Bài giảng Tin đại cương - Chương 1: Tổng quan về máy tính - Nguyễn Lê Minh (Ngành: Cơ khí)

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH GV: Nguyễn Lê Minh Bộ môn: Công nghệ thông tin Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Tin học là ngành khoa học nghiên cứu về cấu trúc, tính chất và các quá trình xử lý thông tin một cách tự động dựa trên các phương tiện kỹ thuật. c 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Nền tảng của Tin học là : Toán học + Vật lý ■ Đặc trưng: Truyền và xử lí thông tin tự động ■ Phương tiện kĩ thuật : Máy tính điện tử .... ■ PTKT vừa là công cụ vừa là đối tượng nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Đặc tính o Có thể làm việc liên tục o Tốc độ xử lí nhanh o Độ chính xác cao o Máy tính tiện dụng và phổ biển o Các thiết bị có thể liên kết ■ Vai trò của máy tính o Công cụ hỗ trợ nghiên cứu và cũng là mục tiêu nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Tin học có vai trò trong hầu hết các lĩnh vực hoạt động của xã hội loài người 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Ngành kỹ thuật chế tạo máy tính 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Ngành kỹ thuật lập trình 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Mạng máy tính 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học ■ Trí tuệ nhân tạo Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.2 Thông tin và xử lí thông tin ■ Thông tin: sự thông báo, cắt nghĩa ■ Lưu trữ: báo, sách, băng ghi âm, đĩa từ, . ■ Thông tin đối tượng: tập hợp các dữ kiện về đối tượng đó. 1.2 Thông tin và xử lí thông tin ■ Khi tiếp nhận được thông tin, con người thường phải xử lý nó để tạo ra những thông tin mới, có ích hơn, từ đó có những phản ứng nhất định ■ Thông tin có thể được phát sinh, được lưu trữ, được truyền, được tìm kiếm, được sao chép, được xử lý, nhân bản. Thông tin cũng có thể biến dạng, sai lệch hoặc bị phá hủy Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Những máy tính toán đầu tiên: que tính, các hình thù đất sét, bàn tính la mã. Bàn tính la mã (240 TCN) Bàn tính Trung Quốc 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 0  1642: Bailse Pascal chế tạo máy Pascaline thực hiện được 2 phép tính cộng (+) và trừ (-). 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 0 (tt)  1671: Gottfried Leibniz chế tạo máy Stepped Reckone thực hiện được 4 phép tính công, trừ, nhân, chia. 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 0 (tt)  1842: Charles Babbage chế tạo máy tính toán sai phân và máy tính có khả năng xử lý tự động, có khả năng lập trình được 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 1 (1946-1955)  Dùng bóng điện tử chân không, tiêu thụ năng lượng rất lớn. Kích thước máy rất lớn, tốc độ xử lý lại rất chậm chỉ đạt khoảng vài ngàn phép tính trên giây. 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 2 (1955-1965)  Các bóng điện tử đã được thay bằng các bóng làm bằng chất bán dẫn nên năng lượng tiêu thụ giảm, kích thước nhỏ hơn nhưng vẫn rất lớn ( 50 m vuông ), tốc độ xử lý đạt khoảng vài chục ngàn phép tính trên giây.  DEC PDP-1 (1960) 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 3 (1965-1980)  Thời gian này đánh dấu sự ra đời và phát triển của công nghệ vi mạch tích hợp IC. Máy có kích thước nhỏ gọn hơn và tiêu thụ năng lượng ít hơn, tốc độ xử lý đạt khoảng vài trăm ngàn phép tính trên giây Dòng máy tính DEC DPD-8 (1965) 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 4 (Sau năm 1981)  Thời gian này đánh dấu sự ra đời và phát triển của công nghệ dùng máy tích hợp cỡ lớn VLSI 1.3 Lịch sử phát triển máy tính ■ Máy tính thế hệ số 5  Thế hệ máy tính hiện đại, đi kèm với sự phát triển của Internet, các thế hệ máy tính ra đời với tốc độ xử lí nhanh phục vụ tối đa tính năng cho người dùng. Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.4 Phân loại máy tính . 1.4 Phân loại máy tính . 1.4 Phân loại máy tính ■ Máy tính cá nhân PC  Là loại máy tính phổ biến nhất  Các loại máy tính để bàn + Máy tính cá nhân (Personal Computer – PC) + Máy tính trạm làm việc ( Workstation Computer) ■ 1981: IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử dụng bộ xử lý Intel 8088 ■ 1984: Apple đưa ra máy tính Macintosh sử dụng bộ xử lý Motorola 68000 ■ Giá thành: 300USD đến 10.000USD 1.4 Phân loại máy tính ■ Máy chủ Server  Thực chất là máy phục vụ  Dùng trong mạng theo mô hình Client/Server (Khách hàng/Người phục vụ)  Tốc độ và hiệu năng tính toán cao  Dung lượng bộ nhớ lớn  Độ tin cậy cao  Giá thành: hàng chục nghìn đến hàng chục triệu USD 1.4 Phân loại máy tính ■ Máy tính nhúng (Embedded Computer)  Được đặt trong thiết bị khác để điều khiển thiết bị đó làm việc  Được thiết kế chuyên dụng - Điện thoại di động - Điều khiển điều hòa, tivi ... Giá thành: Vài USD đến hàng trăm nghìn USD Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.5 Cấu trúc máy tính 1.5 Cấu trúc máy tính ■ Các thành phần của máy tính 1.5 Cấu trúc máy tính 1.5 Cấu trúc máy tính ■ Bộ xử lý trung tâm CPU : CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính. Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình vi tính và dữ kiện ■ Hai thành phần chính: ALU + CU ■ Đơn vị đo tốc độ: Hezt (Hz) 1.5 Cấu trúc máy tính  Bo mạch chủ: là trung gian giao tiếp giữa các thiết bị với nhau. Có rất nhiều các thiết bị gắn trên bo mạch chủ theo cách trực tiếp có mặt trên nó hay thông qua các kết nối cắm vào hoặc dây dẫn liên kết. 1.5 Cấu trúc máy tính  Bộ nhớ trong  RAM (Random Access Memory): bộ nhớ có thể ghi vào đọc dữ liệu, bị xóa khi mất nguồn điện.  ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chỉ đọc, khi mất điện dữ liệu vẫn tồn tại, dùng để lưu các chương trình cơ sở của máy tính. 1.5 Cấu trúc máy tính  Bộ nhớ ngoài  Hard disk: đĩa cứng  Optical disk: đĩa quang  Flopy disk: đĩa mềm  Flash disk (USB) ... 1.5 Cấu trúc máy tính  Thiết bị nhập 1.5 Cấu trúc máy tính  Thiết bị nhập (tt) Camera Chuột Thẻ nhớ 1.5 Cấu trúc máy tính  Thiết bị xuất Monitor Máy in Máy chiếu Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.6 Hệ đếm – Khái niệm hệ đếm  Hệ đếm: - Tập các ký hiệu và tập các quy tắc xác định dùng để biểu diễn và tính giá trị các số. - Biểu diễn độ lớn của một đại lượng. 1.6 Hệ đếm – Khái niệm hệ đếm  Cơ số:  Số lượng ký hiệu mà hệ đếm đó cho phép sử dụng khi biểu diễn giá trị.  Hệ đếm cơ số a  có a ký hiệu.  Giá trị của số chuyển về cơ số 10:  xnxn-1xn-2 ....x1x0= xn*an + xn-1*an-1 + .. + x1*a1 +x0*a0  Ví dụ:  Hệ đếm số cơ số 10: Có 10 ký hiệu: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Một số trong hệ cơ số 10: 762512123312  234 = 2*102 + 3*101 + 4*100 = 200 + 30 +4 1.6 Hệ đếm – Khái niệm hệ đếm  Một số hệ đếm cơ bản:  Hệ đếm La mã: I=1, V=5, X=10, D= 500, M=1000  Hệ đếm thập phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9  Hệ đếm nhị phân: 0,1  Hệ đếm bát phân: 0,1,2,3,4,5,6,7  Hệ đếm thập lục phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15 . 1.6 Hệ đếm – Khái niệm hệ đếm  Biểu diễn thông tin trong máy tính: Thông tin máy tính được biểu diễn thông qua những tín hiệu điện: có hoặc không có điện  Hệ đếm tương ứng được sử dụng: Hệ đếm cơ số 2 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2  Sử dụng 2 ký hiệu: 0 và 1  Số nhị phân: BIT (BInary degiT)  Biểu diễn các thông tin trong máy:  Đóng mở công tắt.  