký hiệu

trên máy tính và các phương tiện trao đổi thông tin khác, người ta phải lập ra các bộ mã (codesystem) qui ước khác nhau dựa vào việc chọn tập hợp bao nhiêu bit để diễn tả 1 ký tự tương ứng

Ví dụ hệ mã phổ biến: Hệ chuyển đổi thông tin theo mã chuẩn của Mỹ ASCII (American Standard

Code for Information Interchange) là hệ mã thông dụng nhất hiện nay trong kỹ thuật tin học Hệ mã

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

ASCII dùng nhóm 7 bit hoặc 8 bit để biểu diễn tối đa 128 hoặc 256 ký tự

khác nhau và mã hóa theo ký tự liên tục theo cơ số 16

• Ví dụ hệ mã ASCII 8 bit, mã hoá 128 ký tự liên tục như sau:

• Bảng mã Unicode: Là bộ mã chuẩn quốc tế được thiết kế để dùng làm bộ mã duy nhất cho tất cả cácngôn ngữ khác nhau trên thế giới Vì những điểm ưu việt đó, Unicode đã và đang từng bước thaythế các bộ mã truyền thống, và hiện đang được hỗ trợ trên rất nhiều phần mềm cũng như các trìnhứng dụng Unicode sử dụng nhiều hơn 8 bit (2,3,4,… Bytes) để mã hoá ký tự, cụ thể chúng dùng 2Bytes mã hoá được 216 = 65536 ký tự, và vì thế chúng có thể mã hóa được hầu hết các chữ cái củacác nước trên thế giới

1.2 Khái niệm về Tin học và công nghệ thông tin

1.2.1 Khái niệm chung

Tin học là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp nhập, xuất, lưu trữ, truyền và xử lý

thông tin một cách tự động dựa trên các phương tiện kỹ thuật mà chủ yếu hiện tại là máy tính điện tử.Như vậy khía cạnh khoa học của Tin học chính là phương pháp, còn khía cạnh kỹ thuật của Tin học lànghiên cứu công nghệ chế tạo, phát triển và hoàn thiện máy tính điện tử, cũng như sản xuất cácchương trình (phần mềm) hệ thống, và chương trình ứng dụng

Nói đến tin học người ta thường nói đến hai phần: phần cứng (hardware) và phần mềm (software)

• Phần cứng là toàn bộ các thiết bị vật lý, kỹ thuật của máy tính điện tử Nâng cao tốc độ xử lý,tăng dung lượng bộ nhớ, tăng độ tin cậy, giảm thể tích, giảm năng lượng tiêu hao, tăng khả năngghép nối,… là những mục tiêu chính mà kỹ thuật phần cứng phải hướng tới giải quyết

• Phần mềm là các chương trình có chức năng điều khiển, khai thác phần cứng và thực hiện đápứng mọi yêu cầu của người sử dụng Nói cách khác phần mềm của máy tính là các chương trình

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

kèm với các cấu trúc dữ liệu làm cho chương trình xử lý được những

thông tin thích hợp Vì vậy, phần mềm luôn được bổ sung, sửa đổi

thường xuyên Phần mềm máy tính được chia thành hai loại:

 Phần mềm hệ thống: Là các chương trình điều hành toàn bộ hoạt động của hệ máy tínhđiện tử Ví dụ như Hệ điều hành Microsoft Windows, LINUX, UNIX,

 Phần mềm ứng dụng: gồm các chương trình tiện ích phục vụ các nhu cầu của người sửdụng Nó còn có thể bao gồm các chương trình có tính ứng dụng cho nhiều người, trongnhiều lĩnh vực và được cài đặt có tính chuyên nghiệp được bán trên thị trường (phầnmềm thương mại - commercial software) Ví dụ như phần mềm kế toán máy, bảng tínhđiện tử EXCEL, POWERPOINT, SPSS, VISUAL FOXPRO, …

Công nghệ thông tin (Information Technology)

Có nhiều quan niệm được đưa ra, tuy nhiên theo nghị quyết Chính phủ 49/CP kí ngày 04/08/1993 về

việc phát triển công nghệ thông tin thì khái niệm này được phát biểu như sau: “Công nghệ thông tin

là tập hợp các phương pháp khoa học, các phương tiện và công cụ kĩ thuật hiện đại - chủ yếu là kĩ thuật máy tính và viễn thông - nhằm tổ chức khai thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thông tin rất phong phú và tiềm năng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người và xã hội”.

