Bài giảng Tin học căn bản - Chương 1: Tổng quan về máy tính

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH GV: Lê Nhật Tùng Bộ môn: Công nghệ Phần mềm 1 Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 2 Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 3 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học  Tin học là ngành khoa học nghiên cứu về cấu trúc, tính chất và các quá trình xử lý thông tin một cách tự động dựa trên các phương tiện kỹ thuật. 4 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học  Nền tảng của Tin học là: Toán học + Vật lý  Đặc trưng: truyền và xử lý thông tin tự động  Phương tiện kỹ thuật (PTKT): máy tính điện tử,..  PTKT vừa là công cụ vừa là đối tượng nghiên cứu. 5 1.1 Đối tượng nghiên cứu của Tin học 6 Tin học Kỹ thuật chế tạo máy tính Mạng máy tính Đảm báo toán học cho máy tính Kỹ thuật lập trình Thuật toán và độ phúc tạp Cơ sở dữ liệu Trí tuệ nhân tạo Một số ngành khác Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 7 1.2 Thông tin và xử lý thông tin  Thông tin: sự thông báo, cắt nghĩa  Lưu trữ: báo, sách, băng ghi âm, đĩa từ, .  Thông tin đối tượng: tập hợp các dữ kiện về đối tượng đó 8 Đơn xin việc Họ tên: Dương Quá Ngoại ngữ: Anh văn C Trình độ: Đại học 1.2 Thông tin và xử lý thông tin  Khi tiếp nhận được thông tin, con người thường phải xử lý nó để tạo ra những thông tin mới, có ích hơn, từ đó có những phản ứng nhất định  Thông tin có thể được phát sinh, được lưu trữ, được truyền, được tìm kiếm, được sao chép, được xử lý, nhân bản. Thông tin cũng có thể biến dạng, sai lệch hoặc bị phá hủy 9 Nhận thông tin Xử lý Đưa ra thông tin mới Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 10 1.3 Lịch sử máy tính  Những máy tính toán đầu tiên: que tính, các hình thù đất sét, bàn tính la mã. 11 Bàn tính La mã (240 TCN) Bàn tính Trung Quốc 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 0  1642: Bailse Pascal chế tạo máy Pascaline thực hiện được 2 phép tính cộng (+) và trừ (-). 12 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 0 (tt)  1671: Gottfried Leibniz chế tạo máy Stepped Reckone thực hiện được 4 phép tính công, trừ, nhân, chia 13 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 0 (tt)  1842: Charles Babbage chế tạo máy tính toán sai phân và máy tính có khả năng xử lý tự động, có khả năng lập trình được 14 Một phần của máy tính sai phân đầu tiên Ai là lập trình viên đầu tiên ???  Ada Lovelace 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 1 (1946-1955)  Dùng bòng điện tử chân không, tiêu thụ năng lượng rất lớn. Kích thước máy rất lớn, tốc độ sử lý lại rất chậm chỉ đạt khoảng vài ngàn phép tính trên giây. 15 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 2 (1955-1965)  Các bóng điện tử đã được thay bằng các bóng làm bằng chất bán dẫn nên năng lượng tiêu thụ giảm, kích thước nhỏ hơn nhưng vẫn rất lớn ( 50 m vuông ), tốc độ xử lý đạt khoảng vài chục ngàn phép tính trên giây. 16 SAGE 1954 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 3 (1965-1980)  Thời gian này đánh dấu sự ra đời và phát triển của công nghệ vi mạch tích hợp IC. Máy có kích thước nhỏ gọn hơn và tiêu thụ năng lượng ít hơn, tốc độ xử lý đạt khoảng vài trăm ngàn phép tính trên giây. 17 1.3 Lịch sử máy