Có điện hoặc không có điện.  Ký hiệu: XB hoặc X2 ■ Ví dụ: 1001B 1010112 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2  Chuyển từ hệ cơ số 2 sang hệ 10  Công thức: ■ Ví dụ: 101010B = 1.25 + 0.24 + 1.23 + 0.22+ 1.21 + 0.20 = 32 + 0 + 8 + 0 + 2 + 0 = 42 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2  Chuyển từ hệ cơ số 10 sang hệ 2  Quy tắc: - Số cần chuyển: A - Chia A liên tiếp cho 2 cho đến khi phần nguyên bằng 0 - Mỗi lần chia ta ghi chú số dư của phép chia đó, kết thúc phép chia ta viết các số dư ngược lại để có số nhị phân Ví dụ 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2  Biểu diễn số thực trong hệ nhị phân  Cách chuyển đổi : 13.37510 = X2 ? - Phân tích số thực thành 2 phần: X+ vàX- - Phần X+ ta chuyển đổi giống như chuyển số nguyên sang nhịphân. - Phần X- ta thực hiện như sau: - Nhân X- với 2: - Kết quả phần nguyên: 0 hoặc 1 - Kết quả phần thập phân - Lặp lại bước trên cho đến khi phần thập phân bằng 0 hoặc một sai số có thể chấp nhận được. - Viết kết quả đúng thứ tự (đầu đến cuối) các số ở phần nguyên 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2  Biểu diễn số thực trong hệ nhị phân 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2 ■ Phép cộng: Cộng có nhớ các con số cùng vị trí từ phải sang trái 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2- Phép trừ ■ Số âm:  Để biểu diễn số âm trong hệ nhị phân ta dùng định nghĩa số “bù 2”  Số bù 1: Đảo tất cả các bit của một số nhị phân ta được số bù 1 của nó.  Số bù 2: lấy số bù 1 cộng cho 1. Ví dụ: B = 1001 Bù 1 = 0110 Bù 2 = 0111 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2- Phép nhân 1.6 Hệ đếm – Hệ đếm cơ số 2- Phép chia Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 1.7 Hệ điều hành ■ Giới thiệu hệ điều hành  Hệ điều hành là một phần mềm chạy trên máy tính, dùng để điều hành, quản lý các thiết bị phần cứng và các tài nguyên phần mềm trên máy tính. 1.7 Hệ điều hành ■ Hệ điều hành đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp giữa người sử dụng và phần cứng máy tính, cung cấp một môi trường cho phép người sử dụng phát triển và thực hiện các ứng dụng của họ một cách dễ dàng. 1.7 Hệ điều hành ■ Chức năng hệ điều hành  Quản lý chia sẽ tài nguyên máy tính  Giả lập máy tính mở rộng ■ Nhiệm vụ chính hệ điều hành  Điều khiển trực tiếp phần cứng  Thực hiện đọc/ghi, quản lý tập tin  Cung ứng một hệ thống giao diện sơ khai cho các ứng dụng  Cung ứng một hệ thống lệnh cơ bản để điều hành máy (system command)  Cũng cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các phần mềm ứng dụng. 1.7 Hệ điều hành ■ Phân loại hệ điều hành dưới góc độ loại máy tính  Hệ điều hành dành cho máy MainFrame  Hệ điều hành dành cho máy Server  Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU  Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC)  Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng)  Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt  Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 1.7 Hệ điều hành ■ Phân loại hệ điều hành dưới góc độ chương trình sử dụng  Hệ điều hành đơn nhiệm một người dùng  Hệ điều hành đa nhiệm một người dùng  Hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng ■ Phân loại hệ điều hành dưới góc độ người dùng  Một người dùng  Nhiều người dùng o Mạng ngang hàng o Mạng có máy chủ: LAN, WAN, ... 