Bài giảng Tin học đại cương Chương 1 Tổng quan về tin học và máy tính điện tử

TỔNG QUAN VỀ TIN HỌC VÀ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ Bộ môn Tin học cơ sở - Khoa CNTT Trường ĐH Ngân hàng TP.HCM 1 Bài giảng Tin học đại cương CHƯƠNG 1 Nội dung 1. Thông tin và xử lý thông tin 2. Máy tính điện tử 3. Các thành phần cơ bản của một hệ máy tính cơ sở 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 2 1. Thông tin và xử lý thông tin a. Khái niệm “Thông tin” và “Dữ liệu” b. Phân loại thông tin c. Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử d. Khái niệm “Tin học” và “Công nghệ thông tin” 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 3 Thông tin và dữ liệu Hàng ngày, con người nhận được rất nhiều tin tức từ đài, báo, tivi, sách vở, tài liệu, từ những người xung quanh… Nhìn lên trời thấy có mây đen  dấu hiệu về cơn mưa sắp xảy ra. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 4 Thông tin và dữ liệu (tt) Các vệ tinh viễn thám gửi về trung tâm điều khiển hàng triệu bức ảnh bề mặt trái đất. Nhân viên marketting thu thập số liệu về nhu cầu thị trường. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 5 Thông tin Dữ liệu Thông tin (Information) Khái niệm trừu tượng, được nhìn nhận dưới nhiều góc độ khác nhau. Cách hiểu thông thường: Các tin tức, thông báo, hiểu biết mà con người nhận được từ môi trường bên ngoài. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 6 Biểu diễn và xử lý thông tin Thông tin có thể được biểu diễn dưới các dạng khác nhau (âm thanh, hình ảnh, chữ viết, chuỗi tín hiệu điện tử, …). Con người phải tiến hành phân tích, xử lý các chuỗi tín hiệu thu nhận được  thông tin. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 7 Các tiến trình xử lý thông tin Tiến trình thu thập – lưu trữ Tiến trình truy xuất Tiến trình biến đổi Tiến trình truyền Tiến trình giải thích 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 8 Dữ liệu (Data)  Là các tín hiệu, số liệu mang tính ngẫu nhiên, rời rạc, được thu thập, lưu trữ, xử lý để tạo ra thông tin.  Dữ liệu ban đầu chưa được gắn với các ý nghĩa cụ thể.  Ví dụ: 15/12/1976  ? 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 9 Phân loại thông tin Thông tin có thể được phân loại trên các tiêu chí khác nhau. Phân loại theo dạng biểu diễn: ◦ Thông tin dạng tương tự (dạng analog) ◦ Thông tin dạng số (dạng digital) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 10 Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử Giới thiệu tổng quan Khái niệm hệ đếm Biểu diễn số đếm Biểu diễn ký tự 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 11 Giới thiệu tổng quan Thông tin trong máy tính: Biểu diễn dưới dạng nhị phân (chuỗi các tín hiệu 0 và 1). Phân loại: ◦ Số: Số nguyên, số thực ◦ Phi số: Ký tự, lệnh máy tính Sự khác biệt giữa số và phi số (VD: số 10 và chuỗi “10”)? 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 12 Giới thiệu tổng quan (tt) Các đơn vị đo độ dài chuỗi nhị phân: ◦ Bit: Ký số 1 hoặc 0 ◦ Byte: 8 bits ◦ Kilobyte (KB): 210 bytes ◦Megabyte (MB): 210 KB ◦Gigabyte (GB): 210 MB ◦ Terabyte (TB): 210 GB ◦ Petabyte (PB): 210 TB 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 13 Hệ đếm Hệ thống ký số và qui tắc biểu diễn, qui tắc tính toán để thực hiện các thao tác trên các con số. Các hệ đếm thông dụng: ◦ Hệ thập phân (Decimal) ◦ Hệ nhị phân (Binary) ◦ Hệ Octa ◦ Hệ Hexa 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 14 Hệ thập phân Sử dụng 10 ký số 0, 1, … 9. Qui tắc biễu diễn: Chuỗi ký số thập phân xnxn-1…x1x0 có giá trị được tính theo công thức: S = xn10 n + xn-110 n-1 + x110 1 + x0 Hệ đếm thập phân: Hệ đếm cơ số 10. