TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN …–1670: Bàn tính...

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG

GV: Trần Thị Dung

BM. Công nghệ thông tin

Email: [email protected]

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TIN HỌC

[email protected] 1

mailto:[email protected]

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

[email protected] 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.

[email protected] 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).

[email protected] 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.

[email protected] 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

[email protected] 6

1.4. Cấu tạo chung của MTĐT

Mouse

Case

Optical Disk

Floppy disk

Key board

Monitor

Screen

[email protected] 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)

[email protected] 8

1

2

43

5

6

7


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

[email protected] 9


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.

[email protected] 10


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



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)



CPU không sử dụng kỹ thuật Pipelining

CPU sử dụng kỹ thuật Pipelining



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.


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)


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


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


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.


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


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


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


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


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


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.


1.7. Đại số logic

Mệnh đề logic

Biến logic

Hằng, biểu thức, hàm logic

Các toán tử logic

Mạch logic


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.


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.


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”


Toán tử logic

Là các phép toán với các mệnh đề, hằng, biến

logic.

Các toán tử cơ bản:

–NOT

–AND

–OR

–XOR


Toán tử “PHỦ ĐỊNH”

Ký hiệu: NOT

–NOT X

Gọi tên

–PHỦ ĐỊNH

Ví dụ

• – NOT (“2>3”) = TRUE


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


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


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


Thứ tự ưu tiên các phép toán

1. Dấu ngoặc ( )

2. NOT, dấu trừ (-)

3. *, /, DIV, MOD, AND

4. +, -, OR, XOR

5. =, <>, >, >=, <, <=


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


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


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


TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN …–1670: Bàn tính...

Documents

Transcript of TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN …–1670: Bàn tính...