Bài giảng Tin học đại cương 1 - Chương 1: Các kiến thức cơ bản về tin học

Bài giảng Tin học đại cương 1 - Chương 1: Các kiến thức cơ bản về tin học cung cấp kiến thức máy tính điện tử; thông tin và xử lý thông tin; biểu diễn thông tin trong máy tính; cấu trúc cơ bản của máy tính; phần mềm máy tính; mạng và internet.

Nội dung chính

1.1 Máy tính điện tử

1.2 Thông tin và xử lý thông tin

1.3 Hệ đếm

1.4 Biểu diễn thông tin trong máy tính

1.5 Cấu trúc cơ bản của máy tính

1.6 Phần mềm máy tính

1.7 Mạng và internet

Máy tính điện tử là một thiết bị điện tử có khả năng xử lý dữ

liệu dưới sự điều khiển của các chỉ thị được được lưu trữ trong

bộ nhớ của máy một cách tạm thời hay vĩnh viễn

1.1 Máy tính điện tử

Phân loại máy tính

Máy tính

Siêu máy

tính

Máy tính lớn

Máy tính mini

Máy vi tính

Desktop Laptop Thiết bị

cầm tay

Máy tính nhúng

Siêu may tính (Supercomputer)

Là loại mạnh nhất, nhanh nhất và đắt nhất

Được sử dụng cho các lĩnh vực quan trọng để giải những bài toán cần xử lý dữ liệu lớn và tính toán phức tạp (nghiên cứu năng lượng hạt nhân, khai thác dầu khí, thiết kế tên lửa, thiết kế máy

bay…)

Titan - Siêu máy tính

nhanh nhất thế giới có

khả năng thực hiện 20 triệu tỷ phép tính/giây.

Titan gồm 18.688 nút.

Mỗi nút đều được tích hợp bộ vi xử lý AMD 16 lõi 6274 Opteron và chip

xử lý đồ họa Tesla K20

Máy tính lớn (Mainframe)

Là loại máy tính có kích thước lớn được sử dụng chủ yếu bởi

các công ty lớn như các ngân hàng, các hãng bảo hiểm

Máy tính lớn dùng để chạy các ứng dụng lớn xử lý khối

lượng lớn dữ liệu như kết quả điều tra dân số, thống kê khách

hàng và doanh nghiệp, và xử lý các giao tác thương mại…

Máy tính lớn IBM System z9

Máy tính mini

Là máy tính với kích cỡ, tốc độ và khả năng tầm trung Nó

thuộc lớp máy tính đa người dùng, nằm trong khoảng giữa máy

tính lớn và máy tính cá nhân

Máy tính mini thường được dùng trong các doanh nghiệp

vừa và nhỏ

Máy vi tính (PC – Personal Computer )

Có kích thước nhỏ, phù hợp cho cá nhân sử dụng PC được

sử dụng rộng rãi ở khắp mọi nơi

Có nhiều loại máy vi tính khác nhau: Desktop, Laptop, máy

tính bảng, thiết bị cầm tay và hệ thống nhúng

1.2 Thông tin và xử lý thông tin

Dữ liệu - Là tập hợp những thứ mà chúng ta thu thập được

chưa qua xử lý hay tổ chức theo một chủ đích rõ ràng

Thông tin - Là dữ liệu đã được xử lý, được tổ chức, có ý

nghĩa và hữu dụng đối với con người hoặc với một đối tượng

nào khác

Dữ liệu (đầu vào) được máy tính xử lý thành thông tin (đầu

ra) Chúng được lưu trữ trong bộ nhớ để sử dụng trong tương lai

Đơn vị đo lường thông tin

Đơn vị nhỏ nhất để biểu diễn thông tin gọi là bit Một bit

tương ứng với một sự kiện có 1 trong 2 trạng thái của các bóng

bán dẫn trong bộ nhớ máy tính là đóng (0) hoặc mở (1)

Bit là chữ viết tắt của Binary digital và được ký hiệu là b

Ngoài ra người ta còn sử dụng byte (ký hiệu là B và 1B=8b)

và bội của byte để đo thông tin, trong đó:

