BÀI GIẢNG Tổng quan về Công nghệ thông tin

Lịch sử máy tính• Các thiết bị tính toán đầu tiên – Bàn tính: Các vị trí của hạt đại diện cho số.. • Các mẫu Bit được sử dụng để mô tả những thông tin như:... – Một đường vào được sử dụn

Tổng quan về

Công nghệ thông tin

Tin đại cương

Bộ môn tin học – Đại học Thăng Long

Tuần 1:

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Khái niệm

Khoa học máy tính:

• Là ngành nghiên cứu các cơ sở lý thuyết

về thông tin và tính toán

• Xây dựng một nền tảng khoa học cho cácvấn đề: thiết kế máy tính, lập trình, xử lýthông tin

Thuật toán

• Khái niệm cơ bản nhất của khoa học máy

tính

• Là một tập hợp các bước dùng để xác

định một nhiệm vụ hay một công việc

được thực hiện như thế nào.

Các vấn đề xoay quanh thuật toán

Thuật toán

Giới hạn

Thực thi

Truyền đạt

Mô tả

Khám phá

Phân tích Ứng dụng

Thuật toán nấu cơm

• B1: Cho gạo vào nồi.

• B2: Đổ nước vào vo gạo.

• B3: Đo mực nước theo đốt ngón tay xem đã

đủ nước chưa.

• B4: Nếu thiếu nước thì quay lại B2.

• B5: Nếu thừa nước thì đổ bớt nước ra ngoài

và quay lại B3.

• B6: Lau khô mặt ngoài nồi cơm.

• B7: Đặt nồi cơm vào bếp điện và bấm nút

nấu cơm

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Lịch sử thuật toán

• Thuật toán ban đầu là một vấn đề thuộc

về toán học

• Mục đích là tìm ra các mô tả về cách thức,trình tự giải quyết một số vấn đề

• Ví dụ: Thuật toán tìm ước chung lớn nhất(Euclidean)

Thuật toán Euclidean

• B1: Gán 2 giá trị cho 2 số M và N (M > N)

• B2: Chia M cho N ta được giá trị R là phầndư

• B3: Nếu R khác 0 thì gán giá trị của N cho

M rồi gán giá trị của R cho N và quay trởlại B2; Ngược lại, ước số chung lớn nhất

là giá trị hiện tại nằm trong N

Lịch sử máy tính

• Các thiết bị tính toán đầu tiên

– Bàn tính: Các vị trí của hạt đại diện cho số.

– Các máy tính dựa trên bánh răng (1600s – 1800s)

• Vị trí của các bánh răng mô tả cho các số.

• Blaise Pascal, Wilhelm Leibniz, Charles Babbage

Lưu trữ dữ liệu ban đầu

Những máy tính ban đầu

• Dựa trên các rơle cơ khí

– 1940: Máy Stibitz ở các phòng thí nghiệm Bell

– 1944: Máy Mark I do Howard Aiken và IBM xây dựng ở đại học Harvard.

• Dựa trên đèn chân không

– 1937-1941: Máy Atanasoff-Berry ở đại học Iowa State.

– 1940s: Máy Colossus dùng để giải mã thông tin quân Đức trong chiến tranh.

– 1940s: Máy ENIAC được xây dựng bởi John Mauchly và J.Presper Ecker tại Đại học PennsyIvania.

Máy tính Mark I

Máy tính Atanasoff-Berry

Máy Colossus

Máy ENIAC

Máy tính cá nhân

• Được biết đến ban đầu bởi những người

có sở thích tự xây dựng máy tính ở nhàbằng cách kết hợp các con chip với nhau

• Năm 1981 IBM giới thiệu chiếc máy tính

cá nhân đầu tiên

– Được các doanh nghiệp sử dụng rất nhiều.

– Trở thành một chuẩn thiết kế về phần cứng đối với hầu hết các máy tính để bàn.

– Hầu hết đều sử dụng phần mềm từ Microsoft.

