Bài giảng phần 1: Những khái niệm cơ bản trong tin học

Tin Học Đại CươngPhần 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG TIN HỌC Nội dung Mở đầu Một số thuật ngữ cơ bản trong tin học Giới thiệu thông tin và xử lý thông tin Giới thiệu về máy tính điện tử Sơ lược lịch sử phát triển máy tính điện tử Tin học Công nghệ thông tin Áp dụng Máy tính điện tử Chương trình Phần cứng Phần mềm Dữ liệu Thông tin Biểu diễn thông tin trong máy tính Hệ đếm Xử lý thông tin bằng máy tính Quá trình khởi động Các thành phần cơ bản Mở đầu Sơ lược lịch sử phát triển máy tính điện tử 1.1 Khái niệm về tin học Tin học (informatics, computing) là gì? Là ngành khoa học nghiên cứu về thông tin, các phương pháp thể hiện, lưu trữ, xử lý và truyền dẫn (giao tiếp) thông tin một cách tự động bằng máy tính điện tử và các phương tiện kỹ thuật thông tin liên lạc. Khía cạnh khoa học: nghiên cứu các phương pháp. Khía cạnh kỹ thuật: thiết kế và chế tạo thiết bị điện tử và chương trình/phần mềm. Phân biệt tin học với các ngành khác có đối tượng nghiên cứu là thông tin? 1.1 Khái niệm về tin học Công nghệ thông tin (Information Technology - IT) là gì? CNTT bao gồm các công việc nghiên cứu, thiết kế, phát triển, cài đặt và quản lý hệ thống thông tin, các ứng dụng phần mềm và các thiết bị phần cứng. Thuật ngữ CNTT mở rộng công nghệ thông tin và viễn thông (Information & Communication Technology – ICT) ICT Công nghệ máy tính Công nghệ viễn thông Công nghệ vi điện tử 1.1 Khái niệm về tin học Áp dụng tin học trong các lĩnh vực Trong thương mại Trong quản lý công Trong giáo dục Trong dịch vụ truyền thông Trong học tập, nghiên cứu Trong giải trí … 1.1 Khái niệm về tin học Máy tính (computer) là gì? Máy tính là máy tự xử lý dữ liệu theo những chỉ thị, mệnh lệnh được con người cung cấp. Siêu máy tính (super computers) Máy tính cỡ lớn (mainframe computers) Máy tính cỡ vừa và nhỏ (mini computers) Máy trạm/máy chủ (workstations/servers) Máy vi tính/máy tính cá nhân (micro computers/ personal computers) Máy tính để bàn (desktop computers), máy tính xách tay (laptops/notebooks), Palmtop, PDA (Personal Digital Assistants) 1.1 Khái niệm về tin học Super computers 1.1 Khái niệm về tin học Mainframe computers 1.1 Khái niệm về tin học Personal computers 1.1 Khái niệm về tin học Phần cứng (hardware) là gì? Là tập hợp các thiết bị tạo thành một MTĐT. 1.1 Khái niệm về tin học Phần mềm (software) là gì? Là toàn bộ chương trình do con người lập ra cho máy tính để thực hiện các công việc đa dạng theo yêu cầu người dùng. Máy tính Phần cứng Phần mềm hệ thống Phần mềm ứng dụng 1.1 Khái niệm về tin học Chương trình (program) là gì? Chương trình là một dãy các chỉ thị, mệnh lệnh được sắp xếp theo trình tự nhằm hướng dẫn máy tính thực hiện hay giải quyết một công việc. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu. 1.2 Giới thiệu về máy tính Các thành phần cơ bản của máy tính Thiết bị nhập Thiết bị xuất Bộ nhớ Bộ xử lý trung ương Thiết bị lưu trữ 1.2 Giới thiệu về máy tính Bộ xử lý trung ương (Central Processing Unit - CPU) Thực hiện việc đọc từng dòng lệnh được đặt trong bộ nhớ chính, giải mã và xử lý nó. Các thành phần chính Đơn vị điều khiển (control unit) Đơn vị số học và luận lý (ALU – Arithmetic Logical Unit); các thanh ghi (registers) 1.2 Giới thiệu về máy tính Bộ xử lý trung ương (CPU) 1.2 Giới thiệu về máy tính Bộ nhớ (memory) Bộ nhớ chính thường được gọi là RAM (Random Access Memory) Mỗi tiến trình được phân bổ một vùng nhớ chính để lưu các dòng lệnh và dữ liệu. Nội dung lưu trữ trong RAM sẽ bị mất khi mất điện. 1.2 Giới thiệu về máy tính Thiết bị lưu trữ (storage devices) ROM (Read Only Memory): Có tốc độ truy xuất nhanh, dữ liệu không bị mất khi mất điện (khác RAM) Lưu đoạn chương trình thực thi khi boot máy. Đoạn chương trình này được lập trình khi sản xuất ROM và thường không thay đổi về sau. Bộ phận nhập xuất (input/output) 1.2 Giới thiệu về máy tính Bus Các thành phần khác của máy tính nối kết và liên lạc (trao đổi dữ liệu) với nhau thông qua các bus. 