Post on 14-Jul-2020
TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
GV: Trần Thị Dung
BM. Công nghệ thông tin
Email: ttdung@utc2.edu.vn
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TIN HỌC
ttdung@utc2.edu.vn 1
Nội dung
1. Khái niệm
2. Lịch sử phát triển của máy tính
3. Phân loại máy tính
4. Cấu tạo chung của MTĐT
5. Hệ đếm
6. Biểu diễn thông tin trong máy tính
7. Đại số logic
8. Bài tập
ttdung@utc2.edu.vn 2
1.1. Khái niệm
Tin học:
– Là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp,các quá trình xử lý thông tin một cách tự động trên các phươngtiện kỹ thuật (chủ yếu là máy tính điện tử).
Phần cứng (hardware)
– Là những thiết bị vật lý về mặt cơ khí, điện tử (như vi mạch, dây nối, bộ nhớ…v.v) cấu tạo lên máy tính.
– Phần cứng xử lý thông tin ở mức cơ bản nhất là mức tín hiệu nhị phân (0 | 1)
Phần mềm (software)
– Là các chương trình điều khiển hoạt động của phần cứngmáy vi tính.
– Phần mềm chỉ đạo việc xử lý dữ liệu.
ttdung@utc2.edu.vn 3
1.2. Lịch sử phát triển của máy tính
• Các thế hệ máy tính– 1945 – 1954, Thế hệ số 1 (first generation)
• Bóng đèn chân không (vacuum tube)
• Bìa đục lỗ• ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây.
– 1955-1964, Thế hệ số 2• Transitor
• Intel transitor processor– 1965-1974, Thế hệ số 3
• Mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC)
– 1975 - nay, Thế hệ 4
• LSI (Large Scale Integration), VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra LSI).
ttdung@utc2.edu.vn 4
1.2. Lịch sử phát triển của máy tính
Một số mốc lịch sử quan trọng
– Trước công nguyên: Bàn tính gảy ở Trung Quốc.
– 1642: Bàn tính cơ của Pascal (phép + và - ).
– 1670: Bàn tính cơ học của Leibniz (các phép tính thông dụng)
– 1842: Máy tính có thể lập trình được của Charles Babbage.
– 1890: Herman Hollerith thiết kế hệ thống có thể lưu thông tin trên bìa đục lỗ đọc
ra bằng tế bào quang điện, thành lập công ty IBM.
– 1946: Máy ENIAC của Mỹ giá 500.000$ với 18000 bóng đèn điện tử.
– 1958: Máy tính đầu tiên sử dụng công nghệ bóng bán dẫn transistor (IBM
7090).
– 1964: Máy tính đầu tiên sử dụng IC (IBM 360).
– 1976: Hãng DEC giới thiệu máy VAX 11/780.
– 1981: IBM giới thiệu máy vi tính PC.
ttdung@utc2.edu.vn 5
1.3. Phân loại máy tính
Microcomputer/Personal Computer (PC)
Minicomputer– Nhanh hơn PC 3-10 lần
Mainframe– Nhanh hơn PC 10-40 lần
Supercomputer– Nhanh hơn PC 50-1.500 lần
– Phục vụ nghiên cứu là chính
– VD:Earth Simulator (NEC,5104 CPUs, 35.600 GF).
Laptop Computer.Handheld Computer: Pocket PC,Palm,
Mobile devices.
PC Mini
Super Mainframe
LaptopHandheld
ttdung@utc2.edu.vn 6
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT
Mouse
Case
Optical Disk
Floppy disk
Key board
Monitor
Screen
ttdung@utc2.edu.vn 7
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
CPU (1)
Bộ nhớ RAM (2)
Card mở rộng
– Sound Card (3)
– Modem Card (4)
– Video Card (5)
– NIC (6)Cổng
kết nốingoại vi(7)
ttdung@utc2.edu.vn 8
1
2
43
5
6
7
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Khe cắm
RAM
Khe cắm Card
mở rộng
Đế cắm
CPU
Khe cắm cáp dữ liệu
Cổng ngoại vi chuột, bàn
phím
Cổng ngoại
vi nối tiếp
Jack cắm
màn hình
Lá tản
nhiệt
ttdung@utc2.edu.vn 9
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Bộ xử lý trung tâm (CPU)
– Đơn vị điều khiển (CU – Control Unit)
– Bộ số học & Logic (ALU – Arithmetic Logic Unit)
– Bộ nhớ (Memory)
Input Devices (các thiết bị vào)
– Keyboard, Mouse, Scanner, Microphone…v.v.
Output Devices (các thiết bị ra)
– Monitor, Printer, Speaker, Projector….v.v.
ttdung@utc2.edu.vn 10
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
CPU – Central Processing Unit
– Control Unit : Thực hiện 4 thao tác cơ bản.
• Fetch: Nạp chỉ thị (Instruction) hoặc dữ liệu từ bộ nhớ.
• Decode: Giải mã chỉ thị thành lệnh.
• Execute: Thực thi lệnh.
• Store: Lưu kết quả của lệnh vừa thực thi vào bộ nhớ.