Máy tính IBM PC

Vào thiên niên kỷ mới

• Internet là một cuộc cách mạng trongthông tin liên lạc

– World Wide Web

– Các công cụ tìm kiếm thông tin (Google, Yahoo và Microsoft)

• Các máy tính thu nhỏ

– Hệ thống nhúng (GPS, các máy móc tự động hóa)

– Điện thoại thông minh (SmartPhone)

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Khái niệm dữ liệu

• Là thông tin dưới dạng ký hiệu, chữ viết, chữ số, hình ảnh, âm thanh hoặc dạng

tương tự

• Được biểu diễn dưới dạng chuỗi nhị phân (hay còn gọi là chuỗi bit) trong máy tính

Bit và mẫu Bit

• Bit: Được ký hiệu bởi chữ số nhị phân 0 hoặc 1

• Các mẫu Bit được sử dụng để mô tả

những thông tin như:

Các phép toán Logic (1)

• Phép toán Logic: Là phép toán thao táctrên một hay nhiều giá trị đúng/sai(true/false)

Các phép toán Logic (2)

Mô tả các cổng Logic

• Flip-flop: Là một mạch điện tử được xây

dựng từ các cổng Logic và có thể lưu trữđược 1 bit dữ liệu

– Một đường vào được sử dụng để đặt giá trị lưu trữ là 1.

– Một đường vào được sử dụng để đặt giá trị lưu trữ là 0.

– Khi cả hai đầu vào là 0 thì giá trị lưu trữ gần nhất sẽ được giữ nguyên.

Một mạch Flip-flop đơn giản

Thiết lập đầu ra của Flip-flop lên

1 (1)

Thiết lập đầu ra của Flip-flop lên

1 (2)

Thiết lập đầu ra của Flip-flop lên

1 (3)

Một cách xây dựng Flip-flop khác

Ký hiệu thập lục phân

• Ký hiệu thập lục phân:

Dùng để viết tắt đối với các

mẫu bit dài.

• Chuyển đổi mẫu bit thành

dãy ký hiệu thập lục phân

– Chia mẫu bit ra thành từng

nhóm 4 bit từ phải qua trái.

– Mô tả mỗi nhóm bit bởi một ký

hiệu thập lục phân.

• Ví dụ:

– 1010 0011b trở thành A3h

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Khái niệm

• Bộ nhớ là tập hợp các Flip-flop để lưu trữ

dữ liệu trong máy tính

• Bộ nhớ chính là bộ nhớ mà CPU có thểtruy cập trực tiếp

• Mỗi Flip-flop tương ứng với 1 bit

• 8 bit tạo thành 1 byte

Các ô nhớ

• Là một đơn vị của bộ nhớ chính (Với máytính họ IBM PC, mỗi ô nhớ thường chứa 8bit)

• Ký hiệu:

– Most significant bit (MSB): Là bit trái nhất

của dãy bit ở bên trong ô nhớ.

– Least significant bit (LSB): Là bit phải nhất

của dãy bit ở bên trong ô nhớ.

Tổ chức của ô nhớ

Tổ chức của ô nhớ có độ dài 8 bit

Địa chỉ trong bộ nhớ chính

• Địa chỉ: Là một “cái tên” để xác định chính

xác vị trí của một ô nhớ ở bên trong bộnhớ chính của máy tính

– Những “cái tên” này là các con số.

– Những con số này được đặt liên tiếp nhau và bắt đầu từ số 0.

– Việc đánh số các ô nhớ theo cách này chính

là thứ tự của các ô nhớ trong bộ nhớ.

Mô hình bộ nhớ

Các thuật ngữ bộ nhớ

• Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM – Random

Access Memory): Là bộ nhớ mà trong đó các ô nhớ đều có thể được truy cập dễ dàng theo thứ tự tùy ý.

• Bộ nhớ tĩnh (SRAM): Là bộ nhớ có chứa 6

transitor cho mỗi bit nhớ.