1.2 Giới thiệu về máy tính 1.2 Giới thiệu về máy tính Bus 1.2 Giới thiệu về máy tính Quá trình khởi động hệ thống Bật điện và bộ nguồn được kích hoạt. CPU khởi động, vào ROM để đọc và thực thi đoạn chương trình khởi động BIOS (Basic Input/Oupt System). BIOS thực hiện quá trình nhận dạng và kiểm tra các thiết bị phần cứng. Quá trình này gọi là POST (power-on self test). BIOS hiển thị thông tin cấu hình của máy ra màn hình. BIOS tìm kiếm ổ đĩa khởi động. BIOS đọc thông tin định hướng quá trình khởi động trên ổ khởi động và thực hiện khởi động hệ điều hành. Hệ điều hành được khởi động và giữ quyền điều khiển toàn bộ hệ thống. 1.3 Ngôn ngữ lập trình  (programming languages) Khái niệm NNLT là hệ thống các kí hiệu tuân thủ chặt chẽ các qui ước về ngữ pháp và ngữ nghĩa để tạo thành các chương trình cho máy tính. Máy tính Chương trình thực thi phải dưới dạng ngôn ngữ máy (mã máy) Viết chương trình bằng ngôn ngữ lập trình Biên dịch Trình biên dịch 1.3 Ngôn ngữ lập trình  (programming languages) Phân loại Ngôn ngữ máy (mã máy) Mỗi loại máy có ngôn ngữ riêng Mỗi lệnh mô tả một thao tác đơn giản/cơ bản nhất Nội dung lệnh được quy ước bằng các chữ số 0 và 1 Dễ hiểu cho máy nhưng khó hiểu với con người; chương trình cồng kềnh 1.3 Ngôn ngữ lập trình  (programming languages) Phân loại Hợp ngữ (assembly) Sử dụng các mã lệnh của CPU Rất gần với và dễ dịch sang ngôn ngữ máy Dễ hiểu hơn với con người 1.3 Ngôn ngữ lập trình  (programming languages) Phân loại Ngôn ngữ cấp cao Cách viết gần gũi với những phát biểu tự nhiên của con người Mỗi ngôn ngữ có một tiêu chuẩn ngữ pháp cho lệnh được gọi là cú pháp (syntax) và có tiêu chuẩn từ ngữ quy định trước gọi là từ khóa (keywords). Var N, S, i : integer; Begin Read(N); S := 0; i := 1; While i<=N Do S := S + i; i := i + 1; Write (‘Tong = ‘, S); End 1.3 Ngôn ngữ lập trình  (programming languages) Trình biên dịch: 2 loại Trình thông dịch (interpreters): Begin End Đọc toàn bộ chương trình Còn lệnh? Đọc lệnh C Đúng Sai Dịch C ra mã máy Thực hiện lệnh C 1.3 Ngôn ngữ lập trình  (programming languages) Trình biên dịch: 2 loại Trình biên dịch (compilers): Begin End Đọc toàn bộ chương trình Dịch toàn bộ chương trình qua mã máy Thực hiện chương trình 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Đối với một đối tượng hay hệ thống: Dữ liệu (data): Là các số liệu hay tài liệu cho trước chưa được xử lý. Thông tin (information): Là dữ liệu đã được xử lý và có ý nghĩa đối với đối tượng nhận tin. 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Thông tin (information): Hình thức thể hiện: Vật mang tin: Đặc điểm: Thông tin có thể được phát sinh, lưu trữ, tìm kiếm, sao chép, biến đổi trong các vật mang tin. 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Biểu diễn thông tin trong máy tính Dữ liệu/thông tin được ghi nhớ bằng các mạch điện tử. Mỗi mạch điện là phần tử nhớ cơ bản thể hiện hai trạng thái tương ứng với hai giá trị 0 hay 1. Thông tin trong máy là chuỗi các giá trị 0 hoặc 1. Đơn vị đo thông tin trong máy tính Mỗi phần tử nhớ được gọi là một bit. Máy tính truy cập thông tin theo đơn vị nhỏ nhất là byte. 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Đơn vị đo thông tin 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Các toán tử trên bit Xử lý thông tin trong máy tính 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Hệ đếm Ví dụ: 10101b, 02473o, 20501, 0A1Ch Hệ nhị phân (Bin – Binary): 0,1 Hệ bát phân (Oct – Octal): 0,1,2,3,4,5,6,7 Hệ thập phân (Dec – Decimal): 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Hệ thập lục phân (Hex – Hexadecimal): 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F Quy ước biểu diễn các hệ đếm: 10100b, 024o, 20, 014h 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Đối chiếu các hệ đếm 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Hệ đếm Quy tắc của hệ đếm theo vị trí: giá trị = 1.4 Giới thiệu thông tin, xử lý thông tin Ví dụ chuyển số từ hệ thập phân sang hệ nhị phân 25 2 12 1 2 6 2 0 3 0 2 1 1 2 0 1 Dừng 25  1 1 0 0 1