Tin học đại cương Chương 1 Tổng quan về máy tính điện tử

1 TIN HỌC ĐẠI CƢƠNG CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ TH Đ C 2 Nội dung Lịch sử máy tính 1 Các thế hệ máy tính điện tử 2 Phân loại 3 Các thành phần cơ bản 4 Hệ đếm và biểu diễn số 2 TH Đ C 3 Lịch sử máy tính  Thiết bị tính toán cổ xưa nhất là bàn tính (có thể bắt nguồn từ Babylon vào khoảng 2400 năm trước công nguyên).  Một phiên bản quen thuộc nhất hiện nay là bàn tính của người Trung Quốc. TH Đ C 4 Lịch sử máy tính 1641 Blaise Pascal (1623 – 1662) Máy cộng cơ học đầu tiên trên thế giới TH Đ C 5 Lịch sử máy tính Gottfried Leibritz (1646 – 1716) Cải tiến máy của Pascal để +, -, *, / 1671 TH Đ C 6 Lịch sử máy tính Các khái niệm cơ bản về máy tính Charle Babbage (1792 - 1871) cho rằng không nên phát triển máy cơ học và đề xuất máy tính với chương trình bên ngoài (thẻ đục lỗ) 1833 TH Đ C 7 Lịch sử máy tính John von Neumann đưa ra nguyên lý có tính chất quyết định, đó là chương trình được lưu trữ trong máy và sự gián đoạn quá trình tuần tự 1945 TH Đ C 8 5 thế hệ máy tính điện tử Thế hệ thứ nhất (1943 – 1959) – Sử dụng bóng chân không (vacuum tube) – Máy ENIAC (Hoa Kỳ) dài 30.5m, nặng 30 tấn, 18000 bóng chân không, sử dụng thẻ đục lỗ, thực hiện 1900 phép cộng/giây, phục vụ cho mục đích quốc phòng (tính đạn đạo, chế tạo bom nguyên tử, …) 1 TH Đ C 9 5 thế hệ máy tính điện tử – Máy UNIVAC nhanh hơn máy ENIAC 10 lần, sử dụng hơn 5000 bóng chân không TH Đ C 10 5 thế hệ máy tính điện tử Thế hệ thứ hai (1960 – 1964) – Sử dụng đèn bán dẫn (nhỏ và rẻ hơn, tiêu thụ ít điện năng và tỏa nhiệt ít hơn bóng chân không) – IBM 7090 đạt 2 triệu phép tính/giây, tham gia vào dự án Mercury (Hoa Kỳ) (đưa con người lên quỹ đạo trái đất) – Máy M-3, Minsk-1, Minsk-2 (Liên Xô) – NNLT cấp cao: COBOL, FORTRAN TH Đ C 11 5 thế hệ máy tính điện tử Các khái niệm cơ bản về máy tính Thế hệ thứ ba (1964 – 1970) – Sử dụng bản mạch tích hợp IC (máy tính nhỏ hơn, tốc độ thực thi nhanh hơn, nhiệt lượng tỏa ra giảm, giá thành rẻ hơn, …) – IBM360 (Mỹ) thực hiện 500.000 phép cộng/giây (gấp 250 lần máy ENIAC) TH Đ C 12 5 thế hệ máy tính điện tử Các khái niệm cơ bản về máy tính Thế hệ thứ tư (1970 - nay) – Sử dụng mạch tích hợp quy mô lớn (LSI) và mạch tích hợp quy mô rất lớn (VLSI) • Intel 4004 năm 1971 (bộ vi xử lý 4 bit) • Intel 8008 năm 1972 (bộ vi xử lý 8 bit) • Intel 8086 năm 1978 (bộ vi xử lý 16 bit) • Intel Core i7 (1.170.000.000 bóng bán dẫn, 6 nhân, xử lý cùng lúc 12 luồng công việc) – Cơ chế xử lý song song TH Đ C 13 5 thế hệ máy tính điện tử Thế hệ thứ năm (tương lai gần?) – Hoạt động trên trí thông minh nhân tạo – Giao tiếp trực tiếp với con người bằng ngôn ngữ tự nhiên, có thể tự học các tri thức của thế giới xung quanh, có thể biểu đạt cảm xúc… TH Đ C 14 Phân loại Siêu máy tính (Super Computer) Mạnh nhất hiện nay, tích hợp từ hàng trăm đến hàng nghìn bộ vi xử lý. • Được thiết kế để xử lý các ứng dụng thời gian thực như dự báo thời tiết, mô phỏng vụ nổ hạt nhân,… TH Đ C 15 Phân loại Máy tính lớn (Mainframe)  Được thiết kế để xử lý đa nhiệm.  