tính  Máy tính thế hệ số 4 (Sau năm 1981)  Thời gian này đánh dấu sự ra đời và phát triển của công nghệ dùng máy tích hợp cỡ lớn VLSL 18 1.3 Lịch sử máy tính  Luật Moore  Gordon Moore - người đồng sáng lập Intel  Số transistors trên chip sẽ gấp đôi sau 18 tháng  Giá thành của chip hầu như không thay đổi  Mật độ cao hơn, do vậy đường dẫn ngắn hơn  Kích thước nhỏ hơn dẫn tới độ phức tạp tăng lên  Điện năng tiêu thụ ít hơn  Hệ thống có ít các chip liên kết với nhau, do đó tăng độ tin cậy 19 Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 20 1.4 Phân loại máy tính 21 Phân loại vật lý Máy vi tính (Microcomputer) Máy tính nhỏ (Minicomputer) Máy tính lớn (Mainframe Computer) Siêu máy tính (Supercomputer) 1.4 Phân loại máy tính 22 Phân loại theo mục đích sử dụng Máy tính để bàn (Desktop Computers) Máy chủ (Servers) Máy tính nhúng (Embedded Computers) 1.4 Phân loại máy tính  Máy tính cá nhân (PC) 23 • Là loại máy tính phổ biến nhất • Các loại máy tính để bàn – Máy tính cá nhân (Personal Computer – PC) – Máy tính trạm làm việc (Workstation Computer) • 1981: IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử dụng bộ xử lý Intel 8088 • 1984: Apple đưa ra máy tính Macintosh sử dụng bộ xử lý Motorola 68000 • Giá thành: 300USD đến 10.000USD 1.4 Phân loại máy tính  Máy chủ (Server) 24 • Thực chất là máy phục vụ • Dùng trong mạng theo mô hình Client/Server (Khách hàng/Người phục vụ) • Tốc độ và hiệu năng tính toán cao • Dung lượng bộ nhớ lớn • Độ tin cậy cao • Giá thành: hàng chục nghìn đến hàng chục triệu USD. 1.4 Phân loại máy tính  Máy tính nhúng (Embedded Computer) 25 • Được đặt trong thiết bị khác để điều khiển thiết bị đó làm việc • Được thiết kế chuyên dụng – Ví dụ: . Điện thoại di động . Bộđiều khiển trong máy giặt, điều hoà nhiệt độ – Router -bộ định tuyến trên mạng • Giá thành: Vài USD đến hàng trăm nghìn USD. Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 26 1.5 Cấu trúc máy tính 27 1.5 Cấu trúc máy tính 28 Các thành phần của máy tính Input Device (thiết bị nhập) + Keyboard (bàn phím) + Mouse (chuột) + Scanner (máy quét) + Camera (máy quay) + Microphone + ....... Central Processing Unit (CPU - Bộ xử lý trung tâm) ALU(Arithmetic logic unit) - Đơn vị tính toán CU(Control Unit) - Đơn vị điều khiển Các thanh ghi Bộ nhớ trong (RAM + ROM) Output Device (thiết bị xuất) + Monitor (màn hình) + Printer (máy in) + Speaker (loa) + Projector (máy chiếu) + .... Bộ nhớ ngoài (đĩa CD/DVD, băng từ, Flash disk) 1.5 Cấu trúc máy tính 29 1.5 Cấu trúc máy tính 30  Bộ xử lý trung tâm CPU : CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính. Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình vi tính và dữ kiện.  Hai thành phần chính: ALU + CU  Đơn vị đo tốc độ: Hezt (Hz) 1.5 Cấu trúc máy tính 31  Bo mạch chủ: là trung gian giao tiếp giữa các thiết bị với nhau. Có rất nhiều các thiết bị gắn trên bo mạch chủ theo cách trực tiếp có mặt trên nó hay thông qua các kết nối cắm vào hoặc dây dẫn liên kết. 1.5 Cấu trúc máy tính 32  Bộ nhớ trong:  RAM (Random Access Memory): bộ nhớ có thể ghi vào đọc dữ liệu, bị xóa khi mất nguồn điện.  ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chỉ đọc, khi mất điện dữ liệu vẫn tồn tại, dùng để lưu các chương trình cơ sở của máy tính. 1.5 Cấu trúc máy tính 33  Bộ nhớ ngoài:  Hard disk: đĩa cứng  Optical disk: đĩa quang  Flopy disk: đĩa mềm  Flash disk (USB)  Ổ đĩa mềm 1.5 Cấu trúc máy tính 34  Bộ nhớ ngoài: Ổ đĩa cứng Đĩa quang và nguyên lý đọc 1.5 Cấu trúc máy tính 35  Thiết bị nhập: Bàn phím máy tính 1.5 Cấu trúc máy tính 36  Thiết bị nhập (tt): Mouse Camera Máy quét mã vạch 1.5 Cấu trúc máy tính 37  Thiết bị xuất: Projector Monitor Máy in Speaker Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 38 1.6 Hệ đếm - Khái niệm hệ đếm  Hệ đếm:  Tập các ký hiệu và tập các quy tắc xác định dùng để biểu diễn và tính giá trị các số.  Biểu diễn độ lớn của một đại lượng. 39 Hệ đếm la mã trên một chiếc đồng hồ 1.6 Hệ đếm - Khái niệm hệ đếm  Cơ số:  Số lượng ký hiệu mà hệ đếm đó cho phép sử dụng khi biểu diễn giá trị.  Hệ đếm cơ số a  có a ký hiệu.  Giá trị của số chuyển về cơ số 10:  xnxn-1xn-2 ....x1x0= xn*a n + xn-1*a n-1 + .. + x1*a 1 + x0*a 0  Ví dụ:  Hệ đếm số cơ số 10:  Có 10 ký hiệu: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9  Một số trong hệ cơ số 10: 762512123312  234 = 2*102 + 3*101 + 4*100 = 200 + 30 +4 40 1.6 Hệ đếm - Khái niệm hệ đếm  Một số hệ đếm cơ bản:  Hệ đếm La mã: I=1, V=5, X=10, D= 500, M=1000  Hệ đếm thập phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9  Hệ đếm nhị phân: 0,1  Hệ đếm bát phân: 0,1,2,3,4,5,6,7  Hệ đếm thập lục phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15 41 1.6 Hệ đếm - Khái niệm hệ đếm  Biểu diễn thông tin trong máy tính  Thông tin máy tính được biểu diễn thông qua những tín hiệu điện: có hoặc không có điện.  Hệ đếm tương ứng được sử dụng  Hệ đếm cơ số 2 42 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2  Sử dụng 2 ký hiệu: 0 và 1  Số nhị phân: BIT (BInary degiT)  Biểu diễn các thông tin trong máy:  Đóng mở công tắt.  Có điện hoặc không có điện.  Ký hiệu: XB hoặc X2 43 Ví dụ: 1001B 1010112 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2  Chuyển từ hệ cơ số 2 sang hệ 10  Công thức: 44 Số có n chữ số (an-1an-2.a1a0)B = an-1.2 n-1 + an-2.2 n-2 + + a1.2 1 + a0.2 0 Ví dụ: 101010B = 1.2 5 + 0.24 + 1.23 + 0.22+ 1.21 + 0.20 = 32 + 0 + 8 + 0 + 2 + 0 = 42 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2  Chuyển từ hệ cơ số 10 sang hệ 2  Quy tắc: 45 - Số cần chuyển: A - Chia A liên tiếp cho 2 cho đến khi phần nguyên bằng 0 - Mỗi lần chi ta ghi chú số dư của phép chia đó, kết thúc phép chia ta viết các số dư ngược lại để có số nhị phân Ví dụ: 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2  Sử dụng 2 ký hiệu: 0 và 1  Số nhị phân: BIT (BInary degiT)  Biểu diễn các thông tin trong máy:  Đóng mở công tắt.  Có điện hoặc không có điện.  Ký hiệu: XB hoặc X2 46 Ví dụ: 1001B 1010112 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2  Biểu diễn số thực trong hệ nhị phân 13.37510 = X2 ? 47  Cách chuyển đổi: - Phân tích số thực thành 2 phần: X+ và X- - Phần X+ ta chuyển đổi giống như chuyển số nguyên sang nhị phân. - Phần X- ta thực hiện như sau: - Nhân X- với 2: - Kết quả phần nguyên: 0 hoặc 1 - Kết quả phần thập phân - Lặp lại bước trên cho đến khi phần thập phân bằng 0 hoặc một sai số có thể chấp nhận được. - Viết kết quả đúng thứ tự (đầu đến cuối) các số ở phần nguyên  Biểu diễn số thực trong hệ nhị phân 13.37510 = X2 ? 