Kiến thức chung về tin học

MỤC LỤC CHƯƠNG I. CÁC KIẾN THỨC CHUNG Bài 1. THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN Thông tin (Information): 1. Khái niệm Thông tin là sự hiểu biết của con người về một sự kiện, một hiện tượng nào đó. Thông tin làm tăng thêm hiểu biết của con người và là cơ sở của quyết định. Giá mang tin (Shelf): Các vật có thể mang được thông tin. Thông tin có thể được truyền từ giá mang tin này tới giá mang tin khác. Dữ liệu (Data): Là hình thức thể hiện của thông tin trong mục đích thu thập, lưu trữ và xử lý. Dữ liệu bao gồm: Dấu hiệu: ký hiệu, văn bản, chữ số, chữ viết.... Các tín hiệu điện, điện, từ quang, nhiệt độ, áp suất... Cử chỉ hành vi. Phân biệt thông tin và tri thức? Tri thức (Knowledge): Là những hiểu biết có ý nghĩa khái quát về các mối quan hệ giữa các thuộc tính, các sự vật, hiện tượng mang tính quy luật do con người thu nhận được qua phân tích, lý giải, suy luận. Quá trình xử lý thông tin chính là quá trình nhận thức để có tri thức Hệ thống thông tin: Là hệ thống có nhiệm vụ nhập, xử lý, xuất, lưu trữ và truyền thông tin. Hệ thống thông tin gồm các thành phần: Phần cứng: là các thiết bị vật lý cụ thể: máy tính, các thiết bị đầu cuối, máy in, máy vẽ Phần mềm: Là các chương trình, yêu cầu máy tính thực hiện công việc gì cụ thể. Hệ thống mạng và truyền thông Dữ liệu Sự quản lý và điều khiển của con người 2. Đơn vị đo thông tin: Đơn vị cơ bản dùng để đo thông tin là bit (binary digit). Xác định 1 trong 2 trạng thái: có điện hay không có điện. Đúng hay sai. Trong tin học là 1 hoặc 0. Tám bít tạo thành 1 byte là đơn vị đo thông thường được sử dụng. Ngoài ra, người ta thường dùng một số đơn vị bội của byte Tên gọi Viết tắt Giá trị KiloByte KB 210 byte = 1024 Byte MegaByte MB 210 KB = 1024 KB = 220Byte GigaByte GB 210 MB = 1024 MB = 220KB=230Byte TeraByte TB 210 GB = 1024 GB == 220MB=230KB=240Byte Mã hoá và xử lý thông tin: 1. Mã hóa thông tin Mã hoá thông tin: Là con đường chuyển thông tin thành dữ liệu VD1: Phép mã hoá Moorse: Dùng 2 ký hiệu là chấm và gạch để mã hoá mọi loại thông tin VD2: Trong tin học dùng mã nhị phân 011 = mã hoá số 3. Như vậy để biểu diễn 8 phần tử (8=23) ta chỉ cần dùng 3 chữ số nhị phân như sau: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 Tổng quát với N đối tượng thì cần dùng không quá [Log2N]+1 chữ số nhị phân. 2. Xử lý thông tin: - Là tìm ra những dạng thể hiện mới của thông tin phù hợp với mục đích sử dụng. - Xử lý thông tin bằng máy tính điện tử: Là xử lý dạng của thông tin thể hiện thông qua tín hiệu điện. Phát triển mức cao hơn của xử lý thông tin bằng MTĐT là xử lý tri thức. Dựa trên dữ liệu thu thập được, thông qua việc xử lý chúng sẽ phát hiện ra các quy luật chi phối sự xuất hiện của dữ liệu đó. Quá trình xử lý thông tin bằng MTĐT (Mô phỏng cách thức xử lý thông tin của con người) - Thu thập thông tin, lưu trữ thông tin, tính toán, xử lý, lưu trữ kết quả. Trong quá trình xử lý con người có thể tự xác định trình tự thao tác thực hiện nhưng MT thì không thể nên cần chỉ cho MT công việc cụ thể như thế nào để MT thực hiện đó chính là “chương trình” Mô hình: Chương trình, Dữ liệu Kết quả MTĐT Bài 2: CÁC HỆ ĐẾM I. Khái niệm về hệ đếm: 1. Khái niệm: Hệ đếm là tập các ký hiệu và quy tắc sử dụng tập các ký hiệu đó để biểu diễn và xác định các số. 2. Phân loại hệ đếm Có 2 loại hệ đếm là hệ đếm theo vị trí và hệ đếm không theo vị trí. Hệ đếm không theo vị trí: Mỗi ký hiệu biểu thị một giá trị cụ thể không phụ thuộc vào vị trí của nó trong biểu diễn số. Ví dụ hệ đếm không theo vị trí: Hệ La Mã với các ký hiệu: I=1, V=5, X=10, L=50, C=100, D=500, M=1000. Quy tắc như sau: Nếu các ký hiệu được xếp từ trái qua phải theo chiều giảm giá trị thì giá trị của biểu diễn số bằng tổng giá trị các ký hiệu. VD MDLI=1000+500+50+1=1551 Nếu trong biểu diễn số từ trái qua phải có 1 cặp ký hiệu và ký hiệu đứng trước nó có giá trị nhỏ hơn thì giá trị của cặp đó tính bằng hiệu 2 giá trị. VD: DVC = 500+(100-5)=595 Trong biểu diễn số không