Nói cách khác chúng ta có thể hiểu công nghệ thông tin là sự kết hợp của công nghệ máy tính với côngnghệ liên lạc viễn thông được thực hiện trên cơ sở công nghệ vi điện tử

1.2.2 Ứng dụng của tin học

Ngày nay tin học được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống Song có một số ứng dụngchính của tin học phân theo lớp bài toán mà tin học giải quyết

Giải bài toán khoa học kỹ thuật: Các bài toán phát sinh từ các lĩnh vực thiết kế kỹ thuật, xử lý

các số liệu thực nghiệm, quy hoạch và tối ưu hóa thường có khối lượng tính toán rất lớn nếu khôngdùng máy tính điện tử sẽ khó thực hiện được trong khoảng thời gian ngắn Để giải các bài toán nàyngười ta đã sử dụng các ngôn ngữ lập trình như FORTRAN, ALGOL, BASIC, PASCAL, C++…

Giải bài toán quản lý: Bài toán quản lý thường có khối lượng thông tin lớn nhưng xử lý lại đơn

giản Để giải các bài toán này đã sử dụng các ngôn ngữ như ACCESS, VISUAL FOX…

Soạn thảo, in ấn, lưu trữ văn bản: Trong lĩnh vực này Tin học cho phép người sử dụng dùng

các phần mềm thương mại chuyên dụng để soạn thảo, in ấn, lưu trữ các tài liệu như MicroSoft Word,PowerPoint,… để thực hiện các công việc đó

Tự động hóa: Bằng các kỹ thuật đo và truyền số liệu cũng như các chương trình chuyên dụng

được cài đặt thích hợp, quá trình điều khiển các thiết bị có thể giao phó cho các máy tính tự độngthực hiện thay cho con người trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp lắp máy, lò phản ứng hạtnhân…

Các lĩnh vực trí tuệ nhân tạo: Trong lĩnh vực giải trí (GAME), y tế, quốc phòng, giao tiếp… tin

học đảm nhận một số hoạt động thuộc lĩnh vực trí tuệ của con người

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Giáo dục đào tạo: Sử dụng một số phần mềm dạy học (E-Leaning).

Phần mềm quản lý đào tạo theo học chế tín chỉ, phần mềm phân thời khóa

biểu… để thực hiện công tác trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo

Trên quan điểm xét các lĩnh vực nghiên cứu chính của tin học chúng ta thấy có 8 lĩnh vực chính là: Thiết

kế và chế tạo máy tính; Xây dựng các hệ điều hành; Ngôn ngữ lập trình và chương trình dịch; Cấu trúc dữliêu và giải thuật; Cơ sở dữ liệu; Công nghệ phần mềm; Trí tuệ nhân tạo và hệ chuyên gia; Giao tiếp ngườimáy

1.3 Khái niệm máy tính điện tử và máy vi tính

1.3.1 Máy tính điện tử

Máy tính điện tử là một thiết bị điện tử có khả năng tổ chức và lưu trữ thông tin với khối lượng lớn, xử lý

dữ liệu với tốc độ nhanh, chính xác, tự động thành thông tin có ích cho người dùng

Máy tính điện tử đã trải qua nhiều thế hệ, luôn cải tiến để đạt mức độ hoàn thiện Dựa vào chức năng hoạtđộng, người ta chia máy tính điện tử thành 5 bộ phận chính là: bộ vào, bộ ra, bộ nhớ, bộ số học và logic(hay còn gọi là bộ làm tính) và bộ điều khiển Các thanh ghi cũng được coi là một trong các nhân tố của bộ

xử lí trung tâm Tại mục này chúng ta sẽ đề cập sơ lược đến các bộ phận chính của máy tính điện tử dựatrên sơ đồ cấu trúc của nó Chi tiết về các thành phần của máy tính điện tử sẽ được giới thiệu ở mục sau(mục 1.3.2 Máy vi tính) Sơ đồ cấu trúc của máy tính điện tử có thể được biểu diễn như sau:

Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc của máy vi tính

• Bộ vào: Dùng để đưa dữ liệu và chương trình vào bộ nhớ trong của máy tính thường là bàn phím,máy quét, micro, máy đọc mã số, mã vạch,…

Bộ vào

(Input)

Bộ ra (Output)

Bộ xử lý trung tâmCPU (Central Processing Unit)

Bộ điều khiển (CU)

Bộ số học

và logic (ALU)Các thanh ghi (Registers)

Bộ nhớ trong (ROM +RAM)

Bộ nhớ ngoài (đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa

CD, )

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

• Bộ ra: Dùng để đưa thông tin từ bộ nhớ trong ra ngoài, thường là màn

hình, máy in, máy vẽ,…

• Bộ nhớ: Dùng để lưu trữ thông tin là các chương trình, dữ liệu Bộ nhớ gồm 2 phần, một phần gọi là

bộ nhớ trong (Internal Storage) và bộ nhớ ngoài (External Storage- đề cập ở mục tiếp theo)

 Bộ nhớ trong lại được chia ra làm hai là ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ này chỉ đọcchứ không ghi, nghĩa là thông tin trong ROM được ghi khi chế tạo hoặc bằng các thiết bịchuyên dụng Do vậy, khi mất điện hoặc tắt máy thông tin trong ROM không mất

 Bộ nhớ trong thứ hai là RAM (Ramdom Access Mermory) chứa chương trình, dữ liệu vàkết quả giải các bài toán khi đang đựoc máy khai thác Người sử dụng có thể ghi thông tinvào RAM hay đọc thông tin từ RAM ra Nhưng khi không dùng (mất điện hoặc tắt máy)thông tin trong RAM sẽ mất

• Bộ số học và logic (ALU – Arithmetic Logic Unit): Bao gồm các thiết bị thực hiện các phép tính

số học (cộng, trừ, nhân, chia, ), các phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) và các phép tính quan

hệ (so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, bằng nhau, )

• Các thanh ghi (Registers): Được gắn chặt vào CPU bằng các mạch điện tử làm nhiệm vụ bộ nhớ

trung gian Các thanh ghi mang các chức năng chuyên dụng giúp tăng tốc độ trao đổi thông tin trongmáy tính

• Bộ điều khiển (CU - Control Unit): Có chức năng điều khiển và phối hợp sự hoạt động của các bộ

phận của máy tính đảm bảo cho sưh tự động hóa của máy tính

Lịch sử phát triển của máy tính điện tử qua các giai đoạn

Máy tính điện tử thực sự bắt đầu hình thành vào thập niên 1950 và đến nay đã trải qua 5 thế hệ vàđược phân loại theo sự tiến bộ về công nghệ điện tử và vi điện tử cũng như các cải tiến về nguyên lý,tính năng và loại hình của nó

Máy tình điện tử ra đời vào năm 1946 tại hoa kì (máy UNIAC) từ đó đã phát triển rất mạnh và đếnnay đã trải qua các thế hệ

• Thế hệ 1 (1950 - 1958): máy tính sử dụng các bóng đèn điện tử chân không, mạch riêng rẽ,vào số liệu bằng phiếu đục lỗ, điều khiển bằng tay Máy có kích thước rất lớn, tiêu thụ nănglượng nhiều, tốc độ tính chậm khoảng 300 - 3.000 phép tính/s Loại máy tính điển hình thế hệ 1như EDVAC (Mỹ) hay BESM (Liên Xô cũ),

• Thế hệ 2 (1958 - 1964): máy tính dùng bộ xử lý bằng đèn bán dẫn, mạch in Máy tính đã cóchương trình dịch như Cobol, Fortran và hệ điều hành đơn giản Kích thước máy còn lớn, tốc độtính khoảng 10.000 -100.000 phép tính/s Điển hình như loại IBM-1070 (Mỹ) hay MINSK (Liên

Xô cũ),

• Thế hệ 3 (1965 - 1974): máy tính được gắn các bộ vi xử lý bằng vi mạch điện tử cỡ nhỏ cóthể có được tốc độ tính khoảng 100.000 - 1 triệu phép tính/s Máy đã có các hệ điều hành đachương trình, nhiều người đồng thời hoặc theo kiểu phân chia thời gian Kết quả từ máy tính cóthể in ra trực tiếp ở máy in Điển hình như loại IBM-360 (Mỹ) hay EC (Liên Xô cũ),