Kilobyte (KB) 1 KB = 1024 B = 2 B Megabyte (MB) 1 MB = 1024 KB

Gigabyte (GB) 1 GB = 1024 MB Terabyte (TB) 1 TB = 1024 GB Petabyte (PB) 1 PB = 1024 TB Exabyte (EB) 1 EB = 1024 PB Zettabyte (ZB) 1 ZB = 1024 EB Yottabyte (YB) 1 YB = 1024 ZB

Hệ thống chữ số La Mã dùng trong thời cổ đại đã được

người ta chỉnh sửa sơ vào thời Trung Cổ để biến nó thành dạng

mà chúng ta sử dụng ngày nay

Hệ đếm La Mã sử dụng các ký hiệu ứng với các giá trị như

sau:

I = 1 ; V = 5 ; X = 10 ; L = 50 ;C = 100 ; D = 500 ; M = 1000

Một số quy tắc biểu diễn trong số La Mã

- Các chữ số I, X, C được lặp liên tục tối đa 3 lần Chữ M được

tối đa 4 lần Các chữ số V, L, D không lặp liên tục quá một lần

Ví dụ: III = 3*1 = 3, MMMM = 4*1000 = 4000

 - Hai ký hiệu đứng cạnh nhau, nếu ký hiệu nhỏ đứng sau thì

giá trị của chúng sẽ là tổng số của 2 giá trị ký hiệu Ngược lại sẽ

là số lớn hơn trừ số bé hơn

Ví dụ: Số 700 biểu diễn là DCC

Số 3986 được biểu diễn là: MMMCMLXXXVI

 - Để biểu thị những số lớn hơn 4999 ( MMMMCMXCIX),

hệ La Mã dùng những vạch ngang đặt trên đầu ký tự Một vạch

ngang tương đương với việc nhân giá trị của ký tự đó lên 1000

lần Ví dụ: = 1000*1000 = 1000000 = 10

1.3.2 Hệ đếm cơ số b

Một số N trong hệ đếm cơ số b được biễu diễn tổng quát là :

N = dnd n-1 d n-2 d 1 d 0 d -1 d -2 d -mKhi đó giá trị của N được tính theo công thức :

N = dn bn + dn-1 bn-1 + + d0 b0 + d-1 b-1 + + d-m b-m

Trong các trường hợp cần thiết, để phân biệt số được biểu

diễn ở hệ đếm nào người ta viết cơ số làm chỉ số cho số đó

Ví dụ:

10011.1012 = 1*24+0*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3

= 16+0+0+2+1+0.5+0+0.125 = 19.62510

1.3.2 Hệ đếm cơ số b

- Hệ thập phân (Decimal System) – Là hệ đếm cơ số 10

được phát minh bởi người Ả Rập cổ Nó sử dụng 10 ký số

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 để biểu diễn các số

- Hệ nhị phân (Binary Number System) – Là hệ đếm cơ số

2 và sử dụng 2 chữ số là 0 và 1 để biểu diễn các giá trị

- Hệ bát phân (Octal Number System) – Là hệ đếm cơ số 8

và sử dụng các chữ số 0,1,2,3,4,5,6,7 để biểu diễn các giá trị

- Hệ thập lục phân ( Hexa-decimal Number System) - Là

hệ đếm cơ số 16 sử dụng các chữ số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 và các

chữ cái A, B, C, D, E, F để biểu diễn các giá trị trong đó: A = 10,

B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15

Bảng 16 giá trị đầu của một số hệ đếm cơ bản

Hệ thập phân Hệ nhị phân Hệ bát phân Hệ thập lục phân

1.3.3 Chuyển đổi các hệ đếm sang hệ thập phân

Để chuyển đổi các số từ 1 hệ đếm bất kỳ sang hệ thập phân

ta sử dụng cách tính như đã trình bày ở đầu mục (trang 13)

1*16 + 2*16 + 11*16 = 256 + 32 +11 = 299

Vậy 12B = 299

1*2 + 1*2 + 0*2 + 1*2 + 1*2 = 4+2+0+0.5+0.25 = 6.75

1.3.4 Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm khác

A Đối với số nguyên

Để chuyển một số nguyên thập phân N sang hệ b, ta lấy N

chia cho b sau đó tiếp tục lần lượt chia các kết quả thu được cho

b cho đến khi nào kết quả nhỏ hơn b thì mới dừng lại Sau đó ta

viết kết quả và các số dư của các phép chia trên theo chiều

ngược lại, kết quả thu được chính là số hệ b cần chuyển đổi

299 16

18 16

139 128

Ví dụ : Đổi số thập phân 299 sang hệ 16.