được phép có nhiều hơn hai ký hiệu liên tiếp xếp theo chiều tăng giá trị. Ví dụ biểu diễn số IXC là không hợp lệ Hệ đếm theo vị trí: Hệ thập phân: Dùng 10 ký hiệu 0→ 9 để biểu diễn VD 595: số 5 đầu tiên là 500 còn số 5 sau là 5 đơn vị. Quy tắc tính giá trị là mỗi đơn vị ở 1 hàng bất kỳ có giá trị bằng 10 đơn vị ở hàng kế cận bên phải. VD: 325.7=3x102+3x10+6x100+4x10-1 Bất kỳ một số tự nhiên b nào lớn hơn 1 đều có thể chọn làm cơ số cho hệ đếm. Các ký hiệu sử dụng là 0,1..b-1 Nếu 1 số n trong hệ đếm b có biểu diễn là N=dn dn-1 dn-2 ..d1 d0. d-1 d-m thì giá trị N được tính theo công thức N=dn x bn+dn-1 x bn-1 + dn-2 x bn-2 ++ d1 x b + d0 + d-1 x b-1++d-m x b-m Trong đó di thỏa mãn điều kiện 0≤di<b còn n+1 là số lượng các chữ số bên trái, m là số lượng các chữ số bên phải dấu chia phần nguyên và phần thập phân. Hệ nhị phân: Hệ đếm cơ số 2 dùng 2 số 0 và 1 để biểu diễn VD thập phân Nhị phân 0 1 10 11 100 Hệ hexa: hệ đếm cơ số 16, dùng các số từ 0→9 và các chữ cái A, B, C, D, E, F để biểu diễn II. Cách chuyển đổi số giữa các hệ đếm 1. Biến đổi biểu diễn số ở hệ đếm bất kỳ sang hệ đếm thập phân: Sử dụng công thức nêu trong mục 1 Hệ cơ số b N=dn dn-1 dn-2 ..d1 d0 d-1 d-m Hệ thập phân: N=dn x bn+dn-1 x bn-1 + dn-2 x bn-2 ++ d1 x b + d0 + d-1 x b -1++d-m x b-m VD: 1011 0110(2)= 1.27+0.26+1.25+1.24+0.23+1.22+1.21+0.20= 182(10) 1101.01(2)= 1.23+1.22+0.21+1.20+0.2-1+1.2-2 = 11.25(10) 1BE(16)= 1.162+11.161+15.160 = 447(10) 2. Biến đổi biểu diễn số ở hệ đếm thập phân sang hệ đếm bất kỳ Ta tách phần nguyên và phần phân ra để tính rồi ghép kết quả lại. + Biến đổi phần nguyên: Nguyên tắc: chia liên tiếp số trong hệ 10 cho sơ số b rồi lấy phần dư theo chiều ngược lại VD: 52(10)= ?(2) 52(10)=?(16) 52 2 26 2 13 0 0 2 6 1 2 3 0 2 1 1 2 0 1 52 16 3 16 0 4 3 + Biến đổi phần phân: nhân liên tiếp phần thập phân với cơ số được giá trị nguyên viết theo chiều thuận VD: 0.35(10)=0.01011001(2)=0.59(16) Thực hiện phép nhân Kết quả Hệ số (phần nguyên) 0,35 x 2 0,7 x 2 0,4 x 2 0,8 x 2 0,6 x 2 0,2 x 2 0,4 x 2 0,8 x 2 0,6 x 2 0,7 1,4 0,8 1,6 1,2 0,4 0,8 1,6 1,2 d-1=0 d-2=1 d-3=0 d-4=1 d-5=1 d-6=0 d-7=0 d-8=1 d-9=1 VD: 0.625(10)=0.101(2) 3. Biến đổi biểu diễn giữa hệ đếm hexa và hệ đếm nhị phân + Từ hệ nhị phân sang hệ hexa: gộp các chữ số trong hệ nhị phân thành nhóm 4 số về 2 phía từ dấu chấm thập phân. Thay 4 chữ số nhị phân sang tương ứng với sô trong hệ đếm 16 VD: 1011100101.11(2)= 0010 1110 0101.1100(2)=2 E 5.6 + Từ hệ hexa sang hệ nhị phân: chỉ cần thay mỗi ký tự ở hệ hexa thành nhóm 4 ký tự tương ứng trong hệ nhị phân Số học nhị phân: X y x+y x-y x.y 0 0 0 0 0 0 1 1 1 mượn 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 nhớ 1 0 1 Phép chia là tổ hợp của phép nhân và phép trừ VD: 1 1001 1010 10 1010 0011 + 1100 1001 - 1100 1001 = 10 0110 0011 = 1 1101 1010 VD2: 1101 100 0001:1101 = 101 X 101 =100 0001 Câu hỏi và bài tập: Hãy đổi biểu diến các số thập phân sau đây ra hệ nhị phân: 5; 9; 17; 27; 23.14; 15.625 Hãy đổi biễu diễn các số nhị phân sau đây ra hệ thập phân: 11; 111; 1001; 1101; 1011.110 Vì sao người ta sử dụng hệ nhị phân để biểu diễn thông tin trong MTĐT? Hãy tính giá trị của các biểu thức dưới dạng nhị phân sau: A=1101*a – 1101*(b-a) B=a*1000 C=b:100 với a=111 và b=1010 Đổi các số nhị phân sau đây ra hệ 16 11001110101; 1010111000101; 1111011101.1100110 Đổi các số hệ 16 ra hệ nhị phân: 3F8; 35AF; A45; FF6E; CD2 Bài 3: BIỂU DIỄN, LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN THÔNG TIN I. Các dạng dữ liệu lữu trữ trong máy tính 1. Dữ liệu: Các dạng dữ liệu: dữ liệu số, dữ liệu phi số - Dạng dữ liệu số có 2 cách biểu diễn: số dấu phấy tĩnh và số dấu phẩy động - Dữ liệu phi số có 3 dạng biểu diễn: văn bản, hình ảnh và âm thanh 2. Dữ liệu kiểu số: Biểu diễn số dấu phấy tĩnh: chọn độ rộng n bit nào đó cho 1 số. Trong n bit này bit đầu tiên được dùng để mã dấu của số theo cách bit 0 để mã dấu dương, bit 1 để mã dấu âm. Trong n-1 bit còn lại lấy một số bit cho phần nguyên và phần bit còn lại cho phần phân. VD 