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

• Thế hệ 4 (Từ năm 1974): Dùng công nghệ vi mạch tích hợp IC

nhưng nhỏ gọn hơn mà tốc độ tính toán lại cao hơn nhờ các công

nghệ ép vi mạch tiên tiến Có nhiều loại máy để phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng, trong đó

- Siêu máy tính ( Main Frame Conputer ) : kích thước rất lớn và có nhiều tính năng đặc biệt,thường được dùng trong các viện nghiên cứu, quân đội, chính phủ ,

- Máy Mini ( Mini Computer ) : Máy Mini ở đây có kích thước khá to, và chúng thường được gọi

là máy tính cỡ vừa, phù hợp với các mục đích sử dụng ở các công ty, cơ quan,

- Máy vi tính ( Micro Computer ) : ra đời vào năm 1982, chúng có ưu điểm là giá rẻ, nhỏ gọn, dễ dichuyển, tiêu thụ năng lượng ít, ít hỏng hóc

• Thế hệ 5 (1990 - nay): Máy tính bắt đầu có các vi mạch đa xử lý có tốc độ tính hàng chụctriệu đến hàng tỷ phép tính/s Giai đoạn này hình thành 2 loại máy tính chính: máy tính cá nhân

để bàn (Personal Computer - PC) hoặc xách tay (Laptop hoặc Notebook computer) và các loạimáy tính chuyên nghiệp thực hiện đa chương trình, đa xử lý, hình thành các hệ thống mạngmáy tính (Computer Networks), và các ứng dụng phong phú đa phương tiện Các nhà nghiên cứubắt đầu các nghiên cứu tạo ra các máy tính mô phỏng các hoạt động của não bộ và hành vi conngười, có trí khôn nhân tạo với khả năng tự suy diễn phát triển các tình huống nhận được và hệquản lý kiến thức cơ bản để giải quyết các bài toán đa dạng

Lịch sử phát triển của bộ vi xử lí của máy tính

• 1979-1980: IBM cho ra đời máy Datamaster dùng vi xử lý 16 bit 8086 của Intel

• 1981-1982: Intel đưa ra vi xử lý 8 bit 8088 mà trong nó là vi mạch 16 bit 8086 IBM dùng vi xử lýnày để thiết kế PC thế hệ thứ hai: PC-XT (extended technology) 8088 có 8 bit bus dữ liệu và 20 bitbus địa chỉ, có khả năng quản lý tối đa 1MB bộ nhớ vật lý, chạy với tần số đồng hồ 4,77 MHz.Máy PC-XT trang bị hai đĩa mềm 360KB, 256 KB Ram (cắm trong 1 trong 8 khe cắm trên) PC-

XT dùng hệ điều hành CP/M và chương trình BASIC 80 của Micrrosoft

• 1984: Intel đưa ra vi xử lý 80286, là vi xử lý 16 bit hoàn thiện, có thêm 4 bit bus địa chỉ, quản lý16MB bộ nhớ IBM tung ra thị trường máy PC-AT (advanced technllogy) với bộ vi xử lý 80286

• 1987: Thế hệ PC mới ra đời với vi xử lý 80386 Bắt đầu từ đây IBM công khai cấu tạo máy và nộidung chương trình hệ điều hành vào ra cơ sở (BIOS), điều này giúp các hãng khác có thể sản xuấtcác máy tính tương thích và các bản mạch cắm tương thích khiến cấu trúc IBM-PC trở thành mộtcấu trúc chuẩn công nghiệp

• 1990: 80486 ra đời với nhiều chức năng hơn, cụ thể là 8 Kbyte bộ nhớ đệm mã lệnh (code cache)

và một bộ đồng xử lý toán học Tần số làm việc đặc trưng của máy vi tính trong thời kỳ này là 66MHz

