Bài giảng Nhập môn tin học - Chương 2 Tổ chức máy vi tính
Sự phức tạp của phần mềm
Phần mềm có lỗi do:
• Sự phức tạp của vấn đề
• Trung bình: 25 lỗi(bug)/1000 dòng chương trình
Có các vấn đề không có giải thuật
Có các giải thuật với thời gian thực thi quá lớn
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Nhập môn tin học - Chương 2 Tổ chức máy vi tính, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
NHẬP MÔN TIN HỌC
Chương 2
TỔ CHỨC MÁY VI TÍNH
2Nội dung chương 2
I. Cấu trúc máy vi tính
II. Hoạt ñộng máy vi tính
III.Một số thiết bị xuất nhập
IV.Các khái niệm cơ bản về phần mềm
3I. Cấu trúc máy vi tính
1. Cấu trúc vật lý
2. Cấu trúc luận lý
41. Cấu trúc vật lý
• System Unit:
ðơn vị hệ
thống (CPU)
• Monitor:
màn hình
• Keyboard:
bàn phím
• Mouse: chuột
• Speakers: loa
5Các ñầu nối (connectors)
6Bên trong system unit
7Ví dụ: mainboard
8Sơ ñồ khối Intel Chipset 945G
9Các loại CPU Intel
10
Một số loại CPU Core 2 Duo
11
Một số loại CPU Pentium D
12
Các ñơn vị bộ nhớ
Viết tắt: B , KB, MB, GB, TB
13
2. Cấu trúc luận lý
1 CPU hay nhiều CPU
(SMP, Symmetric MultiProcessor)
Bộ nhớ
Các thiết bị I/O
• Mạch ñiều khiển (Controller)
• Thiết bị (Device)
Các loại bus
14
Cấu trúc tiêu biểu máy vi tính
15
Cấu trúc tiêu biểu máy vi tính
16
PCI bus
Do Intel thiết kế, ñộc lập với CPU
Băng thông rộng
Hỗ trợ Plug-and-Play
(thiết lập cấu hình tự ñộng)
PCI 1.0, 2.0, 2.1, 2.2
17
PCI bus (tt)
Bus dữ liệu: 32 bit, 64 bit
Xung nhịp: 33 MHz, 66 MHz
Băng thông (bandwidth) ~ 133MB/sec
~ 528MB/sec
18
PCI Express bus
Phát triển kiến trúc PCI
tương thích với PCI
Băng thông rộng
Bắt ñầu từ 200 MB/sec, có thể x2, ..,x32
Hỗ trợ tốt hơn cho truyền thông,
ña phương tiện (audio, video)
Thêm bớt thiết bị khi máy hoạt ñộng
(Hot plugging)
19
USB (Universal Serial Bus)
Kết nối các thiết bị ñặt ngoài (external)
ðặc ñiểm:
• Thống nhất ñầu nối
• Cấp nguồn
• Thêm bớt khi máy hoạt ñộng (Hot-plugging)
• Tự ñộng thiết lập cấu hình (Plug-and-Play)
Tốc ñộ: 12 Mbps(1.0), 450 Mbps(2.0)
7 thiết bị, có thể ñến 127 thiết bị với Hub
20
Các tài nguyên hệ thống (phần cứng)
I/O address
ðịa chỉ I/O
IRQ i (Interrupt ReQuest)
Yêu cầu ngắt
DMA channel
Kênh DMA
21
II. Hoạt ñộng máy vi tính
1. Quá trình khởi ñộng
2. Thực thi chương trình ứng dụng
3. Xử lý lỗi
22
Hệ thống máy tính với phần cứng, phần mềm
23
1. Quá trình khởi ñộng
Power Supply – Nguồn cấp ñiện
ROM BIOS
trên mainboard
ROM extensions – ROM mở rộng
Ví dụ: ROM trên card màn hình,
Boot Drive – ðĩa khởi ñộng
Boot record – Mẩu tin khởi ñộng
Operating system – Hệ ñiều hành
24
2. Thực thi chương trình ứng dụng
Giả sử hệ ñiều hành ñang hoạt ñộng
User yêu cầu thực thi một chương trình
• Click trên icon; chọn menu; dòng lệnh
Hệ ñiều hành xác ñịnh vị trí chương trình (và
dữ liệu) trên thiết bị nhớ ngoài
Hệ ñiều hành tìm khoảng trống phù hợp trên
bộ nhớ
Hệ ñiều hành nạp chương trình vào bộ nhớ
• Chương trình trên ñĩa không thay ñổi, trên bộ nhớ
chỉ là bản sao
25
Thực thi chương trình ứng dụng (tt)
Hệ ñiều hành cung cấp các tài nguyên hệ
thống cho chương trình
Hệ ñiều hành khởi ñộng (cho thực thi)
chương trình
• Khi chương trình ñược thực thi, hệ ñiều
hành hoạt ñộng bên dưới (background) ñể
cung cấp tài nguyên, thực hiện xuất nhập
Khi chương trình kết thúc thì có ñược ghi
trở lại bộ nhớ ngoài?