1100101.11011011 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 Thực tế thường dùng dấu phẩy tĩnh cho số nguyên. Các số nguyên dùng chủ yếu có độ dài 8 bit, 16 bit, 32 bit. Nên không dùng trong tính tóan gần đúng được. Cũng không tính được các số quá lớn. Biểu diễn số dấu phẩy động: Số được phân tích trong dạng mũ như sau: x = Emx10EPx Trong đó mx là phần định trị, còn Px gọi là phần bậc VD: 3,14=0.314x101 -0.0012=-0.12x10-2 Vị trí dấu phẩy là do phần bậc định ra trên phần định trị nên nó là dấu phẩy động 3. Dữ liệu phi số: Mã hoá chữ và dữ liệu kiểu văn bản Nếu dùng một vùng nhớ k bit để mã hoá một chữ thì có thể biểu diễn được 2k ký tự Bảng mã ASCII: Dùng 8 bit để mã hoá = 256 ký tự. mã từ 0-> 31 là các mã điều khiển VD mã 7 Bell (tiếng chuông). Mã từ 32 ->127 là các ký tự gốc của bảng mã ASCII. Các ký tự từ 128 -> 255 thay đổi tuỳ theo nhu cầu sử dụng Mã tiếng Việt: so với bộ chữ La ting có thêm 134 mặt chữ, phần mở rộng của mã ASCII chỉ có 128 chữ nên có giải pháp hi sinh một số chữ ít dùng trong bảng mã để dành chỗ cho tiếng việt. Có rất nhiều công ty hay tổ chức tạo bộ mã tiếng việt riêng hay dùng nhất là TCVN3, VNI.. tình trạng loạn mã dẫn đến mã này không đọc được mã khác. đến năm 1993 Bộ khoa học công nghê và môi trường đã ban hành chuẩn quốc gia TCVN 5712-1993 nhưng vẫn không giải quyết được vấn đề thiếu mã trong ASCII. Bộ mã Unicode giải pháp toàn cầu: Sử dụng 16 bít để mã hoá nên mã được 65536 ký tự, mã hoá được mọi ngôn ngữ trên thế giới. Ngày 1.1.2003 Bộ mã này chính thức được sử dụng là bộ chuẩn quốc gia. Hình ảnh: Hình ảnh cũng được lưu trong máy tính dưới dạng mã nhị phân. Có 2 kiểu mã hoá thông dụng hiện nay: Kiểu ảnh Bitmap (bản đồ các bit): thể hiện như 1 lưới điểm. Mỗi điểm sẽ phải nằm trong 1 hàng và một cột nào đó trong lưới, ngoài ra mầu của điểm cũng được mã hoá. Dữ liệu ảnh dạng này là dữ liệu lớn nên thường phải nén để đưa vào máy tính. Các ảnh khí tượng do vệ tinh chụp gửi về, ảnh phong cảnh, chân dung đều có thể hiện kiểu này. hoặc đưa ảnh bất kỳ vào qua máy scanner, máy quay video, máy chụp kỹ thuật số.. Kiểu ảnh vector: Cách lưu trữ là lưu thông tin về các thành phần của ảnh. Đối với đoạn thẳng thì lưu toạ độ các đầu mút, hình tròn chỉ lưu toạ độ tâm, bán kính..vì thế ảnh thường gọn gàng dễ phóng to thu nhỏ vì chỉ dùng phép biến đổi tọa độ. Ảnh dạng này phù hợp với bản vẽ kiến trúc, các bản vẽ kỹ thuật, bản đồ. Âm thanh: Có nhiều phương pháp mã hoá âm thanh. Có thể mã hoá bằng cách xấp xỉ dao động sóng âm bằng 1 chuỗi các byte thể hiện độ dao động tương ứng theo từng khoảng thời gian bằng nhau. Có thể dùng cách phân tích dao động sóng âm thành tổng các dao động điều hoà (dao động hình sin với tần số và biên độ khác nhau) và chỉ lưu lại các đặc trưng về tần số và biên độ. Xử lý âm thanh trên máy tính gồm những công việc sau: Thu và mã hoá âm thanh Biên tập (sửa, ghép, cắt) Phân tích Tổng hợp tiếng nói II. Truyền tin giữa các máy tính: Cách đơn giản nhất để truyền thông tin giữa các máy tính là phân biệt các bit bằng điện áp. Ví dụ điện áp 5v để thể hiện bit 1, điện áp -5v để thể hiện bit 0. Thực tế không truyền được xung vuông vì có giai đoạn các điện áp ở trạng thái trung gian và trong quá trình truyền thông tin có thể bị suy giảm, bị méo, bị nhiều. Những vấn đề này được khắc phục bằng các mạch vật lý. Bài 4: MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ I. Cấu trúc chung của máy tính điện tử: Bao gồm các khối chức năng chủ yếu sau theo sơ đồ sau: CPU Thiết bị vào Bộ nhớ Thiết bị ra Bộ điều khiển Bộ số học và logic Bộ nhớ (Memory): Là thiết bị lưu trữ dữ liệu: Bộ nhớ gồm 2 loại: Bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Bộ số học và logic (Arithmetic Logic Unit – ALU): Là đơn vị thực hiện các phép toán số học và logic. Bộ điều khiển (Control Unit – CU): Là đơn vị chức năng điều khiển MT thực hiện các công việc theo chương trình đã định. Bộ điều khiển điều phối, đồng bộ hoá tất cả các thiết bị của máy để phục vụ yêu cầu do chương trình qui định. Bộ số học và logic và bộ điều khiển phải kết hợp với nhau 1 cách chặt chẽ trong quá trình thực hiện chương trình nên sau này người ta chế tạo chúng thành 1 khối chức năng chung gọi là Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit – CPU). Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Device): Là các thiết bị giúp máy tính trao đổi với môi trường bên ngoài kể cả với người sử dụng. II. Các thành phần của máy tính điện tử 1. Bộ nhớ: Là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình. Tính năng của bộ nhớ được đánh giá qua các đặc trưng chính sau: Thời gian truy cập: (Access time): Là khoảng thời gian cần thiết kể từ khi phát tín hiệu điều khiển đọc/ghi đến khi việc đọc/ghi hoàn thành. Dung lượng (Memory capacity): Là khả năng chứa dữ liệu của bộ nhớ. Độ tin cậy: Đo bằng khoảng thời gian trung bình giữa 2 lần gặp lỗi. Bộ nhớ gồm 2 loại: Bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài Bộ nhớ trong (Internal Memory) - Bộ nhớ chính – (Main Memory): Chia làm 2 loại RAM (Random Access Memory) và ROM (Read Only Memory). RAM : Là loại bộ nhớ có thể đọc và ghi dữ liệu . Dữ liệu nuôi bằng nguồn điện nên khi ngắt nguồn điện dữ liệu trong RAM sẽ mất. RAM có 2 loại DRAM (Dynamic RAM)-mạch nhỏ, đơn giản, giá thành thấp) và SRAM (Static RAM)-mạch phức tạp, dung lượng nhỏ, giá thành cao, tốc độ xử lý cao. ROM: Là bộ nhớ cố định, Chỉ được đọc mà không được ghi dữ liệu vào. ROM chứa các chương trình quan trọng hoặc thường xuyên được sử dụng. Chương trình trong ROM được ghi vào lúc chế tạo hoặc bằng phương tiện chuyên dụng, không bị mất khi tắt máy. Bộ nhớ ngoài (External memory): Thường làm bằng các vật liệu từ, tốc độ truy cập, giá thành rẻ và cho phép lưu trữ với dung lượng lớn. Ví dụ như băng từ, đĩa từ, đĩa quang... Một số bộ nhớ ngoài thông dụng: Đĩa mềm (Floppy Disk): Là một đĩa hình tròn làm bằng nhựa tổng hợp mylar, trên đó phủ vật liệu từ tính. Đĩa mềm được chứa trong vỏ bọc hình vuông để bảo vệ khỏi bụi và chỉ mở ở 2 chỗ, một chỗ cho đầu đọc ghi tiếp xúc được với đĩa, một chỗ gọi là lẫy bảo vệ đĩa. Khi ta cài lại thì việc ghi không thực hiện được. Dữ liệu được ghi trên đĩa theo 1 hoặc 2 mặt của đĩa theo các đường tròn đồng tâm ta gọi là đường ghi (track). Trên mỗi đường ghi lại được chia thành các cung (sector). Các cung được đánh số liên tiếp từ 0, 1, 2.. Việc đọc ghi thông tin với đĩa thực hiện theo đơn vị vài cung gọi là liên cung (cluster) trên một đường ghi (track) chứ không theo byte. Số lượng các đường ghi và các cung ghi phụ thuộc vào hệ điều hành được sử dụng. Vì thế, trước khi dùng đĩa mềm cần tạo khuôn dạng đĩa (format) phù hợp với đặc trưng của hệ điều hành đó. Có nhiều loại đĩa mềm có kích thước khác nhau, thông dụng nhất là đĩa mềm có kích thước 3.5 inch với dung lượng 1,44 MB. Đĩa cứng (Hard Disk): Là một bộ đĩa gồm nhiều đĩa xếp thành chồng, đồng trục. Các đĩa này là các hợp kim có phủ vật liệu từ trên mặt để ghi thông tin. Dữ liệu được ghi trên đĩa theo 1 hoặc 2 mặt của đĩa theo các đường tròn đồng tâm ta gọi là đường ghi (track). Trên mỗi đường ghi lại được chia thành các cung (sector). Các cung được đánh số liên tiếp từ 0, 1, 2.. Việc đọc ghi thông tin với đĩa thực hiện theo đơn vị vài cung gọi là liên cung (cluster) trên một đường ghi (track) chứ không theo byte. . Do có nhiều đĩa nên các đường ghi trên các đĩa có cùng bán kính tạo nên một mặt trụ gọi là cylinder. Mỗi mặt đĩa có đầu đọc ghi riêng chúng kết thành 1 chùm như cái lược di chuyển đồng thời. Mật độ ghi trên đĩa cứng cao, sức chứa có thể lên tới hàng chục, hàng trăm GB Do bền vững về mặt cơ học nên đĩa cứng có thể quay rất nhanh (200 vòng / giây) vì vậy tốc độ đọc ghi đĩa cứng cũng rất cao. Đầu đọc ghi không tiếp xúc trực tiếp với mặt đĩa nên không gây xước đĩa nên đĩa cứng có tuổi thọ cao. Đĩa quang (Compact Disk –CD): Làm bằng polycacbonate, có phủ lớp phim nhôm có tình phản xạ và 1 lớp bảo vệ. Dữ liệu ghi trên đĩa bằng các vết lõm (pit) và các vùng nổi (land). Đĩa quang được