• Bộ nhớ động (DRAM): Là RAM có chứa bộ nhớ

bay hơi (do mỗi bit nhớ trong DRAM chỉ chứa 1 transitor và 1 tụ điện, việc lưu giữ dữ liệu dựa trên việc duy trì điện tích nạp vào tụ điện, khi tụ điện phóng hết điện tích đã nạp, ta phải làm tươi bộ nhớ sau khoảng 2μs)

Đo dung lượng bộ nhớ

• Kilobyte: 1 KB = 210 bytes = 1024 bytes

• Megabyte: 1 MB = 220 bytes = 1.048.576 bytes

• Gigabyte: 1 GB = 230 bytes = 1.073.741.824 bytes

• Terabyte: 1TB = 240 bytes = 1.099.511.627.776 bytes

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Khái niệm

• Là bộ nhớ mà CPU không thể truy cập, xử

lý trực tiếp mà phải thông qua bộ nhớ

chính

• Có thể lưu trữ dữ liệu lớn, giá rẻ

• Tốc độ truy cập thấp hơn bộ nhớ chính

Hệ thống lưu trữ theo đĩa từ

Lưu trữ theo băng từ

Lưu trữ theo CD

Tập tin

• Tập tin (File): Là một đơn vị dữ liệu được lưu giữ

bên trong hệ thống lưu trữ khối.

– Khối dữ liệu chứa các thông tin tự nhiên gọi là các

bản ghi logic (logical records).

– Khối dữ liệu chứa các thông tin theo các đặc tính của

thiết bị lưu trữ gọi là bản ghi vật lý (physical

record).

Các bản ghi logic so với các bản ghi vật lý ở trên đĩa

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Mô tả dữ liệu Text

• Mỗi ký tự (chữ cái, dấu chấm câu, …) được

ấn định một mẫu bit duy nhất.

– ASCII: Sử dụng các mẫu 7 bits để mô tả hầu hết các chữ cái được viết trong Tiếng Anh.

– ISO phát triển mở rộng ASCII thành các mẫu 8 bit

để phù hợp với một nhóm ngôn ngữ lớn hơn.

– Unicode sử dụng các mẫu 16 bits để mô tả một

số lượng lớn các biểu tượng dùng cho rất nhiều ngôn ngữ trên thế giới.

Mô tả dữ liệu ảnh

• Kỹ thuật Bitmap

– Điểm ảnh (Pixel: Viết tắt của “Picture Element”).

– Lưu trữ dưới dạng lưới (2D) điểm ảnh

– Phụ thuộc vào độ phân giải

– Tốn bộ nhớ

– Định dạng file : BMP, GIF, JPEG,JPG PNG, PICT

(Macintosh), PCX, TIFF, PSD (Photoshop)

Mô tả dữ liệu âm thanh

• Biểu diễn âm thanh

– Lấy mẫu (sampling)

• Các định dạng file âm thanh: Wave

(.wav); VOC (.voc); NeXT/Sun (.snd

and au); MPEG3 (.mp3); Real Audio

(.ram); WMA (.wav);

Nội dung trình bày

• Mở đầu về khoa học máy tính

Hệ nhị phân

• Hệ thập phân dựa trên lũy thừa của mười

• Hệ nhị phân dựa trên lũy thừa của hai

Giải mã biểu diễn nhị phân 100101

Thuật toán tìm mô tả nhị phân

của một số thập phân nguyên

• Bước 3: Khi thương số nhận được bằngkhông, mô tả nhị phân của giá trị ban đầubao gồm các số dư được liệt kê từ trái quaphải theo thứ tự mà ta ghi lại

Áo dụng thuật toán để tìm mô tả nhị phân của số 13

Cộng nhị phân

Giải mã mô tả nhị phân 101.101

Lưu trữ số nguyên

• Số bù 2: Là công cụ phổ biến nhất để mô

tả các giá trị số nguyên trong máy tính

• Số dôi (Excess): Là một cách khác để mô

tả các giá trị số nguyên

• Cả hai cách lưu trữ trên đều có thể bị lỗitràn

Số bù 2

Giá trị -6 trong ký hiệu số bù 2 bằng cách sử dụng 4 bit

Vấn đề cộng đối với số bù 2

Bảng chuyển đổi số dôi

Ôn tập

• Khái niệm về khoa học máy tính

• Khái niệm về thuật toán và những vấn đề xoay quanh thuật toán

• Khái niệm dữ liệu và phương pháp biểu diễn dữ liệu trong máy tính

• Khái niệm và ví dụ về bộ nhớ chính và bộ nhớ thứ cấp

• Chuyển đổi số qua lại giữa hệ thập phân,

hệ nhị phân và hệ cơ số 16