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 15 Hệ nhị phân Hệ đếm cơ số 2, sử dụng 2 ký số 0, 1. Qui tắc biểu diễn: Chuỗi ký số nhị phân xnxn-1…x1x0 có giá trị được tính theo công thức: S = xn2 n + xn-12 n-1 + x12 1 + x0 Ví dụ: 101100 (Binary) = ? (Decimal) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 16 Hệ Octa và Hexa Octa: Hệ đếm cơ số 8, sử dụng 8 ký số 0, 1, …, 7. Hexa: Hệ đếm cơ số 16, sử dụng 16 ký số 0, 1, …, 9, “A”, “B”, …, “F”. Qui tắc biểu diễn: Tương tự như trong hệ thập phân (thay cơ số 8 và 16). Ví dụ: 2F (Hexa) = ? (Decimal) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 17 Biểu diễn số trong máy tính Số nguyên: Chuỗi nhị phân có độ dài xác định (1, 2 hoặc 4 bytes). ◦ Số nguyên có dấu: sử dụng 1 bit để biểu diễn dấu (âm, dương). Phạm vi số nguyên = ? 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 18 Biểu diễn số trong máy tính Số thực dấu chấm cố định: độ dài phần thập phân xác định (làm tròn). Ví dụ: Độ dài phần thập phân = 2  123.45678  ? 0.0001234  ? 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 19 Biểu diễn số trong máy tính Số thực dấu chấm động: biểu diễn số thực dưới dạng tích số thập phân với giá trị 10n (E+n) hay 10-n (E-n). Ví dụ: 0.00001234 = 0.1234E? 1234500000 = 0.123456E? 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 20 Biểu diễn ký tự Được mã hóa  chuỗi nhị phân độ dài 1 hoặc 2 byte. Các hệ mã ký tự thông dụng: ◦ ASCII ◦ Unicode 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 21 Hệ mã ASCII Hệ mã chuyển đổi thông tin chuẩn Mỹ, sử dụng hết sức rộng rãi trong máy tính và thiết bị truyền thông. Hệ mã 1 byte, cho phép biểu diễn 256 ký tự. Hạn chế: Số lượng ký tự nhỏ. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 22 Hệ mã Unicode Hệ mã 2 byte, cho phép biểu diễn 65,536 ký tự. Được hỗ trợ bởi hầu hết các phần mềm mới. Là chuẩn bắt buộc trong các văn bản hành chính tại Việt Nam hiện nay. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 23 Tin học Ngành khoa học nghiên cứu tự động hóa việc tổ chức, lưu trữ và xử lý thông tin trên máy tính điện tử. Bao hàm cả những gì có liên quan đến máy tính và các ứng dụng trong đời sống. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 24 Tin học (tt) Các hướng nghiên cứu của tin học: ◦ Hướng nghiên cứu cơ bản: Cơ sở lý thuyết. ◦ Hướng kỹ thuật: Công nghệ chế tạo phần cứng và các phần mềm máy tính. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 25 Công nghệ thông tin Nhánh công nghệ nghiên cứu việc áp dụng công nghệ trong quản trị và xử lý thông tin. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 26 Một số ứng dụng Tính toán, điều khiển Xử lý đồ họa Quản trị dữ liệu Mạng máy tính và Internet Ứng dụng văn phòng Hệ thống thông tin thông minh Hệ chuyên gia … 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 27 2. Máy tính điện tử a. Lịch sử ra đời và phát triển của máy tính điện tử b. Các thế hệ máy tính điện tử c. Phân loại máy tính điện tử 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 28 Lịch sử ra đời và phát triển của máy tính điện tử Máy tính điện tử = Máy tính + Điện tử. Ngoài máy tính điện tử, còn có loại máy tính nào khác? 