đọc bằng tia laser, không có sự tiếp xúc cơ học nào giữa đầu đọc và mặt đĩa. Khi đọc dựa vào sự phản xạ của tia laser để xác định vết lõm và vùng nổi. Ghi đĩa bằng chùm laser công suất cao để tạo vết lõm và vùng nổi vì vậy đĩa chỉ ghi 1 lần nên mới có tên là đĩa CD –ROM (compact disk read only memory). CD ROM có ưu điểm không bị nhiễm virut, không bị xoá dữ liệu ngẫu nhiên, giá thành lưu trữ thấp dung lượng cao 650 MB). DVD ROM: Cũng là loại đĩa quang có sức chứa gấp vài chục lần các đĩa CD ROM, DVD ghi dữ liệu trên cả 2 mặt. Băng từ (magnetic tape): được sử dụng rộng rãi trong thập kỷ 60-70 của thế kỷ trước. ưu điểm là giá thành rẻ, nhưng tốc độ chậm và đọc ghi tuần tự nên khi cần đọc 1 vùng nhớ nào đó thì phải đặt đầu đọc chính xác vào vùng đĩa cần đọc. 2. Các thiết bị vào ra (Input / Output device) Dùng để trao đổi dữ liệu giữa môi trường bên ngoài và MTĐT . Thiết bị vào (Input device): là thiết bị có chức năng chuyển dữ liệu dạng con người hiểu được ví dụ như số, ký tự, hình ảnh, âm thanh thành dạng tổ hợp của 0 và 1 để MTĐT hiểu được và chuyển các dữ liệu đó vào bộ nhớ trong. Tương ứng với các dạng dữ liệu khác nhau sẽ có các thiết bị đầu vào khác nhau. Bàn phím (keyboard) Là thiết bị dùng để đưa dữ liệu dạng số và ký tự vào MTĐT trực tiếp. bàn phím được chia thành 5 nhóm phím sau: Nhóm phím chữ: các chữ cái, chữ số và dấu Nhóm phím chức năng để thực hiện nhanh một số yêu cầu nào đó. Một số phím là mặc định, một số phím khác tuỳ theo phần mềm qui định. Nhóm phím điều khiển, xác định một số chức năng đặc biệt như thiết lập các chế độ khác nhau của bàn phím. Nhóm phím soạn thảo: hỗ trợ cho công việc soạn thảo văn bản. Phím số: Dùng khi nhập dữ liệu là kiểu số để tiết kiệm thời gian nhập liệu. Chuột (mouse): Là một thiết bị vào, mặt dưới có 1 viên bi lăn được trên mặt phẳng. Khi di chuyển, chiều dài và độ lăn được của viên bi được truyền vào MT dưới dạng các xung điện. Chương trình xử lý sẽ tạo ra 1 đối tượng ảnh (con trỏ) tương ứng trên màn hình. Vì vậy, có thể dùng chuột để điều khiển con trỏ chỉ định đối tượng làm việc trên màn hình. Các thiết bị khác như: máy đọc ảnh (Scanner), máy đọc mực từ dùng xử lý Sec trong ngân hàng, siêu thị, máy đọc mã vạch, thiết bị nhận dạng tiếng nói Thiết bị ra (Output device): Màn hình (monitor – display) giống màn hình của máy thu hình. - Mọi chữ hay ảnh ta đọc được trên màn hình đều được tạo từ các điểm ảnh (pixel). Đăc trưng của màn hình là độ phân giải (resolution) chỉ mật độ điểm ảnh trên màn hình - đo khả năng thể hiện tinh tế của màn hình. VD 678 x 1024 28 đến 224 sắc độ mầu. Ngoài ra màn hình cần có tính năng tiết kiệm năng lượng. - Hai loại màn hình phổ biến là màn hình dùng đèn catốt và màn hình tinh thể lỏng. Máy in: Là thiết bị cho phép in ra các thông tin trên giấy in. Một số loại máy in. - Máy in dòng (line Printer): in với tốc độ nhanh (300 ->1200 dòng/phút) nhưng không in được ảnh - Máy in kim (Dot Printer): Sử dụng bộ các kim để in. Ảnh và chữ được tạo thành do kim in đập vào băng mực in vào giấy. chất lượng ảnh không cao, tốc độ chậm. - Máy in Laser: Chùm laser chiếu lên 1 trống tĩnh điện. Tạo ra bức ảnh tĩnh điện theo mức điện áp của các điểm trên mặt trống. Các hạt mực bị hút lên trống và khi bị đốt nóng mực chảy ra dính vào mặt giấy tạo nên ảnh. chất lượng ảnh cao. tốc độ nhanh. - Máy in phun mực (Inkjet Printer): Dùng tia mực siêu nhỏ để tạo điểm. Chất lượng cao, giá máy không cao nhưng giá mực cao. Thiết bị vào/ra: Thiết bị đọc/ghi đĩa Moderm Màn hình cảm ứng 3. Bộ xử lý (Central Processing Unit - CPU) Chức năng: Điều khiển máy tính và xử lý thông tin theo chương trình đã được lưu trữ sẵn trong bộ nhớ Cấu tạo: 5 bộ phận chính - Đồng hồ (Clock) tạo các xung điện áp chính xác, đều đặn để sinh ra các tín hiệu cơ bản để điều chế thông tin và đồng bộ hoá các phần khác của máy tính - Các thanh ghi (Registers): Dùng để ghi các lệnh đang được thực hiện các dữ liệu phục vụ cho các lệnh, kết quả trung gian - Bộ nhớ đệm (Cache): Làm trung gian