• 1993: Vi xử lý Pentium đầu tiên ra đời mở ra một kỷ nguyên mới với 64 bit bus dữ liệu, 32 bit busđịa chỉ, 8 KB bộ đệm dữ liệu, 8 KB bộ đệm mã lệnh Bộ đồng xử lý toán học của Pentium làm việcnhanh gấp 10 lần so với 80486 Khi đó các nhà sản xuất phần cứng lớn thoả thuận một chuẩn khecắm mới PCI-bus (Peripheral Components Interconnect), và do đó bản mạch chính máy vi tính cá

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

nhân chỉ còn lại vài vi mạch, tất cả các vi mạch ngoại vi của cấu trúc

IBM-PC cũng như vi mạch điều khiển PCI được tích hợp vào một vi

mạch duy nhất, có tên là PCI-chipset

• 1995: Khả năng đa môi trường (multimedia) của máy vi tính cá nhân càng ngày càng hoàn thiệnkhi Pentium MMX , Pentium Pro, Pentium II lần lượt ra đời Tần số đồng hồ cao nhất 300 MHz.Một chuẩn giao diện ngoại vi mới ra đời từ sự thoả thuận từ nhiều hãng lớn là bus tuần tự đa dạngUSB (Universal Serial Bus)

• Từ năm 2000: Một cấu trúc vi xử lý 64 bit ra đời Intel cho ra đời nhiều vi mạch tổng hợp thích hợpvới vi xử lý của chính hãng Chipset đảm nhiệm hầu hết các chức năng điều khiển trên máy và có

bộ điều khiển hiển thị cấy ở bên trong Thị trường máy tính cá nhân cũng như thị trường vi xử lý và

vi mạch tổng hợp được chia thành nhiều phần đáp ứng nhu cầu đa dạng trong xã hội

1.3.2 Máy vi tính

Máy vi tính, hay còn gọi là máy tính hay máy điện toán, là những thiết bị hay hệ thống dùng xử líthông tin một cách tự động Chúng được tạo nên bởi 2 thành phần là: Phần cứng (các thiết bị vật lýcủa máy tính) và phần mềm (các chương trình được lập sẵn)

Các thành phần cơ bản của máy vi tính

Các thành phần cơ bản cấu tạo nên máy vi tính có thể xem ở hình 1.2 dưới đây Một số thành phần(phần cứng) cơ bản đã được đề cập ở mục máy tính điện tử Ở đây chúng ta sẽ đề cập đến một số cácthành phần cơ bản còn lại

Hình 1.2: Các thành phần chính của phần cứng máy tính cá nhân để bàn 1: màn hình, 2: bo mạch

chủ, 3: CPU, 4: chân cắm ATA, 5: RAM, 6: các thẻ cắm mở rộng chức năng cho máy, 7: nguồn máy

tính, 8: ổ CD/DVD, 9: ổ cứng, 10: bàn phím, 11: chuột

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

• Bộ nhớ ngoài: Là thiết bị lưu trữ thông tin với dung lượng lớn, thông

tin không bị mất khi không có điện Có thể cất giữ và di chuyển bộ nhớ ngoài độc lập với máy tính.Hiện nay có các loại bộ nhớ ngoài phổ biến như:

 Đĩa mềm (Floppy disk): Là loại đĩa thường có đường kính 3.5 inches dung lượng 1.44

MB Nó có nhược điểm là tốc độ truy nhập chậm, dung lượng bộ nhớ nhỏ, và dễ bị hưhỏng theo thời gian bởi các yếu tố môi trường

 Đĩa cứng (Hard disk): Là loại đĩa có tốc độ truy xuất nhanh, dung lượng lưu trữ lớn.Chúng là một trong các thành phần cơ bản trong máy tính dùng để lưu trữ dữ liệu cho máytính Hiện nay phổ biến là đĩa cứng có dung lượng 60 GB, 120 GB,

 Đĩa quang (Compact disk): Loại 4.72 inches, là thiết bị thường được phổ biến dùng để lưutrữ các phần mềm mang nhiều thông tin, dữ liệu, hình ảnh, âm thanh, Có hai loại phổbiến là: đĩa CD (dung lượng khoảng 700 MB) và DVD (dung lượng khoảng 4.7 GB),

 Các loại bộ nhớ ngoài khác như thẻ nhớ (Memory Stick, Compact Flash Card), USB FlashDrive có dung lượng phổ biến là 32 MB, 64 MB, 128 MB, 512 MB, 1GB, 2GB, 4GB,