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 29 Lịch sử ra đời và phát triển của máy tính điện tử (tt) Máy tính: Thiết bị hỗ trợ cho việc tính toán của con nguời. Các loại máy tính: ◦ Thủ công (bàn tính, thước tính) ◦ Cơ giới (máy Schickard, Pascal, Leibniz, …) ◦ Tự động (máy tính điện tử) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 30 Máy tính thủ công và máy tính cơ giới Chỉ là công cụ thực hiện được các phép tính đơn lẻ, con người phải trực tiếp điều khiển toàn bộ quá trình tính toán. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 31 Máy tính tự động Có khả năng tự động thực hiện một chuỗi các phép tính phức tạp trên một số dữ liệu ban đầu. Các loại máy tính tự động: ◦Máy tính tương tự ◦Máy tính điện tử số (máy tính điện tử) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 32 33 Máy tính điện – cơ Harvard Mark I (1944). Máy tính điện tử số Thực hiện các phép tính trực tiếp trên các con số. Thiết kế trên nguyên lý Von Neumann. Máy tính điện tử số đầu tiên: ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) – 1948, Mỹ. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 34 35 Máy tính ENIAC. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 36 Sửa chương trình cho ENIAC. Các thế hệ máy tính Thế hệ 1 (1946 – 1955): ◦ Sử dụng bóng đèn điện tử. ◦ Lập trình bằng ngôn ngữ máy. ◦ Đại diện tiêu biểu: UNIVAC, EDVAC. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 37 Các thế hệ máy tính (tt) Thế hệ 2 (1955 – 1965): ◦ Sử dụng mạch bán dẫn. ◦ Xuất hiện các ngôn ngữ lập trình cấp cao (FORTRAN, COBOL …). 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 38 39 IBM 7094, một loại máy tính lớn điển hình. Các thế hệ máy tính (tt) Thế hệ 3 (1965 – thập niên 70): ◦ Sử dụng vi mạch tích hợp (Integrated Circuit – IC). ◦ Có khả năng làm việc trong chế độ đa chương, đa nhiệm, đa xử lý. ◦ Xuất hiện đĩa từ và màn hình. ◦ Nền công nghệ phần mềm bắt đầu hình thành và phát triển. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 40 Các thế hệ máy tính (tt) Thế hệ 4 (từ giữa thập niên 1970): ◦ Sử dụng vi mạch tích hợp có độ liên kết rất cao (VLSI). ◦ Xuất hiện bộ vi xử lý (1971), máy vi tính (1975), máy tính PC/IBM (1980). ◦ Xuất hiện Internet, ngân hàng dữ liệu và các hệ thống phân bố. ◦ Công nghệ thông tin xâm nhập vào mọi lĩnh vực của con người. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 41 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 42 The original IBM Personal Computer (PC). Phân loại máy tính điện tử Máy tính lớn (Mainframe) Máy tính trung (Minicomputer) Máy vi tính (Microcomputer) Máy tính chuyên dùng 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 43 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 44 Máy tính trung IBM System I (iSeries, AS/400) i5 Model 570 (2006). Các loại máy vi tính Desktop computers Laptop computers Notebook computers PDAs (Handheld computers) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 45 3. Các thành phần cơ bản của hệ thống máy tính cơ sở a. Phần cứng b. Phần mềm 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 46 Hệ thống phần cứng máy tính Hệ thống thiết bị nhìn thấy được của máy tính. Các thành phần cơ bản: ◦ Đơn vị hệ thống ◦ Thiết bị nhập ◦ Thiết bị xuất ◦ Thiết bị lưu trữ ◦ Thiết bị giao tiếp và truyền thông 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 47 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 48 Kênh tin Sơ đồ tổng quát phần cứng máy tính. Đơn vị xử lý trung tâm