giữa bộ nhớ trong và các thanh ghi - Bộ số học và logic (Arithmetic and Logic Unit – ALU): Thực hiện các phép toán số học và logic - Bộ điều khiển (Control Unit): điều khiển hoạt động của máy tính theo chương trình định sẵn. 4. Nguyên lý Von Neumann Nhà toán học Von neumann người Mỹ gốc Hunggary nêu nguyên lý thiết kế máy tính điện tử có đặc trưng như sau: Điều khiển bằng chương trình: Con người tạo chương trình cho MT tự động thực hiện Bộ nhớ thuần nhất: Dữ liệu và chương trình được lưu cùng 1 bộ nhớ Truy cập theo địa chỉ: Bộ nhớ được chia thành các ô nhớ có số thứ tự - số thứ tự này chính là địa chỉ của ô nhớ. Khi làm việc thì máy tính truy cập theo địa chỉ này. II. Phân loại máy tính: Phân loại theo năng lực xử lí MicroComputer hay Personnal Computer - PC : máy tính cá nhân. Workstation: tốc độ cao hơn; tính toán khoa học- kĩ thuật, phát triển phần mềm dùng công cụ CASE, dịch vụ mạng Mini Computer: General Purpose Computer, dùng cho các doanh nghiệp cỡ trung bình: ngân hàng, hàng không .. Mainframe: (Cray, NEC .. ) General Purpose Computer, dùng cho các doanh nghiệp cỡ lớn và rất lớn Super Computer: quân sự, nghiên cứu khoa học Bài 5: PHẦN MỀM VÀ GIẢI THUẬT I. Phần mềm 1. Khái niệm phần mềm: Phần mềm máy tính bao gồm: Các chương trình máy tính được viết để thể hiện thuật toán nhằm giải quyết bài toán, đáp ứng các yêu cầu về chức năng và hiệu quả cần thiết nào đó do người đặt hàng đưa ra Các cấu trúc dữ liệu phù hợp đã được lựa chọn sao cho chương trình có thể thao tác được đúng, hiệu quả Các tài liệu mô tả toàn bộ, bài toán, thuật toán, chương trình và cách sử dụng. (Tài liệu gồm 2 loại: tài liệu kỹ thuật nói về phần mềm làm việc như thế nào và tìa liệu hướng dẫn sử dụng giải thích cách dùng phần mềm. Phần mềm ứng dụng: Là phần mềm được viết để trợ giúp giải quyết công việc hàng ngày cũng như hoạt động nghiệp vụ như soạn thảo văn bản, quản lý học sinh, quản lý cán bộ, lập thời khoá biểu Có những phần mềm được viết theo đơn đặt hàng riêng có tính đặc trưng của 1 tổ chức nào đó. VD quản lý tiền điện thoại của bưu điện, quản lý khách hàng của 1 công ty.. Có phần mềm được thiết kế dựa theo yêu cầu chung hàng ngày của nhiều người VD phần mềm soạn thảo văn bản, truy cập Internet, nghe nhạcCác phần mềm này được viết rất hoàn chỉnh. NGười sử dụng chỉ cần mua về, cài đặt lên máy của mình, thiết lập các chế độ làm việc phù hợp có thể sử dụng được. Phần mềm như thế gọi là phần mềm đóng gói. Phần mềm công cụ: Dùng để hỗ trợ cho việc sản xuất phần mềm ứng dụng: ví dụ như các phần mềm dịch tự động các thuật toán, phần mềm phát hiện lỗi và sửa lỗi., hỗ trợ tổ chức dữ liệu Phần mềm hệ thống: Chương trình ứng dụng hoặc phần mềm công cụ được khởi động khi cần thiết và ngừng hoạt động khi thực hiện xong công việc.Có những chương trình phải thường trực vì nó cung cấp cách dịch vụ theo các yêu cầu của các chương trình khác mà không biết trước yêu cầu xuất hiện khi nào. Các chương trình như vậy làm môi trường làm việc cho các phần mềm khác gọi chung là phần mềm hệ thống Phần mềm quan trọng nhất là hệ điều hành (Operating System). Hệ điều hành có chức năng điều hành toàn bộ hoạt động của máy tính trong suốt quá trình làm việc Ngoài ra còn có nhiều phần mềm thường trực khác cung cấp môi trường làm việc cho phần mềm khác, ví dụ phần mềm gõ tiếng việt, hệ quản trị cơ sở dữ liệu làm việc theo kiểu khách chủ. Phần mềm tiện ích: Là loại phần mềm nhằm cải thiện hiệu qủa công việc khi làm việc với máy tính. VD NC (Norton Commander) của Symantec, hay Notepad hỗ trợ soạn văn bản mức đơn giản. * Sự phân loại chỉ có ý nghĩa tương đối. Ranh giới giữa các phần mềm rất mờ thậm chí xâm lấn vào nhau: Ví dụ phần mềm gõ tiếng việt có thể coi là phần mềm ứng dụng, cũng có thể coi là phần mềm hệ thống 2. Quy trình phát triển phần mềm. Phân tích Thiết kê Lập trình Kiểm thử Chuyển giao Bảo trì Trước đây, khi máy tính điện tử chỉ sử dụng chủ yếu cho bài toán khoa học kỹ thuật thì người lập trình chính là chuyên gia trong lĩnh vực ứng