Hệ thống nhập xuất mạnh, tập trung vào các bài toán có lượng dữ liệu vô cùng lớn, ví dụ như số liệu giao dịch tài chính, kinh doanh bảo hiểm, … TH Đ C 16 Máy tính cỡ trung (Minicomputer) TH Đ C 17 Máy vi tính (Microcomputer) TH Đ C 18 Các thành phần cơ bản Máy tính điện tử Phần cứng (Hardware) • Bộ nhớ (Memory) • Đơn vị xử lý trung ương CPU (Central Processing Unit) • Thiết bị nhập xuất (Input/Ouput Device). Phần mềm (Software) • Phần mềm hệ thống • Phần mềm ứng dụng TH Đ C 19 Bộ xử lý trung ương CPU (Central Processing Unit) Phần cứng - Cấu trúc Thiết bị nhập (Input) Thiết bị xuất (Output) Bộ nhớ trong (ROM, RAM) Bộ nhớ ngoài (FDD, HDD, CD/DVD) Các thanh ghi (Registers) Khối điều khiển CU (Control Unit) Khối làm tính ALU (Arithmetic Logic Unit) TH Đ C 20 Phần cứng - Cấu trúc TH Đ C 21 Bộ nhớ (Memory) Thiết bị lưu trữ thông tin trong quá trình máy tính xử lý. Bộ nhớ trong ngoài Bộ nhớ Bộ nhớ TH Đ C 22 Bộ nhớ trong Bộ nhớ trong ROM (Read Only Memory) • Chỉ đọc thông tin • Lưu chương trình hệ thống • Không mất khi mất điện. RAM (Random Access Memory) • Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên. • Bị mất khi mất điện. TH Đ C 23 Bộ nhớ ngoài (External Storage)  Ưu điểm và khuyết điểm so với bộ nhớ trong: – Ưu điểm: khả năng lưu trữ lớn hơn rất nhiều, độ tin cậy cao và giá thành thấp. – Khuyết điểm: tốc độ truy xuất chậm hơn đáng kể nên chủ yếu dùng để chứa dữ liệu.  Phân loại dựa trên đặc tính kỹ thuật: – Hệ thống từ tính. – Hệ thống quang học. – Bộ nhớ flash. – Đĩa cứng thể rắn. TH Đ C 24 Bộ nhớ ngoài – Phân loại TH Đ C 25 Bộ nhớ ngoài – Phân loại TH Đ C 26 Bộ nhớ ngoài – Phân loại TH Đ C 27 Bộ nhớ ngoài – Phân loại TH Đ C 28 Phần cứng - CPU Các thanh ghi (Registers) Khối điều khiển (CU – Control Unit) Khối tính toán số học và logic (ALU – Arithmetic Logic Unit) TH Đ C 29 Phần cứng - CPU  Chỉ huy các hoạt động của máy tính.  Bao gồm:  Đơn vị điều khiển (Control Unit – CU)  Đơn vị số học và luận lý (Arithmetic Logic Unit – ALU)  Các thanh ghi (Registers)  Đường truyền (Bus)  Đồng hồ (Clock) TH Đ C 30 Thiết bị nhập TH Đ C 31 Thiết bị nhập TH Đ C 32 Thiết bị nhập TH Đ C 33 Thiết bị nhập TH Đ C 34 Thiết bị xuất TH Đ C 35 Thiết bị xuất TH Đ C 36 Bo mạch chủ TH Đ C 37 Bên trong thùng máy PC TH Đ C 38 Phần mềm Phần mềm Phần mềm hệ thống • Hệ điều hành (OS) • PM đi kèm thiết bị phần cứng (Driver) • Ví dụ: MSDOS, Linux, Windows… Phần mềm ứng dụng • Soạn thảo văn bản • Tính toán, phân tích • Đồ họa • Bảo mật • Trò chơi TH Đ C 39 Khái niệm - Thông tin - Dữ liệu Thông tin (information)  Khái niệm sử dụng thường ngày.  