Ta thực hiện các phép chia như hình bên, các

số dư thu được theo thứ tự là 11, 2, 1 (ở hệ 16 là

B) vì vậy số 299 viết ở hệ 16 là 12B

1.3.4 Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm khác

B Đối với số thực

Để chuyển một số thực từ hệ thập phân sang hệ cơ số b ta sẽ

chuyển đổi riêng phần nguyên và phần thập phân của nó

Để chuyển đổi phần thập phân 0.F của số N, ta lấy 0.F nhân

với cơ số b, tích nhận được có dạng D1.F1, lưu lại phần nguyên

D1 Sau đó, lại tiếp tục lấy 0.F1 nhân với cơ số b, tích nhận được

có dạng D2.F2, lưu lại phần nguyên D2 Cứ tiếp tục quá trình

này cho đến khi phần thập phân Fn bằng 0 thì dừng Nếu trường

hợp lặp vô hạn thì ta lấy kết quả gần đúng tùy theo yêu cầu Kết

quả thu được ở hệ đếm cơ số b có dạng là: 0.D1D2D3 Dn

1.3.4 Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm khác

Ví dụ: Chuyển đổi số thập phân 26.625 sang hệ nhị phân.

1.3.5 Tính toán trên số nhị phân

1.3.5 Tính toán trên số nhị phân

1.4 Biểu diễn thông tin trong máy tính

Máy tính sử dụng hệ đếm nhị phân để biểu diễn tất cả các loạithông tin

Biểu diễn số nguyên

A Số nguyên không dấu

Để biểu diễn ta đổi số nguyên sang hệ nhị phân Nếu số

lượng bit của nó nhỏ hơn N (N thường là 4, 8, 16, 32, 64…) thì

cần thêm vào các bit trái của nó các bit 0 cho đủ N bits

Ví dụ : Biểu diễn số 7 trong máy tính sử dụng 8 bits như sau:

B Số nguyên có dấu

Có nhiều cách được sử dụng để biểu diễn số nguyên trong

máy tính: Phương pháp dấu lượng, bù 1, bù 2 …

Các máy tính hiện nay hầu hết đều sử dụng phương pháp

biểu diễn số bù 2 Tuy nhiên, trong vài tình huống, các phương

pháp khác vẫn có thể được sử dụng

Phương pháp dấu lượng

Dùng 1 bit ngoài cùng bên trái làm bit dấu (sign bit) theo quy

ước: Nếu bit dấu là 1 thì số là số âm, còn bit dấu là 0 thì số là số

dương Các bit còn lại được dùng để biểu diễn độ lớn của số

Ví dụ : Biểu diễn số +7 và số -7 trong máy tính sử dụng 8 bits:

+7-7

Phương pháp bù 1

Phương pháp bù 1 biểu diễn số theo cách sau:

 Bit dấu là 0 nếu số là số dương, và 1 nếu số là số âm.

 Số dương được biểu diễn như số nguyên không dấu.

 Để biểu diễn số âm ta sử dụng toán tử thao tác bit là NOT để

đảo tất cả các bit của số nhị phân dương để biểu diễn số âm

tương ứng.

Ví dụ: Biểu diễn số +7 và -7 theo phương pháp bù 1 như sau:

7+7-7

Phương pháp bù 2

Trong phương pháp bù 2, các số âm được biểu diễn giống

như phương pháp bù 1, tuy nhiên, phải cộng thêm 1 vào kết quả

So sánh các cách biểu diễn

Biểu diễn số thực

A Biểu diễn dạng dấu phẩy tĩnh

Trong N bits dùng để biểu diễn thì bit đầu tiên bên trái dùng

làm bit dấu, còn lại một số bit để biểu diễn phần nguyên và số

khác biểu diễn phần thập phân

B Biểu diễn dạng dấu phẩy động

Mỗi số thực sẽ được đưa về dạng như sau: N = M*R

Biểu diễn kí tự

Người ta sử dụng một bảng mã để biểu diễn kí tự Mỗi kí tự

sẽ được gán với một mã nhị phân duy nhất Có nhiều loại bảng

mã khác nhau:

 BCD - Sử dụng 6 bits và biểu diễn được 2 = 64 kí tự;

 ASCII – Ban đầu sử dụng 7 bits, về sau mở rộng ra 8 bits;

 UNICODE – Là bảng mã toàn cầu chứa tất cả các kí tự của

các nước trên thế giới Nó sử dụng 16 bits và biểu diễn được

2 = 65536 kí tự.

