Bài giảng Hệ thống máy tính và ngôn ngữ lập trình - Chương 1: Ôn tập các kiến thức cơ bản về máy tính

Bài giảng Hệ thống máy tính và ngôn ngữ lập trình - Chương 1: Ôn tập các kiến thức cơ bản về máy tính. Bài giảng cung cấp cho học viên những kiến thức về các hệ đếm; các khái niệm cơ bản; lịch sử phát triển của máy tính; các thành phần cơ bản của máy tính; phần mềm; các cấp chuyển đổi;... Mời các bạn cùng tham khảo!

1 Các nội dung:  CÁC HỆ ĐẾM  CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH (SGK)  CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH (SGK)  PHẦN MỀM  CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI © TS Nguyễn Phúc Khải CÁC HỆ ĐẾM      Hệ thập phân Hệ nhị phân Hệ bát phân Hệ thập lục phân Sự chuyển đổi qua lại hệ thống số © TS Nguyễn Phúc Khải Hệ thập phân  Ví dụ 1: Các số hệ thập phân: 102, 3098.34D, 198d  Ví dụ 2: Các số sau viết dạng phân tích hệ thập phân: o o o 1986D = 1.103 + 9.102 + 8.101 + 6.100 234d = 2.102 + 3.101 + 4.100 0.163 = 1.10-1 + 6.10-2 + 3.10-3 © TS Nguyễn Phúc Khải Hệ nhị phân  Hệ đếm thức dùng cho máy tính  Sử dụng hai mức điện áp thấp cao để quy định cho trạng thái số làm việc  Trạng thái số nhị phân gọi bit, viết tắt từ binary digit  Việc ghép ký số lại để mã hóa liệu để máy tính xử lý điều cần thiết © TS Nguyễn Phúc Khải Hệ nhị phân  Ví dụ 3: Các số hệ nhị phân: 1011B, 101010b, 1010101.101B  Ví dụ 4: Các số sau viết dạng phân tích hệ nhị phân: o o 10101B = 1.24 + 0.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 = 21D 11.01B = 1.21 + 1.20 + 0.2-1 + 1.2-2 = 3.25D © TS Nguyễn Phúc Khải Hệ bát phân  Ví dụ 5: Các hệ bát phân: 734O, 123.56o, -34.23O  Ví dụ 6: Các số sau viết dạng phân tích hệ bát phân: o o 705 O = 7.82 + 0.81 + 5.80 = 453 D 123.56 O = 1.82 + 2.81 + 3.80 + 5.8-1 + 6.8-2 © TS Nguyễn Phúc Khải Hệ bát phân Ký số Tương ứng bát phân nhị phân 000 001 010 011 100 101 110 111 Tương ứng thập phân © TS Nguyễn Phúc Khải Hệ thập lục phân  Có 16 ký số khác hệ thống số đếm này: 0, 1, … , 9, A, B, C, D, E, F  Thường viết thêm ký tự H hay h phía sau số có  Ví dụ 7: Một số hệ thập lục phân: 0x12A,12A H, 234.907 H, B800 h  Ví dụ 8: Các số sau viết dạng phân tích hệ bát phân: F0 H = 15.161 + 0.160 = 240 D FF H = 15.161 + 15.160 = 255 D © TS Nguyễn Phúc Khải Ký số hệ hex A B C D E F Tương ứng nhị phân 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Tương ứng thập phân 10 11 12 13 14 15 10 Định nghĩa  Phần mềm tồn thủ tục đưa vào máy tính để máy thực chức xử lý theo mục tiêu người lập trình  Ngơn ngữ cho máy tính tồn lệnh, liệu, thủ tục… kết hợp lại với theo nguyên tắc kết cấu mã tin hệ lệnh đưa vào máy tính để thực chức xử lý theo mục tiêu người lập trình © TS Nguyễn Phúc Khải 25 Ngơn ngữ cho máy tính  Ngơn ngữ máy tính chia làm ba cấp: cấp cao, cấp thấp cấp máy  Cấp cao ngôn ngữ tự nhiên người 26 Ngơn ngữ cho máy tính  Ngơn ngữ cấp cao:     Cho phép người viết chương trình không cần phải hiểu hoạt động bên máy tính Các lệnh ngơn ngữ cấp cao sử dụng từ tiếng Anh, ký hiệu tốn học thơng thường nên dễ sử dụng Gần với người, chương trình viết ngơn ngữ cấp cao có tính khả chuyển Ví dụ: Pascal, Visual Basic, Java, C/C++, … © TS Nguyễn Phúc Khải 27 Ngơn ngữ cho máy tính  Ngơn ngữ cấp thấp     Mỗi lệnh tương ứng với lệnh ngôn ngữ máy tương ứng với tập lệnh CPU Các lệnh phép tốn ngơn ngữ cấp thấp có tính gợi nhớ tới từ tiếng Anh Mỗi hãng thiết kế CPU quy định tập lệnh riêng cho CPU hãng Ví dụ: Hợp ngữ Assembly,… © TS Nguyễn Phúc Khải 28 Ngơn ngữ cho máy tính  Ngôn ngữ máy    Là ngôn ngữ lệnh viết dạng mã nhị phân Chương trình dạng