Thông qua báo chí, phim ảnh, giao tiếp... Dữ liệu (data)  Biểu diễn thông tin bằng các tín hiệu vật lý.  Không có ý nghĩa nếu chúng không được tổ chức và xử lý. Hệ thống thông tin (information system)  Hệ thống ghi nhận dữ liệu, xử lý nó để tạo thông tin có ý nghĩa hoặc dữ liệu mới. TH Đ C 40 Quá trình xử lý thông tin Xuất dữ liệu/ thông tin (Output) Nhập dữ liệu (Input) Xử lý (Processing) Lưu trữ (Storage) TH Đ C 41 Đơn vị đo thông tin Số học nhị phân sử dụng hai ký số 0 và 1. Bit (Binary Digit), ký hiệu b Đơn vị chứa thông tin nhỏ nhất. Các đơn vị đo thông tin lớn hơn: Tên gọi Ký hiệu Giá trị Byte B 8 bit KiloByte KB 210 B = 1024 Byte MegaByte MB 210 KB = 220 Byte GigaByte GB 210 MB = 230 Byte TeraByte TB 210 GB = 240 Byte PetaByte PB 210 TB = 250 Byte TH Đ C 42 Hệ đếm TH Đ C 43 Hệ đếm TH Đ C 44 Hệ đếm TH Đ C 45 Hệ đếm TH Đ C 46 Hệ đếm cơ số 2 TH Đ C 47 Hệ đếm cơ số 2 Các khái niệm cơ bản về máy tính TH Đ C 48 Hệ đếm cơ số 2 TH Đ C 49 Hệ đếm cơ số 2 TH Đ C 50 Hệ đếm cơ số 2 TH Đ C 51 Hệ đếm cơ số 2 Các khái niệm cơ bản về máy tính TH Đ C 52 Hệ đếm cơ số 2 TH Đ C 53 Hệ đếm cơ số 16 TH Đ C 54 Hệ đếm cơ số 8 TH Đ C 55 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm TH Đ C 56 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm Chuyển đổi từ cơ số b sang cơ số 10 TH Đ C 57 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm TH Đ C 58 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm Chuyển đổi từ cơ số 10 sang cơ số b TH Đ C 59 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm TH Đ C 60 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm Chuyển đổi từ cơ số 2 sang cơ số b TH Đ C 61 Chuyển đổi giá trị giữa các hệ đếm TH Đ C 62 Bài tập 1. Nêu vài nét lịch sử phát triển máy tính và phân loại máy tính điện tử. 2. Mô tả cấu tạo và chức năng CPU? 3. Phân biệt bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Kể tên và mô tả một số bộ nhớ ngoài mà bạn biết. 4. Kể tên và mô tả một số thiết bị nhập và thiết bị xuất mà bạn biết. TH Đ C 63 Bài tập 5. Thông tin là gì? Hãy vẽ mô hình và mô tả khái quát quá trình xử lý thông tin trong máy tính? 6. Đơn vị đo thông tin trong máy tính điện tử là gì? Kể tên một số đơn vị đo thông tin mà bạn biết. 7. Trình bày hệ đếm nhị phân, bát phân, thập phân, thập lục phân. TH Đ C 64 Bài tập 8. Đổi sang hệ thập phân a. 320316 b. 80.07A16 9. Đổi sang hệ thập lục phân a. 1940510 b. 1945510