• Các thiết bị nhập (Bộ vào - Input)

o Bàn phím (Keyboard, thiết bị nhập chuẩn): là thiết bị nhập dữ liệu và câu lệnh, bàn phím máy vitính phổ biến hiện nay là một bảng chứa 104 phím có các tác dụng khác nhau.Có thể chia làm 3nhóm phím chính:

+ Nhóm phím đánh máy: gồm các phím chữ, phím số và phím các ký tự đặc biệt (~, !, @, #, $,

%, ^,&, ?, )

+ Nhóm phím chức năng (function keypad): gồm các phím từ F1 đến F12 và các phím như ←

↑ → ↓ (phím di chuyển từng điểm), phím PgUp (lên trang màn hình), PgDn (xuống trang mànhình), Insert (chèn), Delete (xóa), Home (về đầu), End (về cuối)

+ Nhóm phím số (numeric keypad) như NumLock (cho các ký tự số), CapsLock (tạo các chữin), ScrollLock (chế độ cuộn màn hình) thể hiện ở các đèn chỉ thị

Hình 1.3: Bàn phím

o Chuột (Mouse): là thiết bị cần thiết phổ biến hiện nay, nhất là các máy tính chạy trong môi trườngWindows

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Hình 1.4: Chuột loại phổ biến bao gồm hai nút (trái, phải) và nút cuộn.

o Máy quét hình (Scanner): là thiết bị dùng để nhập văn bản hay hình vẽ, hình chụp vào máy tính.Thông tin trên giấy sẽ được quét thành các tín hiệu số tạo thành các tập tin ảnh (image file)

• Các thiết bị xuất (Bộ ra – Output)

Màn hình (Screen hay Monitor, thiết bị xuất chuẩn): dùng để thể hiện thông tin cho người sửdụng xem Thông tin được thể hiện ra màn hình bằng phương pháp ánh xạ bộ nhớ (memorymapping), với cách này màn hình chỉ việc đọc liên tục bộ nhớ và hiển thị (display) bất kỳ thông tinnào hiện có trong vùng nhớ ra màn hình Màn hình phổ biến hiện nay trên thị trường là màn hình màuSVGA 15”,17”, 19” với độ phân giải có thể đạt 1280 x 1024 pixel Màn hình làm việc ở một trong haichế độ: chế độ văn bản (TEXT) và chế độ đồ họa (GRAPHICS) Chế độ văn bản là chế độ mà trong

đó một trang màn hình được chia thành 25 dòng và 80 cột Dòng được đánh số từ 0 đến 24 Cột đượcđánh số từ cột 0 đến 79 Giao điểm dòng và cột là vị trí để hiện ký tự Còn chế độ đồ họa(GRAPHICS)là chế độ mà trong đó màn hình là một lưới điểm hình chữ nhật Kích thước của lướiđiểm(độ phân giải) do người dùng thiết lập thường là các giá trị: 640x480, 800x600, hoặc 1024x768,

Ví dụ: Xây dựng thuật toán để giải phương trình bậc nhất ax + b = 0 với 2 số thực a, b bất kì được

nhập vào từ bàn phím

Bước 1: Vào 2 số a, b

Bước 2: Xét a ≠ 0, nếu đúng thì thực hiện bước 4; Ngược lại thì thực hiện bước 3

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Bước 3: Xét b ≠ 0, nếu đúng thì in ‘Phương trình vô nghiệm’ rồi

chuyển bước 5 Ngược lại thì in ‘Phương trình vô số nghiệm’ rồi

Bước 2: Xét a ≠ 0, rõ ràng 3 ≠ 0 sẽ thực hiện bước 4

Bước 4: Tính x= -b/a = -6/3 = -2; in x in -2; chuyển bước 5 kết thúc

Như vậy cho kết quả x = -2

Trường hợp 2: Với trường hợp vô nghiệm (a = 0, b ≠ 0), thuật toán trên được thực hiện như sau:Bước 1: Cho 2 số 0, 6 (a = 0; b = 6)

Bước 2: Xét a = 0, rõ ràng sẽ thực hiện bước 3

Bước 3: Xét b ≠ 0, rõ ràng 6 ≠ 0; In ‘Phương trình vô nghiệm’; Chuyển bước 5 kết thúc Như vậycho kết quả ‘Phương trình vô nghiệm’