1.7 Hệ điều hành ■ Phân loại hệ điều hành dưới hình thức xử lí  Hệ thống xử lý theo lô  Hệ thống xử lý theo lô đa chương  Hệ thống chia sẻ thời gian  Hệ thống song song  Hệ thống phân tán  Hệ thống xử lý thời gian thực 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Hệ điều hành đĩa từ (Microsoft Disk Operating System, gọi tắt là MS- DOS) là hệ điều hành của hãng phần mềm Microsoft ■ Có giao diện dòng lệnh (command-line interface) ■ MS-DOS phổ biến trong suốt thập niên 1980, và đầu thập niên 1990, cho đến khi Windows 95 ra đời. 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Các khái niệm cơ bản trong DOS  Tệp tin (File)  Thư mục (Directory)  Ổ đĩa (Drive)  Đường dẫn (Path)  Lệnh (Command) 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Tệp tin ( File)  Là tập hợp các thông tin được tổ chức lưu trữ thành một đơn vị độc lập.  Có hai loại tệp tin là:  Tệp tin dữ liệu.  Tệp tin chương trình.  Các đặt tên tệp tin:  Gồm 2 phần: phần tên và phần mở rộng, được phân cách bằng dấu chấm.  Trong DOS không được đặt tên quá 8 ký tự.  Không chứa dấu cách và các ký tự đặc biệt.  Ví dụ: hinhanh.jpg , baocao.doc, root.txt 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Thư mục (Directory)  Là tệp tin đặc biệt không chứa các byte thông tin cụ thể mà chứa các tệp tin hoặc thư mục con cho phép người dùng có thể tổ chức lưu trữ tệp tin dễ dàng.  Quy ước của DOS:  Tên của thư mục được viết hoa toàn bộ.  Không có phần mở rộng.  Ví dụ:  HOCKYII BAITAP DETHI 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Ổ đĩa (Drive)  Là một phân vùng trên thiết bị lưu trữ. DOS sử dụng các chữ cái để đặt tên gán cho mỗi ổ đĩa.  Quy ước dùng dấu “:” phía sau ký tự mọi ổ đĩa.  Ví dụ: - Ổ đĩa A : A:\\ - Ổ đĩa C: C:\\ - Ổ đĩa F: F:\\ 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Đường dẫn (Path)  Là một dãy các thư mục hoặc tệp tin được phân các với nhau bởi dấu “\”  Dùng để truy cập đến một thư mục hay một tệp tin  Ví dụ:  C:\Windows\System32\  D:\BAITAP\Thuchanh.doc 1.7 Hệ điều hành MS- DOS ■ Các câu lệnh trong MS DOS  Là một chỉ thị do người dùng nhập từ bàn phím  Cú pháp: Lệnh Chức năng Cú pháp MD Tạo thư mục mới MD [đường dẫn] RD Xóa thư mục rỗng RD [đường dẫn] CD Chuyển thư mục hiện hành CD [đường dẫn] DIR Xem nội dung thư mục DIR [đường dẫn] [/p] DEL Xóa tệp tin DEL [đường dẫn] REN Đổi tên tệp tin REN [đường dẫn] COPY Sao chép tệp tin COPY 1.7 Hệ điều hành Windows ■ Giới thiệu  Microsoft Windows là tên của các dòng phần mềm hệ điều hành độc quyền của hãng Microsoft.  Ra đời tháng 11 năm 1985.  Có giao diện đồ họa 1.7 Hệ điều hành Windows ■ Đặc tính  Một hệ điều hành đa nhiệm (multi tasking).  Có các biểu tượng (icon).  Một trình tổng hợp của những trình ứng dụng, như trình thảo văn bản, trình đồ họa và các ứng dụng hữu ích như lịch, đồng hồ, máy tính, bản tính, phần mềm lướt mạng, soạn thảo văn bản, trò chơi. 1.7 Hệ điều hành Windows ■ Giao diện 1.7 Hệ điều hành Windows ■ Nền:  Nền đặt các biểu tượng.  Khi nhấp chuột lên một biểu tượng bất kỳ này, người dùng sẽ chạy được một ứng dụng mặc định gán cho biểu tượng ấy. 1.7 Hệ điều hành Windows ■ Nút Menu Start:  Dùng để chạy ứng dụng, tìm kiếm tài liệu, bật tắt máy.  Trợ lí ảo Cortana  Settings: chỉnh sửa các thay đổi của các thiết bị hoặc phần mềm được đặt vào máy. Bài tập chương 1 1. Chuyển các số thập phân sau sang số nhị phân • 121 • 789 • 1050 • 4 số cuối của mã số sinh viên 2. Chuyển các số nhị phân sang sang hệ thập phân • 101 • 101011 • 101011111 • 111011101111 3. Thực hiện các phép toán nhị phân sau • 101 + 10101 • 1011 – 101 • 10111 * 11 • 1101101 / 111