dụng. Họ vừa phải nghiên cứu cách giải quyết, vừa phải thiết kế, lập trình, thử nghiệm. Sau này khi máy tính được áp dụng rộng rãi thì bắt đầu có sự chuyên môn hoá trong lĩnh vực phát triển phần mềm. Làm phần mềm trở thành 1 nghề nghiệp. Quy trình làm phần mềm theo sơ đồ trên, chúng ta lưu ý đến phân biệt bảo trì và bảo hành. Bảo hành là khi mua sản phẩm bị lỗi, bị hỏng thì bảo hành là trả lại trạng thái ban đầu, còn bảo trì là làm cho sản phẩm tốt hơn, phù hợp và hiệu quả hơn (tìm các lỗi, làm thích nghi, bổ xung chức năng). Chi phí bảo trì thường lớn hơn chi phí làm phần mềm. II. Giải thuật 1. Khái niệm bài toán và giải thuật VD1: bài toán 1: Bài toán kiểm tra tính nguyên tố Cho: số nguyên dương N Cần biết: Số N có là số nguyên tố hay không? VD2: Bài toán 2: Quản lý điểm sinh viên Cho: thông tin về sinh viên Cần biết: điểm từng học phần và điểm toàn khoá của sinh viên đó Như vậy bài toán được cấu tạo bởi 2 thành phần: thông tin vào: Cái cho trước =Input Thông tin ra: Cái cần tìm = Output Giải bài toán là tìm ra cách thức để từ thông tin vào xác định được thông tin ra. Giải thuật (Algorithm): Là một quá trình gồm 1 dãy hữu hạn các thao tác có thể thực hiện, được sắp xếp theo 1 trình tự xác định dùng để giải một bài toán. VD: Cho 2 số dương a, b. Cần xây dựng thuật giải tìm ÚCLN của a và b. Thuật giải Euclid nêu như sau: nếu a=b thì UCLN=a. Ngược lại UCLN(a,b) = UCLN(a-b,b) nếu a>b và UCLN(a,b) = UCLN(a,b-a) nếu b>a Bài toán: Input: a,b Output: UCLN của a và b Thuật giải: B1: Nhập a và b B2: Nếu a=b thì a là UCLN, kết thúc B3: Nếu a>b thì giảm a 1 lượng là b B4: giảm b 1 lượng là a B5: Quay lại B3: 2. Một số đặc trưng của giải thuật Tính dừng Ở thuật toán trên dừng khi trường hợp xấu nhất là a=b=1 VD; xét quy tắc: B1: Xoá bảng B2: Vẽ hình tròn B3: Quay lại B1 Quy tắc này có 3 bước nhưng không có tính dừng Tính xác định Mỗi bước trong thao tác phải xác định, không nhập nhằng, luôn cho 1 kết quả dù thực hiện là người hay máy. Tính phổ dụng Thuật giải phải áp dụng được cho 1 lớp bài toán, chứ không chỉ áp dụng cho 1 bài toán. Tuy nhiên 2 tính chất trên bắt buộc còn tính chất phổ dụng thì thường thấy chứ không bắt buộc vì có thể có bài toán có Input xác định, nhưng không có lớp bài toán tương tự Đại lượng vào Đại lượng ra 3. Các phương pháp diễn đạt giải thuật: Liệt kê từng bước: VD1: Có 43 que diêm. Hai người chơi luân phiên bốc diêm. Mỗi lượt mỗi người bốc từ 1->3 que. Người nào bốc cuối cùng sẽ thắng cuộc. Tìm giải thuật để người đi trước luôn thắng cuộc. B1: Bốc 3 que rồi đợi đối phương đi B2: Đối phương bốc (giả sử x que, 0<x<4) B3: Đến lượt người đi trước bốc a = 4-x que. Còn diêm thì quay lại B2: B4: Tuyên bố thắng cuộc và kết thúc VD2: Giải phương trình bậc 2 dạng ax2+bx+c=0 Input: a, b, c Oupput: thông báo về nghiệm của phương trình Thuật giải: B1: Nhập hệ số a, b, c (a) B2: Tính Delta = b2-4ac B3: Nếu Delta<0 thì thông báo phương trình vô nghiệm rồi kết thúc B4: Nếu Delta = 0 thì thông báo pt có nghiệm kép x1=x2=-b/2a, rồi kết thúc B5: Thông báo pt có 2 nghiệm và in ra kết quả: , rồi kết thúc Sơ đồ khối (lưu đồ): Khối chỉ điểm bắt đầu Khối chỉ điểm kết thúc Khối thao tác tuần tự (phép gán : ) Hướng xử lý Khối điều kiện Khối Input Khối Output ? Giải thích số đường vào và ra của từng khối ? Vẽ bằng giải thuật Euclid ? Bài toán bốc diêm 4. Sơ lược đánh giá giải thuật: Hiệu quả thời gian: Tốc độ xử lý nhanh hay chậm. ta có thể căn cứ vào số bước thực hiện của giải thuật Hiệu quả không gian: Không gian lưu số các đối tượng dùng để ghi nhớ các kết quả (Kể cả kết quả trung gian) VD: Giải thuật Euclid và Euclid cải tiến Bài tập: Bài 1: Tính tổng S= 1+2 +3++n Bài 2: Giải phương trình bậc 2 với điều kiện có thể a=0 Bài 3: Tính tổng S=1+3+5+72n+1, n nhập từ bàn phím Bài 4: Tính tổng S=2+4+ 6++2n, n nhập từ bàn phím Bài 5: Tính tổng S=1+1/2+1/3+1/n, n nhập từ bàn phím Bài 6: Tính S= n!, n nhập từ bàn phím Bài 7: Kiểm tra 3 số nhập vào có phải là 3 cạnh của 1 tam giác hay không. Bài 8: Tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của 1 dãy số Bài 9: Sắp xếp 1 dãy số cho trước thành 1 dãy không giảm Bài 10: Bài toán tháp Hà Nội (64 đĩa thì 500 tỉ năm nếu chuyển đúng quy cách) Bài đọc thêm: HỆ ĐIỀU HÀNH Khái niệm: HĐH là tập hợp các chương trình được tổ chức chặt chẽ thành một hệ thống đảm bảo sự giao tiếp giữa người sử dụng và máy tính, chứa các công cụ và dịch vụ giúp người sử dụng thực hiện chương trình, quản lý và khai thác tài nguyên của hệ thống một cách tối ưu. Các chức năng: Chương trình nạp và thu dọn hệ thống trước khi tắt máy hay nạp lại Chương trình đảm bảo đối thoại giữa người và máy kể cả việc cung cấp các tiện ích cơ bản (có 2cách đưa yêu cầu mà chọn menu và dùng lệnh) Quản lý các tiến trình Quản lý thông tin bộ nhớ ngoài Điều khiển thực hiện chương trình ghi biên bản hệ thống Phục vụ yêu cầu như: tạo khuôn dạng đĩa, làm đĩa hệ thống, dọn dẹp đĩa, vào mạng internet Tiến triển của hệ điều hành: Phân loại hệ điều hành: Đơn chương trình 1 người sử dụng: MS DOS Đa nhiệm, 1 người sử dụng: WINDOWS95 Đa chương trình nhiều người sử dụng: Windows 2000 Tiến triển của hệ điều hành: Máy tính thế hệ thứ nhất: hầu như không có hệ điều hành Máy tính thế hệ thứ hai: Hệ điều hành xử lý theo lô: FMS (the Fortran Monitor System) và IBMSYS của IBM Máy tính thế hệ thứ ba: chia sẻ thời gian, HĐH Multics là tiền thân của HĐH Unix, windows 95 Máy tính thế hệ thứ tư: ưu tiên đến tính năng thân thiện để hướng đến người sử dụng không chuyên, WINDOWS, MAC/OS Bài 6: MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET I. Khái niệm về mạng máy tính: Là một tập hợp các máy tính và thiết bị khác (các nút), chúng sử dụng giao thức mạng chung để chia sẻ tài nguyên với nhau nhờ các phương tiện truyền thông mạng II. Các mô hình: Có 2 mô hình chính Mô hình điểm - điểm (point to point): mỗi nút chỉ liên lạc với nút liền kề, nếu muốn chuyển thông tin qua các nút khác thì phải dùng các nút trung gian - Mô hình sao (star): Có 1 hub xử lý trung tâm để truyền thông tin cho các nút - Mô hình cây (tree): Gồm 1 hub nối đến các nút mức hai, từ mức hai lại nối đến các nút mức 3 Mô hình điểm - nhiều điểm (Broadcast): dữ liệu do 1 máy gửi đi sẽ truyền đến tất cả các nút - Mô hình bus: Các nút mạng được nối đến cùng một kênh truyền. - Mô hình vòng (ring): Tất cả các nút nối đến cùng một vòng – môi trường truyền thông chung - Mô hình vệ tinh (Satellite): Tín hiệu từ vệ tinh quảng bá xuống một hoặc nhiều trạm trên mặt đất III. Phân loại mạng máy tính Mạng cục bộ LAN: Liên kết các tài nguyên máy tính trong một vùng địa lý có kích thước hạn chế. Đó có thể là một phòng, một vài phòng của một toà nhà hoặc vài toà nhà trong một khu nhà. Mạng LAN có bán kính khoảng vài chục mét đến vài kilomet Mạng diện rộng WAN: Liên kết các tài nguyên máy tính trong một vùng địa lý rộng (bán kính trên 100km). Có thể coi mạng WAN gồm nhiều mạng LAN kết nối lại với nhau Internet Internet là gì? Internet được xem như là một mạng của các mạng được tạo ra bằng cách kết nối các máy tính và các mạng máy tính với nhau trong một mạng chung rộng lớn mang tính toàn cầu. Các dịch vụ trên Internet - Dịch vụ World Wide Web (www): là dịch vụ mới phổ biến và có tốc độ phát triển nhanh nhất trên Internet. www được xây dựng trên kỹ thuật siêu văn bản (hyper text - Chỉ cần nhấn chuột là có thể nhảy đến một trang Web khác trên một máy chủ khác), với mục tiêu là những người không cần giỏi về máy tính cũng có thể tìm kiếm thông tin một cách dễ dàng. Ngoài hiển thị văn bản trang web còn hiển thị hình ảnh, âm thanh, videoĐể xem được trang web ta sử dụng trình duyệt Web (Web Browser) ví dụ Internet Explorer, Firefox - Dịch vụ thư điện tử: Gửi nhận các thông điệp trên mạng một cách nhanh chóng tại bất kỳ đâu trên thế giới. Để sử dụng dịch vụ này ta phải đăng ký một tài khoản. - Dịch vụ truyền tệp tin (FTP – File Transfer Protocol): Là dịch vụ truyền tệp tin trên Internet từ máy này sang máy khác - Dịch vụ hội thảo trực tuyến: ngoài ra còn rất nhiều dịch vụ khác