48 X+ =13 X- = 0.375 13 = 11012 0.375 = .0112 13.375 = 1101.0112 *2 Kết quả Phần nguyên Phần thập phân 0.375 *2 0.75 0 0.75 0.75 *2 1.5 1 0.5 0.5 *2 1.0 1 0 Dừng lại 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2 – phép toán  Phép cộng:  Cộng có nhớ các con số cùng vị trí từ phải sang trái. 49 Bảng cộng A B Tổng Nhớ 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 + 1011 1111 11010 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2 – phép trừ  Số âm:  Để biểu diễn số âm trong hệ nhị phân ta dùng định nghĩa số “bù 2”  Số bù 1: Đảo tất cả các bit của một số nhị phân ta được số bù 1 của nó.  Số bù 2: lấy số bù 1 cộng cho 1. 50 Ví dụ: B = 1001 Bù 1 = 0110 Bù 2 = 0111 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2 – phép nhân 51 1.6 Hệ đếm - Hệ đếm cơ số 2 – phép nhân 52 Nội dung 1. Đối tượng nghiên cứu của tin học 2. Thông tin và xử lý thông tin 3. Lịch sử phát triển máy tính 4. Phân loại máy tính 5. Cấu trúc máy tính 6. Hệ đếm 7. Hệ điều hành 53 1.7 Hệ điều hành  Giới thiệu Hệ điều hành  Hệ điều hành MS-DOS  Hệ điều hành Windows  Hệ điều hành mã nguồn mở  Bài tập 54 1.7.1 Giới thiệu Hệ điều hành  Hệ điều hành là một phần mềm chạy trên máy tính, dùng để điều hành, quản lý các thiết bị phần cứng và các tài nguyên phần mềm trên máy tính. 55 1.7.1 Giới thiệu Hệ điều hành  Hệ điều hành đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp giữa người sử dụng và phần cứng máy tính, cung cấp một môi trường cho phép người sử dụng phát triển và thực hiện các ứng dụng của họ một cách dễ dàng. 56 1.7.2 Chức năng, nhiệm vụ của Hệ điều hành  Chức năng  Quản lý chia sẽ tài nguyên máy tính  Giả lập máy tính mở rộng  Nhiệm vụ chính  Điều khiển trực tiếp phần cứng  Thực hiện đọc/ghi, quản lý tập tin  Cung ứng một hệ thống giao diện sơ khai cho các ứng dụng  Cung ứng một hệ thống lệnh cơ bản để điều hành máy (system command)  cũng cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các phần mềm ứng dụng 57 1.7.3 Phân loại Hệ điều hành  Dưới góc độ loại máy tính  Hệ điều hành dành cho máy MainFrame  Hệ điều hành dành cho máy Server  Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU  Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC)  Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng)  Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt  Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 58 1.7.3 Phân loại Hệ điều hành  Dưới góc chương trình được sử dụng  Hệ điều hành đơn nhiệm một người dùng  Hệ điều hành đa nhiệm một người dùng  Hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng  Dưới góc độ người dùng  Một người dùng  Nhiều người dùng o Mạng ngang hàng o Mạng có máy chủ: LAN, WAN, ... 59 1.7.3 Phân loại Hệ điều hành  Dưới góc độ hình thức xử lý  Hệ thống xử lý theo lô  Hệ thống xử lý theo lô đa chương  Hệ thống chia sẻ thời gian  Hệ thống song song  Hệ thống phân tán  Hệ thống xử lý thời gian thực 60 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS  Có giao diện dòng lệnh (command-line interface)  MS-DOS phổ biến trong suốt thập niên 1980, và đầu thập niên 1990, cho đến khi Windows 95 ra đời. 61 Hệ điều hành đĩa từ (Microsoft Disk Operating System, gọi tắt là MS-DOS) là hệ điều hành của hãng phần mềm Microsoft. 