26
3. Xử lý lỗi
Máy tính không sử dụng ñược khi:
Các thành phần có lỗi
không hoạt ñộng bình thường
Cấu hình hệ thống không ñáp ứng ñược
yêu cầu của phần mềm
• Theo system requirements
Có hệ thống mới với các tính chất tốt hơn
thay thế
27
Xử lý lỗi phần cứng
1) Xác ñịnh lỗi
2) Thu thập dữ liệu
3) Chọn giải pháp
4) Thực hiện giải pháp
5) Nếu vấn ñề chưa ñược giải quyết thì lặp
lại các bước từ 1 ñến 4
6) Nếu vấn ñề ñã ñược giải quyết thì ghi
nhận lại (văn bản) lỗi và cách giải quyết
28
Xử lý lỗi phần mềm
Thu thập thông tin từ end-user:
• ðã sử dụng chương trình nào?
• ðã thực hiện thao tác gì?
• Có cài ñặt (install) thêm hay gỡ bỏ
(uninstall) phần cứng, phần mềm?
Lập lại các triệu chứng của lỗi
• Xác ñịnh vị trí xảy ra lỗi
• Ví dụ: khởi ñộng lại
29
Xử lý lỗi phần mềm (tt)
Xác ñịnh các thay ñổi trên môi trường
• ðã cài ñặt chương trình không tương thích?
• ðã gỡ bỏ chương trình? Xóa files?
Xác ñịnh lỗi phần cứng hay lỗi phần mềm
Xử lý lỗi:
• Copy lại các file ñã xóa
• ðiều chỉnh lại các thông số (ñường dẫn, )
• Cài ñặt lại phần mềm
30
III. Một số thiết bị xuất nhập
1. ðĩa từ
2. Màn hình
3. Máy in
31
1. ðĩa từ
ðĩa cứng với 4 ñĩa
32
Cấu trúc một mặt ñĩa
33
ðĩa từ (tt)
Track, Sector, Cylinder
ðơn vị truy xuất: sector
Các bước truy xuất sector:
• Di chuyển hệ thống ñầu từ ñến cylinder
chứa sector – Seek time (mili sec)
• Chờ sector xoay ñến vị trí ñầu từ -
Rotational latency (rpm)
• Truy xuất sector
Thông số tổng quát: tốc ñộ truy xuất
(Data Transfer Rate) theo MB/sec
34
2. Màn hình
Hai dạng thông dụng:
Dùng ñèn hình CRT
Dùng tinh thể lỏng LCD
35
Màn hình dạng CRT (Cathod Ray Tube)
a. CRT b. Quét tia ñiện tử
36
Màn hình LCD (Liquid Crystal Display)
37
Thông số màn hình
Dot pitch – Kích thước ñiểm ảnh, ví dụ
0.22mm
Refresh rate – Tốc ñộ làm tươi (hz)
Resolution – ðộ phân giải
Monitor screen size – Kích thước màn
hình, ví dụ 17”
Display colors – Số màu
38
3. Máy in
Các loại máy in:
In kim – Dot-matrix printer
In phun – InkJet
In laser – Laser printer
Thông số chính:
ðộ phân giải – dots per inch (dpi)
Tốc ñộ in – pages per minute (ppm)
39
Máy in Laser
40
IV. Các khái niệm cơ bản về phần mềm
1. Phần mềm ứng dụng
2. Phần mềm hệ thống
3. Giải quyết vấn ñề dùng máy tính
4. Giới hạn của máy tính
41
1. Phần mềm ứng dụng
Xử lý văn bản – Word Processor
Microsoft Word, Corel WordPerfect
Bảng tính – Spreadsheet
Excel, Lotus 1-2-3
Quản trị cơ sở dữ liệu – Database
Access
ðồ hoạ – Graphics
Multimedia, Games, CAD (Computer-Aided Design)
42
Phần mềm ứng dụng mạng
Web Browser
Internet Explorer, Netscape
Web-based Applications
E-Mail
Microsoft Outlook, Web-Mail
43
2. Phần mềm hệ thống
a. Hệ ñiều hành
(Operating System)
b. Chương trình công cụ, tiện ích
(Tools, Utilities)
c. Công cụ lập trình
(Programming Tools)
44
a. Hệ ðiều Hành
Với người sử dụng
ðược nạp vào bộ nhớ ñầu tiên
Quản lý các chu kỳ nhập-xử lý-xuất
Với chương trình/người lập trình
Mở rộng phần cứng máy tính
Quản lý tài nguyên hệ thống
Ví dụ: Microsoft Windows, Linux, UNIX,
MAC OS, .