Trường hợp 3: Với trường hợp vô số nghiệm (a = 0, b = 0), thuật toán trên được thực hiện như sau:Bước 1: Cho 2 số 0, 0 (a = 0, b = 0)

Bước 2: Xét a = 0, rõ ràng sẽ thực hiện bước 3

Bước 3: Xét b ≠ 0, rõ ràng 0= 0; In ‘Phương trình vô số nghiệm’; Chuyển bước 5 kết thúc Nhưvậy cho kết quả ‘Phương trình vô số nghiệm’

Vậy trong 3 trường hợp cho kết quả như mong muốn bởi vậy áp dụng thuật toán trên với bất kỳ 2 số

thực a, b nào cũng cho kết quả như mong muốn

Tính chất của thuật toán

Thuật toán giải bài toán nào đó có nhiều tính chất song có các tính chất sau là cơ bản:

• Tính chất 1: Tính xác định, nghĩa là kết quả của thuật toán luôn luôn cho cùng một kết quả nếuchúng có cùng bộ dữ liệu vào Hay nói cách khác nếu dữ liệu vào là giống nhau thì thuật toánphải cho ra kết quả giống nhau

• Tính chất 2: Tính dừng, nghĩa là việc áp dụng thuật toán cho một bộ dữ liệu cụ thể thì sau hữuhạn bước thực hiện thuật toán sẽ cho kết quả và kết thúc

• Tính chất 3: Tính phổ dụng, nghĩa là thuật toán không chỉ áp dụng cho một bài toán nhất định mà

có thể áp dụng cho một lớp các bài toán có đầu vào tương tự nhau

• Tính chất 4: Tính đúng đắn, nghĩa là thuật toán phải luôn cho ra kết quả đúng (cần tìm) với các

bộ dữ liệu khác nhau

1.4.2 Sơ đồ khối

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Để thể hiện thuật toán người ta có thể dùng nhiều phương pháp để biểu

diễn, ví dụ như cách viết ở trên được gọi là phương pháp liệt kê theo các

bước Ngoài ra, một trong phương pháp thể hiện thuật toán thường được dùng nữa đó là sơ đồ khối

Sơ đồ khối là cách thể hiện thuật toán bằng các hình khối hình học nối với nhau bằng đường đi cóhướng Chúng ta quy ước trong sơ đồ khối sử dụng các hình khối như sau:

Các dạng cấu trúc cơ bản của sơ đồ khối

Sơ đồ khối thể hiện thuật toán thường được thể hiện ở 3 dạng cơ bản như sau:

• Sơ đồ khối dạng tuần tự: Là sơ đồ khối thể hiện thuật toán gồm n khối mà khi thực hiện thuậttoán với một bộ dữ liệu cụ thể sẽ lần lượt thực hiện từ khối đầu tiên đến khối cuối cùng theo thứ

X=-b/a

Khối tính toánKhối bắt đầu

BĐ

Hướng thực hiện

Khối Vào/RaVào/ra a

Khối kiểm tra điều kiện

a=0

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Hình 1.5: Sơ đồ khối giải phương trình bậc nhất ax+b=0.

• Sơ đồ khối dạng chu trình: Là sơ đồ khối thể hiện thuật toán gồm n khối mà khi thực hiệnthuật toán với một bộ dữ liệu cụ thể sẽ có một số khối lặp đi lặp lại nhiều lần phụ thuộc vàomột điều kiện nào đó vẫn thỏa mãn

Ví dụ: Có một đội sản xuất gồm N người và một danh sách tuổi tương ứng (a1, a2, aN) Hãy

tìm và in ra người đầu tiên có số tuổi bằng một số tuổi cho trước (k) nhập từ bàn phím hoặcthông báo không có người nào có số tuổi như vậy

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Như vậy danh sách tuổi của N người công nhân và số tuổi K cần

nhập vào máy trước Sau đó ta rà soát lần được từ đầu danh sách

đến cuối, nếu gặp một người công nhân nào đó có tuổi là K thì dừng lại và in thứ tự của người