máy thực thi Chương trình viết ngơn ngữ cấp thấp ngơn ngữ máy chạy hệ máy xác định © TS Nguyễn Phúc Khải 29 Ngơn ngữ cho máy tính  Chương trình viết dạng văn (ngơn ngữ cấp cao cấp thấp) gọi chương trình nguồn (source)  Chương trình nguồn phải dịch sang ngơn ngữ máy  Có hai loại dịch: chương trình biên dịch chương trình diễn dịch hay thơng dịch © TS Nguyễn Phúc Khải 30 Chương trình  Chương trình tập hợp lệnh xếp theo trình tự hợp logic để giải vấn đề máy tính  Sản phẩm chương trình dịch gọi phần mềm (software)  Có hai loại chương trình: chương trình phục vụ chương trình ứng dụng © TS Nguyễn Phúc Khải 31 Chương trình  Chương trình phục vụ chương trình bảo đảm cho máy tính thực chức  Chương trình ứng dụng chương trình người dùng lập để giải yêu cầu xử lý cụ thể Ngôn ngữ sử dụng chủ yếu ngôn ngữ bậc cao Pascal, C, Java,… © TS Nguyễn Phúc Khải 32 CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI Vấn đề (Problems) Giải thuật (Algorithms) Ngôn ngữ (Language) Mạch (Circuits) Vi kiến trúc (Microarchitecture) Kiến trúc máy (Machine Architecture) Thiết bị (Devices) © TS Nguyễn Phúc Khải 33 CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI  Đặt vấn đề (Problems)  Để viết chương trình, trước tiên phải mô tả vấn đề cần giải ngôn ngữ tự nhiên tiếng Việt, tiếng Anh, …  Giải thuật (Algorithms)     Chuyển câu mô tả vấn đề sang dạng giải thuật Một giải thuật thủ tục theo trình tự bước từ lúc bắt đầu lúc kết thúc Mỗi bước quy định trạng thái làm việc máy tính thực thi Thường có hai dạng giải thuật: lưu đồ (flow chart) mã giả (pseudo code) © TS Nguyễn Phúc Khải 34 CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI  Lập trình   Chuyển giải thuật thành chương trình máy tính ngơn ngữ lập trình biết Mỗi câu lệnh có ý nghĩa bắt máy tính thực thi cơng việc cụ thể, khơng phải câu nói dài dịng nhiều ý nghĩa © TS Nguyễn Phúc Khải 35 CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI  Kiến trúc máy    Chương trình ngơn ngữ cấp cao dịch sang tập lệnh máy tính có kiến trúc đặc biệt Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture) quy định hoàn chỉnh cho tương tác chương trình viết phần cứng máy tính để thực thi tác vụ chương trình Một kiến trúc tập lệnh cụ thể quy định tập lệnh, với thao tác toán hạng với kiểu liệu, khả định vị toán hạng nhớ © TS Nguyễn Phúc Khải 36 CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI  Vi kiến trúc (Microarchitecture)   Bước chuyển lệnh kiến trúc tập lệnh sang dạng thực Có nhiều loại chip vi xử lý, chip có vi kiến trúc khác nhau, điều kéo theo kiến trúc tập lệnh loại vi xử lý khác Mơ hình máy tính Von Neuman © TS Nguyễn Phúc Khải 37 CÁC CẤP CHUYỂN ĐỔI  Mạch luận lý (circuit):  Mỗi phần tử vi kiến trúc thành mạch luận lý đơn giản  Thiết bị (Devices)   Mỗi mạch luận lý thực tương ứng mạch điện tử cụ thể Các lệnh cấp cao qua nhiều công đoạn trở thành bit 1, điều khiển điện tử đóng mở thành phần mạch, từ q trình thực lệnh diển © TS Nguyễn Phúc Khải 38 © TS Nguyễn Phúc Khải 39 ... Khải 28 Ngơn ngữ cho máy tính  Ngôn ngữ máy    Là ngôn ngữ lệnh viết dạng mã nhị phân Chương trình dạng máy thực thi Chương trình viết ngơn ngữ cấp thấp ngơn ngữ máy chạy hệ máy xác định © TS... Ngơn ngữ cho máy tính  Ngơn ngữ máy tính chia làm ba cấp: cấp cao, cấp thấp cấp máy  Cấp cao ngôn ngữ tự nhiên người 26 Ngôn ngữ cho máy tính  Ngơn ngữ cấp cao:     Cho phép người viết chương. .. loại chương trình: chương trình phục vụ chương trình ứng dụng © TS Nguyễn Phúc Khải 31 Chương trình  Chương trình phục vụ chương trình bảo đảm cho máy tính thực chức  Chương trình ứng dụng chương