– Arithmetic Logic Unit
• Phép toán số học: + - x ÷
• Phép toán so sánh: < > =
• Phép toán luận lý: and, or, not
ttdung@utc2.edu.vn 11
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Chu kỳ máy (Machine Cycle)
– Instruction time: (1) và (2)
– Execution time: (3) và (4)
Cách tính tốc độ CPU
– Tốc độ của CPU được tính bằng
số triệu lệnh xử lý được trong 1
giây
– Đơn vị đo tốc độ CPU là MIPS
(Millions of Instructions Per
Second)
ttdung@utc2.edu.vn 12
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
CPU không sử dụng kỹ thuật Pipelining
CPU sử dụng kỹ thuật Pipelining
ttdung@utc2.edu.vn 13
1.4. Cấu tạo chung của MTĐT (tt)
Đồng hồ hệ thống (System Clock)
– Đồng bộ mọi hoạt động của máy tính
– Mỗi tick là một chu kỳ đồng hồ
– Đơn vị tính = Herzt (Hz)
1 MHz (Mega Herzt) = 1 triệu tick đồng hồ hệ thống.
1 GHz (Giga Herzt) = 1 tỉ tick đồng hồ hệ thống.
ttdung@utc2.edu.vn 14
1.5. Các hệ đếm
• Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu (các chữ số cơ bản) để biểu diễncác số và xác định giá trị của các biểu diễn số.
• Ví dụ:
• Hệ thập phân (cơ số 10, decimal)
• Hệ nhị phân (cơ số 2, binary)
• Hệ bát phân (cơ số 8, octal)
• Hệ thập lục phân (cơ số 16, hexadecimal)
ttdung@utc2.edu.vn 15
1.5. Chuyển từ cơ số 2 sang cơ số 10
(anan-1…a0)2 = an.2n + an-1.2n-1 +…+ a0.20
Ví dụ:
• 0B = 0; 10B = 2
• 1001B = 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 9
ttdung@utc2.edu.vn 16
1.5. Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2
D = số cần chuyển
Chia D (chia nguyên) liên tục cho 2
cho tới khi kết quả phép chia = 0.
Lấy phần dư các lần chia viết theo
thứ tự ngược lại.
• Kết quả: 1011
ttdung@utc2.edu.vn 17
1.5. Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2 (tt)
Phần nguyên
– Chia liên tiếp cho 2.
– Viết phần dư theo chiều ngược lại.
Phần thập phân
– X = phần thập phân.
– Nhân X với 2 → kết quả:
• Phần nguyên (0,1)
• Phần thập phân
– Lặp lại từ bước đầu, đến khi muốn
dừng hoặc kết quả=0.
– Viết các phần nguyên theo đúng
thứ tự được kết quả.
ttdung@utc2.edu.vn 18
1.5. Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 10
Từ hệ 10 → hệ 16
–Thực hiện chia liên tiếp cho 16.
–Lấy phần dư viết ngược lại.
Từ hệ 16 → hệ 10
• (anan-1…a0)H= an.16n + an-1.16n-1 +…+ a0.160
ttdung@utc2.edu.vn 19
1.5. Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 2
Một chữ số hệ 16
tương đương 4 BIT
của hệ Nhị phân
– 1H = 0001B
– FH = 1111B
Xem bảng chuyển đổi các hệ
ttdung@utc2.edu.vn 20
1.5. Đổi hệ 16 sang hệ 2
• Căn cứ vào bảng chuyển đổi, thay thế 1 chữsố của số hệ 16 bằng 4 bit nhị phân.
Ví dụ:
– CH = 1100B
– 7H = 0111B
→ C7H = 1100 0 111B
ttdung@utc2.edu.vn 21
1.5. Đổi hệ 2 sang hệ 16
Nhóm 4 bit một từ phải sang trái rồi căn cứ
vào bảng chuyển đổi, thay thế bằng chữ số
tương ứng trong hệ 16.
Ví dụ:
1111100B
= 0111 1100B
= 7CH
ttdung@utc2.edu.vn 22
1.6. Thông tin – Biểu diễn và xử lýthông tin
Thông tin (Information):
– Là một khái niệm trừu tượng, bao gồm những dữ kiện về đốitượng tại một thời điểm cụ thể. Thông tin giúp con người nhậnbiết, hiểu và có sự đánh giá của bản thân về đối tượng.
Dữ liệu (Data):
– Là Thông tin đã được mã hoá theo một quy tắc nào đó. Máy tínhchỉ xử lý được dữ liệu đã mã hoá ở dạng nhị phân (các bit 0, 1).
– Đơn vị đo dữ liệu:• Bit • Byte: 1 Byte=8 Bits• KB: 1 KB= 1024 Bytes• MB: 1 MB= 1024 KB• GB: 1GB= 1024 MB• TB: 1MB= 1024 GB• PB: 1PB = 1024 TB
ttdung@utc2.edu.vn 23
1.6. Thông tin – Biểu diễn và xử lýthông tin (tt)
Mã hoá thông tin trong máy tính
– Muốn máy tính lưu trữ, xử lý được thông tin, thông tin phảiđược biến đổi thành các tín hiệu điện, các tín hiệu điện nàytương ứng với 2 trạng thái 0 và 1 (đóng mạch/hở mạch). Cácbiến đổi như vậy gọi là mã hoá thông tin.