1.5 Cấu trúc cơ bản của máy tính

Hệ thống nhớ

Bộ vi xử lý

Thiết bị nhập

Bàn phím

Thiết bị nhập/xuất

• Bộ nhớ chính (Main Memory) bao gồm :

− RAM (Random access memory);

− ROM (Read Only Memory)

 Bộ nhớ ngoài : Ổ cứng, thẻ nhớ, đĩa CD, DVD…

Bộ vi xử lý trung tâm (CPU)

CPU (Central Processing Unit) – Thực thi các chương trình

và điều khiển mọi hoạt động của máy tính

Các thành phần của CPU bao gồm:

 Khối điều khiển CU (Control Unit);

 Khối tính toán ALU (Arithmetic Logic Unit);

 Các thanh ghi (Registers)

1.6 Phần mềm máy tính

Phần mềm máy tính (Software) - Là một chương trình tập hợp các chỉ thị được sắp xếp theo một trình tự có logic để chỉ dẫn cho máy tính giải quyết các vấn đề cụ thể nào đó

Phần mềm được chia thành 2 loại :

Một số phần mềm ứng dụng phổ biến.

 Bộ phần mềm văn phòng Microsoft Office: Gồm có Word,

Excel, PowerPoint, Access, Visio,

 Phần mềm hỗ trợ học tập : Matlab, MathType, các phần mềm

từ điển,

 Phần mềm thiết kế đồ họa: AutoCAD, Photoshop, Paint

 Phần mềm hỗ trợ trao đổi thông tin: Trình duyệt web (IE,

Firefox, Chrome, Safari, Opera), Yahoo Messenger, Skype,

 Phần mềm giải trí: Game, Windows media player, JetVideo

 Phần mềm thiết kế, xử lý audio và video : XMediaRecode,

Proshow Producer, Adobe After Effect,

1.7 Mạng máy tính.

Mạng máy tính (Computer network) là sự kết hợp các máytính lại với nhau thông qua các thiết bị nối kết mạng và phương tiệntruyền thông (giao thức mạng, môi trường truyền dẫn) theo một cấutrúc nào đó và các máy tính này trao đổi thông tin qua lại với nhau

Mạng máy tính gồm các loại sau :

 LAN (Local Area Network) còn gọi là mạng cục bộ - Là

mạng tư nhân trong một toà nhà, một khu vực có cỡ chừng vài mét đến 1km.

 MAN (Metropolitan Area Network) hay mạng đô thị

-Là mạng có cỡ lớn hơn LAN, phạm vi vài km.

 WAN (Wide Area Network) còn gọi là mạng diện rộng –

Là mạng dùng trong vùng địa lý lớn thường cho quốc gia hay cả lục địa.

Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có thể được truynhập công cộng gồm các mạng máy tính được liên kết với nhauthông qua giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa TCP/IP

Bài tập

Bài 1: Hãy kể tên các loại máy tính ?

Bài 2: Phân biệt hai khái niệm thông tin và dữ liệu ?

Bài 3: Thực hiện chuyển đổi sau: 15GB = ?MB = ?KB

Bài 4: Giả sử mỗi bài hát MP3 có dung lượng 3.5MB Hỏi một ổ

đĩa cứng có dung lượng 500GB chứa được khoảng bao nhiêu bài hát trên ?

Bài 5: Biểu diễn các số sau ở hệ La Mã: 2014; 97666190; 7952.

Bài 6: Chuyển đổi các số sau sang hệ chỉ định:

Bài tập

Bài 7: Kể tên các thiết bị nhập, thiết bị xuất, thiết bị nhập xuất ?

Bài 8: Bộ nhớ là gì ? Có bao nhiêu loại bộ nhớ ?

Bài 9: Các thành phần chính của CPU là gì?

Bài 10: Phân biệt phần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụng ?

Bài 11: Nêu một số tiện ích của internet đối với cuộc sống và học

tập ?