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS  Các khái niệm cơ bản trong DOS  Tệp tin (File)  Thư mục (Directory)  Ổ đĩa (Drive)  Đường dẫn (Path)  Lệnh (Command) 62 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS  Tệp tin (File)  Là tập hợp các thông tin được tổ chức lưu trữ thành một đơn vị độc lập.  Có hai loại tệp tin là:  Tệp tin dữ liệu.  Tệp tin chương trình.  Các đặt tên tệp tin:  Gồm 2 phần: phần tên và phần mở rộng, được phân cách bằng dấu chấm.  Trong DOS không được đặt tên quá 8 ký tự.  Không chứa dấu cách và các ký tự đặc biệt.  Ví dụ: hinhanh.jpg , baocao.doc, root.txt 63 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS  Thư mục (Directory)  Là tệp tin đặc biệt không chứa các byte thông tin cụ thể mà chứa các tệp tin hoặc thư mục con cho phép người dùng có thể tổ chức lưu trữ tệp tin dễ dàng.  Quy ước của DOS:  Tên của thư mục được viết hoa toàn bộ.  Không có phần mở rộng.  Ví dụ: HOCKYI BAITAP DETHI 64 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS Ổ đĩa (Drive)  Là một phân vùng trên thiết bị lưu trữ. DOS sử dụng các chữ cái để đặt tên gán cho mỗi ổ đĩa.  Quy ước dùng dấu “:” phía sau ký tự mọi ổ đĩa.  Ví dụ: Ổ đĩa A A:\\ Ổ đĩa C C:\\ Ổ đĩa D D:\\ 65 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS Đường dẫn (Path)  Là một dãy các thư mục hoặc tệp tin được phân các với nhau bởi dấu “\”  Dùng để truy cập đến một thư mục hay một tệp tin  Ví dụ: C:\Windows\System32\ D:\BAITAP\Thuchanh.doc 66 1.7.4 Hệ điều hành MS-DOS  Các câu lệnh trong MS-DOS  Là một chỉ thị do người dùng nhập từ bàn phím  Cú pháp: 67 Lệnh Chức năng Cú pháp MD Tạo thư mục mới MD [đường dẫn] RD Xóa thư mục rỗng RD [đường dẫn] CD Chuyển thư mục hiện hành CD [đường dẫn] DIR Xem nội dung thư mục DIR [đường dẫn] [/p] DEL Xóa tệp tin DEL [đường dẫn] REN Đổi tên tệp tin REN [đường dẫn] COPY Sao chép tệp tin COPY 1.7.5 Hệ điều hành Windows  Giới thiệu  Microsoft Windows là tên của các dòng phần mềm hệ điều hành độc quyền của hãng Microsoft.  Ra đời tháng 11 năm 1985.  Có giao diện đồ họa 68 1.7.5 Hệ điều hành Windows Đặc tính  Một hệ điều hành đa nhiệm (multi tasking).  Có các biểu tượng (icon).  Một trình tổng hợp của những trình ứng dụng, như trình thảo văn bản, trình đồ họa và các ứng dụng hữu ích như lịch, đồng hồ, máy tính, bản tính, phần mềm lướt mạng, soạn thảo văn bản, trò chơi. 69 1.7.5 Hệ điều hành Windows  Giao diện 70 1.7.5 Hệ điều hành Windows  Nền (Dekstop)  Nền đặt các biểu tượng.  Khi nhấp chuột lên một biểu tượng bất kỳ này, người dùng sẽ chạy được một ứng dụng mặc định gán cho biểu tượng ấy. 71 1.7.5 Hệ điều hành Windows  Nút khởi động (Sart Button)  Settings: chỉnh sửa các thay đổi của các thiết bị hoặc phần mềm được đặt vào máy.  Network Connection: thiết lập hệ thống mạng  Printer and Fax: thiết lập cấu hình cho máy in và máy fax  Programs: bao gồm những trình ứng dụng Văn bản (Documents) gồm các văn kiện người dùng đã lưu (hình ảnh, văn thơ, nhạc ..) 72 Bài tập chương I 73 1. Chuyển các số thập phân sau sang số nhị phân • 121 • 789 • 1050 • 4 số cuối của mã số sinh viên 2. Chuyển các số nhị phân sang sang hệ thập phân • 101 • 101011 • 101011111 • 111011101111 3. Thực hiện các phép toán nhị phân sau • 101 + 10101 • 1011 – 101 • 10111 * 11 • 1101101 / 111