– Mã hóa thông tin ở dạng văn bản đơn giản (các ký tự) người tadùng bảng mã ASCII gồm 256 (= 28) ký tự đánh số từ 0 – 255.Mỗi ký tự theo bảng mã ASCII tương ứng với 1 Byte trong bộnhớ máy tính.
– Trong bộ mã Unicode người ta dùng 2 hoặc 3 byte để mã hoá 1ký tự
→ Bộ mã Unicode có thể biểu được các ký tự của mọi ngônngữ trên thế giới.
ttdung@utc2.edu.vn 24
1.7. Đại số logic
Mệnh đề logic
Biến logic
Hằng, biểu thức, hàm logic
Các toán tử logic
Mạch logic
ttdung@utc2.edu.vn 25
Mệnh đề logic
Khẳng định hay phủ định một sự kiện hay
vấn đề.
Chỉ đúng hoặc sai–Đúng ~ TRUE (1)
–Sai ~ FALSE (0)
Ví dụ–“Con voi to nặng hơn con kiến bé” là mệnh đề
đúng.
–“Rửa bát đi!” không phải mệnh đề.
–“Hổ là động vật ăn cỏ” là mệnh đề sai.
ttdung@utc2.edu.vn 26
Biến logic
Là biến đại diện cho đại lượng logic.
Chỉ có thể nhận một trong hai giá trị:
–Đúng (TRUE), hoặc
–Sai (FALSE)
VD 1: X = “M là số âm.”
–Khi M là số âm: X = TRUE
–Ngược lại, X = FALSE
VD2: Y=“Hôm nay trời đẹp.”
–Giá trị của Y thay đổi theo ngày.
ttdung@utc2.edu.vn 27
Hằng, biểu thức và hàm logic
Hằng logic
–Có giá trị xác định
–Giá trị đó là TRUE hoặc FALSE
–Ví dụ: “2>3” là một hằng logic nhận giá trị FALSE
Biểu thức, hàm logic
–Sự kết hợp của hằng, biến và toán tử
–Toán tử: và, hoặc, …
• – Ví dụ: “m≥3” và “m≤5”
ttdung@utc2.edu.vn 28
Toán tử logic
Là các phép toán với các mệnh đề, hằng, biến
logic.
Các toán tử cơ bản:
–NOT
–AND
–OR
–XOR
ttdung@utc2.edu.vn 29
Toán tử “PHỦ ĐỊNH”
Ký hiệu: NOT
–NOT X
Gọi tên
–PHỦ ĐỊNH
Ví dụ
• – NOT (“2>3”) = TRUE
ttdung@utc2.edu.vn 30
Toán tử “VÀ”
Ký hiệu: AND
– X AND Y
Gọi tên
– VÀ
– HỘI
X AND Y chỉ đúng khi cả X và Y cùng đúng.
Ví dụ– “2>3” AND “3=4-1” nhận giá trị
FALSE
ttdung@utc2.edu.vn 31
Toán tử “HOẶC”
Ký hiệu: OR
– X OR Y
Gọi tên
– HOẶC
– TUYỂN
X OR Y chỉ sai khi cả X và Y cùngsai.
Ví dụ– “2>3” OR TRUE nhận giá trị
TRUE
ttdung@utc2.edu.vn 32
Toán tử “HOẶC LOẠI TRỪ”
Ký hiệu: XOR
– X XOR Y
X OR Y sai khi X = Y
Ví dụ
– “2>3” XOR TRUE nhận giá trị TRUE
– FALSE XOR “2>3” nhận giá trị FALSE
ttdung@utc2.edu.vn 33
Thứ tự ưu tiên các phép toán
1. Dấu ngoặc ( )
2. NOT, dấu trừ (-)
3. *, /, DIV, MOD, AND
4. +, -, OR, XOR
5. =, <>, >, >=, <, <=
ttdung@utc2.edu.vn 34
Mạch logic
Mạch điện tử– Tín hiệu điện
– TRUE: hiệu điện thế ≥ mức
Đầu vào– Hằng, biến logic
Đầu ra– Kết quả phép toán, hàm
Các mạch cơ bản– NOT
– AND
– OR
– XOR
ttdung@utc2.edu.vn 35
1.8. Bài tập
Diễn giải vì sao có những kết quả chuyển đổi dưới
đây:
11910 → 011101112 → 77h
23110 → 111001112 → E7h
9910 → 011000112 → 63h
21310 → 110101012 → D5h
16810 → 101010002 → A8h
17310 → 101011012 → ADh
13710 → 100010012 → 89h
ttdung@utc2.edu.vn 36
1.8. Bài tập (tt)
Hãy đổi các số sau sang hệ nhị phân và hệ hex
• 245.687510
• 321.123510
• 426.37510
Hãy đổi các số sau sang hệ thập phân
• 216.3516
• A2.616
• 4F6A.1E16
• 101110110.1010112
ttdung@utc2.edu.vn 37