45
b. Chương trình công cụ, tiện ích
Hỗ trợ quản lý hệ thống
Ví dụ: Norton Ghost/Antivirus
Speeddisk
Disk Defragmentation
Hỗ trợ sử dụng hệ thống hiệu quả hơn
Ví dụ: Download Accelerater
46
c. Công cụ lập trình
Ngôn ngữ lập trình
Ngôn ngữ máy – Machine language
dạng nhị phân của tập lệnh CPU
Ngôn ngữ dùng ký hiệu / Hợp ngữ
Symbolic language / Assembly language
dạng ký hiệu/gợi nhớ của tập lệnh CPU
Ngôn ngữ cấp cao – High-level language
47
Thực thi chương trình hợp ngữ
Viết chương trình nguồn dùng hợp ngữ
Dùng chương trình dịch hợp ngữ
(Assembler) chuyển ñổi chương trình
nguồn thành chương trình thực thi (trên
ngôn ngữ máy tương ứng với một hệ ñiều
hành).
Thực hiện chương trình trên ngôn ngữ
máy
48
Thực thi chương trình hợp ngữ (tt)
49
Thực thi chương trình ngôn ngữ cấp cao
Viết chương trình nguồn dùng ngôn ngữ
cấp cao
Có hai phương pháp thực thi:
• Biên dịch
• Thông dịch/Phiên dịch
50
Biên dịch (compilation)
Dùng chương trình biên dịch (Compiler)
chuyển chương trình nguồn thành chương
trình trên ngôn ngữ máy
Thực thi chương trình trên ngôn ngữ máy
Thực thi nhanh
Cần biên dịch lại khi có thay ñổi
Ví dụ: ngôn ngữ C,C++,
51
Quá trình biên dịch
52
Thông dịch (Interpretation)
Dùng chương trình thông dịch
(Interpreter) ñọc và thực thi từng phát
biểu trên chương trình nguồn
Luôn cần chương trình nguồn
Thực thi chậm hơn
Ví dụ: Basic, Scripting language,
53
Quá trình thông dịch
54
JAVA
Có thể thực thi trên mọi môi trường
Thực thi chương trình Java:
Quá trình biên dịch
Quá trình thông dịch trên JVM
(Java Virtual Machine)
55
Môi trường lập trình Java
II
56
Thực thi chương trình Java
57
Chương trình Java trên các môi trường
58
3. Giải quyết vấn ñề dùng máy tính
Chia vấn ñề lớn thành các vấn ñề nhỏ hơn
• Divide and conquer
• Thực hiện nhiếu lần cho ñến khi các vấn ñề
nhỏ có thể giải quyết trọn vẹn
• Áp dụng với các kỹ thuật khác nhau
Thuật giải (algorithm)
• Tập hợp các bước (hay lệnh) ñể giải quyết
một vấn ñề trong thới gian hữu hạn với dữ
liệu hữu hạn
59
Các giai ñoạn giải quyết vấn ñề
Giai ñoạn phát triển thuật giải:
• Phân tích (analyze)
ðịnh nghĩa, phân tích vấn ñề
• ðề xuất thuật giải (propose algorithm)
Xác ñịnh các bước giải quyết vấn ñề
• Kiểm tra thuật giải (test algorithm)
Thực hiện các bước trong thuật giải ñể kiểm
tra kết quả của việc giải quyết vấn ñề
60
Các giai ñoạn giải quyết vấn ñề (tt)
Giai ñoạn hiện thực thuật giải:
• Mã hóa (code)
Chuyển thuật giải sang một ngôn ngữ lập
trình
• Kiểm tra (test)
Thực hiện chương trình trên máy tính ñể
kiểm tra kết quả của việc giải quyết vấn ñề
61
Các giai ñoạn giải quyết vấn ñề (tt)
Giai ñoạn bảo trì:
• Sử dụng (use)
Sử dụng chương trình
• Bảo trì (maintain)
ðiều chỉnh chương trình ñể sửa lỗi (nếu có)
hay ñáp ứng các yêu cầu tiếp theo của việc
giải quyết vấn ñề
62
Tương tác giữa các giai ñoạn giải quyết vấn ñề
63
4. Giới hạn của máy tính
Máy tính với phần mềm có thể không giải
quyết ñược một vấn ñề vì:
Giới hạn số học (limits of arithmetic)
Giới hạn truyền thông (limits on
communication)
Sự phức tạp của phần mềm (complexity
of software)
64
Giới hạn số học
Có các giới hạn của phần cứng trong biểu
diễn số nguyên và số thực
• Ví dụ: số integer 32 bit chỉ biểu diễn ñược
từ -2,147,483,648 ñến +2,147,483,647
Có thể dùng phần mềm ñể vượt qua giới
hạn này
• Ví dụ: biểu diễn số rất lớn như danh sách
liên kết các số nhỏ
65
Ví dụ: biểu diễn số rất lớn
66
Giới hạn truyền thông
Có các giới hạn trên băng thông
(bandwidth) của các ñường truyền
• Có thể không thể ñáp ứng yêu cầu của phần
mềm
Các ñường truyền có thể có lỗi
• Có thể dùng các dạng mã sửa sai (error-
correcting code)
67
Sự phức tạp của phần mềm
Phần mềm có lỗi do:
• Sự phức tạp của vấn ñề
• Trung bình: 25 lỗi(bug)/1000 dòng chương
trình
Có các vấn ñề không có giải thuật
Có các giải thuật với thời gian thực thi
quá lớn
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_nhap_mon_tin_hoc_c2_3113.pdf