Bộ nhớ chính Giao tiếp Đơn vị Nhập Đơn vị Xuất Bộ nhớ phụ Đơn vị hệ thống Thiết bị ngoại vi Thông báo, kết quả xử lý Chương trình, dữ liệu, lệnh điều khiển Đơn vị hệ thống Bộ phận quan trọng nhất, đóng vai trò trung tâm xử lý thông tin trong máy tính. Bao gồm: ◦ Bo mạch chủ ◦ Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) ◦ Bộ nhớ chính 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 49 Bo mạch chủ (Mainboard) Bản mạch chính, dùng để cắm các linh kiện điện tử của máy tính (chip bộ nhớ, CPU, card giao tiếp …). Có thể được tích hợp sẵn với một số mạch điều khiển như card âm thanh, card đồ họa, modem … 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 50 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 51 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) Bộ não điều khiển toàn bộ hoạt động của máy tính. Bao gồm: ◦ Đơn vị điều khiển (CU): Điều khiển máy tính thực hiện tuần tự từng lệnh của chương trình. ◦ Đơn vị tính toán số học – logic (ALU): Thực hiện các phép toán số học – logic theo lệnh của CU. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 52 Bộ nhớ chính Lưu giữ chương trình và dữ liệu đang được thực hiện. Bao gồm: ◦ Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) ◦ Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 53 Thiết bị nhập Nhập thông tin từ ngoài vào máy tính. Một số loại thiết bị thông dụng: ◦ Bàn phím ◦ Chuột ◦Màn hình cảm ứng ◦ Bút cảm ứng ◦Microphone ◦Máy quét 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 54 Thiết bị xuất Xuất các thông báo, kết quả xử lý từ máy tính ra bên ngoài. Một số loại thiết bị thông dụng: ◦Màn hình ◦Máy in ◦ Loa ◦Máy chiếu 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 55 Thiết bị lưu trữ Các thiết bị có khả năng lưu trữ thông tin lâu dài. Chức năng: ◦Mở rộng khả năng lưu trữ cho máy tính. ◦ Cho phép lưu trữ thông tin lâu dài, phục vụ cho việc sử dụng nhiều lần. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 56 Thiết bị lưu trữ (tt) Các loại thiết bị lưu trữ thông dụng: ◦ Đĩa cứng ◦ Đĩa cứng di động ◦ Đĩa quang (CD, DVD) ◦ Thẻ nhớ, USB flash 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 57 Thiết bị giao tiếp & truyền thông. Đảm bảo liên lạc thông tin giữa các bộ phận trong máy tính cũng như giữa máy tính và các thiết bị bên ngoài. Bao gồm: ◦ Các kênh tin ◦ Card giao tiếp ◦ Cổng ◦Modem 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 58 Khái niệm phần mềm máy tính Chương trình và ngôn ngữ lập trình Phần mềm máy tính 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 59 Khái niệm phần mềm máy tính Bộ chương trình và dữ liệu dùng để điều khiển máy tính. Phân loại phần mềm: ◦ Phần mềm hệ thống: hệ điều hành và các tiện ích hệ thống máy tính. ◦ Các ứng dụng dành cho người sử dụng. ◦ Phần sụn (Firmware) cài sẵn trên một số loại thiết bị. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 60 Chương trình Chuỗi lệnh rõ ràng và thực hiện được, dùng để điều khiển máy tính. Được lưu trong các tập tin trên đĩa. Được nạp vào bộ nhớ chính của máy tính khi cần thực hiện. 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 61 Ngôn ngữ lập trình Là các ngôn ngữ sử dụng để viết chương trình cho máy tính. Các thế hệ ngôn ngữ lập trình: ◦ 1GL: Ngôn ngữ máy ◦ 2GL: Hợp ngữ ◦ 3GL: Ngôn ngữ cấp cao ◦ 4GL: Ngôn ngữ quản trị CSDL ◦ 5GL: Ngôn ngữ trí tuệ nhân tạo 10/31/2013 Chương 1 – Tổng quan về tin học và máy tính điện tử 62 HẾT CHƯƠNG 1 63