đó ra (Nếu kèm danh sách tuổi là danh sách họ tên thì ta có thể in họ tên của người công nhânđó)

Hình 1.6

Trên thực tế, sơ đồ khối dùng để giải bài toán nào đó có thể được sử dụng một cách hỗn hợp với 3dạng cơ bản nói trên Nghĩa là trong sơ đồ khối, có thể đoạn khối này là tuần tự, đoạn khác là rẽnhánh, và đoạn khác nữa là chu trình, hoặc trong đoạn khối rẽ nhánh lại chứa đoạn khối rẽ nhánh,hoặc trong đoạn khối chu trình lại chứa chu trình,

In: “Dãy A không có số hạng nào bằng K ”

S

Ebook.VCU – www.ebookvcu.com Hướng dẫn ôn tập

Chương trình là một tập hợp các lệnh để thể hiện một thuật toán giải

quyết một bài toán hay một nhiệm vụ nào đó

Lệnh chính là một chỉ thị cho máy tính để theo đó máy tính có thể thực hiện một cách tự động

Ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ để viết chương trình Có nhiều loại ngôn ngữ lập trình khác nhau mà

sự liên quan của chúng phụ thuộc vào kiến trúc và hoạt động của máy tính Có thể phân chia chúngthành các mức:

• Ngôn ngữ máy: Là ngôn ngữ chương trình được viết ở dưới dạng nhị phân hoặc ở dạng hexa,

mà máy tính có thể hiểu được một cách trực tiếp và thực hiện được Tuy nhiên nó không thuậnlợi cho con người trong việc hiểu và viết chương trình

• Hợp ngữ: Là ngôn ngữ cấp thấp mà con người có thể sử dụng được để viết chương trình Điểmkhông thuận lợi của ngôn ngữ này là chúng phụ thuộc chặt chẽ vào kiến trúc của máy tính

• Ngôn ngữ lập trình bậc cao: Là ngôn ngữ mà câu lệnh của nó gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên.Chúng có tính độc lập, nghĩa là không phụ thuộc vào một loại máy cụ thể nào

Lưu ý, ngôn ngữ lập trình bậc cao phải bao gồm các yếu tố sau đây:

• Tập các ký tự; Tập hợp từ vựng

• Tập hợp các quy tắc ngữ pháp và quy tắc viết các lệnh

Đối với hợp ngữ và ngôn ngữ lập trình bậc cao thì chúng cần có một chương trình dịch tương ứng đểdịch các ngôn ngữ này sang ngôn ngữ máy Chương trình dịch cho hợp ngữ gọi là hợp dịch (dịch từngôn ngữ cấp thấp ra ngôn ngữ máy) Để dịch ngôn ngữ lập trình bậc cao sang ngôn ngữ máy gồm cótrình biên dịch (dịch từ ngôn ngữ bậc cao sang ngôn ngữ cấp thấp) và hợp dịch (dịch tiếp ra ngôn ngữmáy)

Đã có hàng ngàn ngôn ngữ thuật toán ra đời và được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau Thường cóhai lĩnh vực được ứng dụng nhiều đó là lĩnh vực khoa học kỹ thuật và lĩnh vực quản lý Ví dụ, tronglĩnh vực khoa học kỹ thuật có các ngôn ngữ lập trình bậc cao như BASIC, FORTRAN, ALGOL,PASCAL,C,C++ ; trong lĩnh vực quản lý kinh tế có các hệ quản trị như FOXBASE, FOXPRO, SQL,

MS ACCESS, ORACLE,…

1.4.4 Quy trình giải bài toán trên máy tính điện tử

Việc giải bài toán trên máy tính điện tử thường được tiến hành qua các bước sau đây:

• Bước 1: Xác định bài toán: Phải xác định mục đích của bài toán, xác định dữ liệu vào, xác

định cách xử lý và dữ liệu đưa ra

• Bước 2: Chọn phương pháp giải: Giải bài toán có nhiều cách giải khác nhau, phải chọn

phương pháp nào tối ưu nhất

• Bước 3: Viết thuật toán giải bài toán: Viết thuật toán giải bài toán bằng sơ đồ khối.

• Bước 4: Lập trình giải bài toán: Chọn ngôn ngữ lập trình thích hợp để thể hiện thuật toán

thành chương trình