BÀI TẬP TIN HỌC ỨNG DỤNG

Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng Khoa Điện tử - Tin học Bộ môn Tin học BÀI TẬP TIN HỌC ỨNG DỤNG Lớp: CĐ SCMT 18B Tên: Bùi Thanh Việt Mã số sinh viên: 0469181174 Lớp:CĐN SCMT 18B Tên: Bùi Thanh Việt BÀI CÁC KHÁI NIỆM CĂN BẢN 1.1 Khái niệm thông tin (information) - Thông tin khái niệm mơ tả đem lại hiểu biết, nhận thức cho người sinh vật khác - Thơng tin tạo ra, phát sinh, truyền đi, lưu trữ, … Thông tin bị méo mó, sai lệch nhiễu 1.2 Khái niệm liệu (data) - Dữ liệu hiểu vật liệu thô mang thông tin Dữ liệu sau tập hợp lại xử lý cho thơng tin Nói cách khác, liệu nguồn gốc, vật mang thông tin, vật liệu sản xuất thông tin - Trong thực tế, liệu : o Tín hiệu vật lý (physical signal): tín hiệu điện, tín hiệu sóng điện từ, tín hiệu ánh sáng, tín hiệu âm thanh, nhiệt độ, áp suất, … o Các số liệu (number): liệu số, số liệu bảng thống kê nhân sự, khí hậu, … o Các ký hiệu (symbol): chữ viết (character) ký hiệu khắc đá, đất, vách núi, … người xưa - Những liệu người tự đặt để mã hóa thơng tin phải quy ước cách biểu diễn thông tin 1.3 Xử lý thông tin - Thông tin nằm liệu Xử lý thông tin trình xử lý liệu để lấy thơng tin hữu ích phục vụ cho người - Hệ thống thông tin (information system) hệ thống ghi nhận liệu, xử lý chúng để tạo nên thơng tin có ý nghĩa liệu Bài tập Tin học ứng dụng - Thông tin liệu thứ có giá trị kinh tế, nghĩa có mua có bán Hiện nay, việc kinh doanh thông tin trở thành ngành kinh tế phát triển Ví dụ : mơi giới nhà đất, hoạt động tình báo(săn tin mua bán tin lĩnh vực kinh tế, quốc phòng …) - Khi thơng tin, liệu cịn ít, người tự xử lý Song ngày nay, với phát triển xã hội, thông tin ngày nhiều người nhiều lúc không xử lý Máy tính điện tử (computer) đời giúp người xử lý thông tin cách tự động hợp lý, điều tiết kiệm thời gian công sức người nhiều 1.4 Đơn vị đo thông tin - Đơn vị dùng để đo thông tin gọi bit Một bit tương ứng với thị thơng báo kiện có trạng thái Tắt (Off) / Mở (On) hay Đúng (True) / Sai (False) Ví dụ: Một mạch đèn có trạng thái là: o Tắt (Off) mạch điện qua công tắc hở o Mở (On) mạch điện qua công tắc đóng - Số học nhị phân sử dụng hai ký số để biểu diễn số Vì khả sử dụng hai số nên thị gồm chữ số nhị phân xem đơn vị chứa thông tin nhỏ - Bit chữ viết tắt BInary digiT Trong tin học, người ta thường sử dụng đơn vị đo thông tin lớn sau: 1.5 Xử lý thông tin máy tính 1.5.1 Máy tính ? Máy tính công cụ cho phép lưu trữ xử lý liệu cách nhanh chóng, xác tự động theo chương trình định sẵn 1.5.2 Đặc điểm máy tính - Máy tính có khả lưu trữ khối lượng lớn liệu thiết bị lưu trữ gọn nhẹ - Máy tính có tốc độ xử lý cực nhanh (cả tỉ phép tính giây) xác - Máy tính áp dụng nhiều lĩnh vực 1.6 Chu trình xử lý thơng tin - Mọi q trình xử lý thơng tin máy tính hay người thực theo chu trình sau Vào – Xử lý – Ra – Lưu trữ (Input – Processing – Output – Storage) - Quy trình tóm tắt sau : trước tiên, bạn đưa liệu vào, sau đó, máy tính hay người thực q trình xử lý để rút thơng tin Thông tin đưa dạng liệu (kết quả) Ngoài liệu vào quy trình xử lý cần phải lưu trữ lại để dùng tiếp cho lần sau 1.7 Tin học Tin học (Informatics) định nghĩa ngành khoa học nghiên cứu phương pháp, công nghệ kỹ thuật xử lý thông tin tự động Công cụ chủ yếu tin học máy tính điện tử thiết bị truyền tin khác Việc nghiên cứu tin học nhắm vào hai kỹ thuật phát triển song song: Kỹ thuật phần cứng (hardware engineering): nghiên cứu chế tạo thiết bị, linh kiện điện tử, công nghệ vật liệu hỗ trợ cho máy tính mạng máy tính, đẩy mạnh khả xử lý tốn học truyền thơng thơng tin  Kỹ thuật phần mềm (software engineering): nghiên cứu phát triển hệ điều hành, ngơn ngữ lập trình cho tốn khoa học kỹ thuật, mô phỏng, điều khiển tự động, tổ chức liệu quản lý hệ thống thông tin Ứng dụng tin học: Tin học ứng dụng rộng rãi tất ngành nghề khác xã hội từ khoa học kỹ thuật, y học, kinh tế, công nghệ sản xuất đến khoa học xã hội, nghệ thuật, như: • Tự động hóa cơng tác văn phịng • Thống kê • Cơng nghệ thiết kế • Giáo dục • Quản trị kinh doanh • An ninh quốc phịng, … Đặc biệt ngày nay, với việc ứng dụng Internet, nhân loại hưởng lợi từ dịch vụ như: • Thư điện tử • Thư viện điện tử • E_Learning • Thương mại điện tử • Chính phủ điện tử, … 1.8 Máy tính điện tử lịch sử phát triển Do nhu cầu cần tăng độ xác giảm thời gian tính tốn, người quan tâm chế tạo cơng cụ tính tốn từ xưa: bàn tính tay người Trung Quốc, máy cộng học nhà toán học Pháp Blaise Pascal (1623 - 1662), máy tính học cộng, trừ, nhân, chia nhà toán học Đức Gottfried Wilhelmvon Leibniz (1646 - 1716), máy sai phân để tính đa thức tốn học Tuy nhiên, máy tính điện tử thực bắt đầu hình thành vào thập niên 1950 đến trải qua hệ phân loại theo tiến công nghệ điện tử vi điện tử cải tiến nguyên lý, tính loại hình Thế hệ (1950 - 1958): máy tính sử dụng bóng đèn điện tử chân không, mạch riêng rẽ, vào số liệu phiếu đục lỗ, điều khiển tay Máy có kích thước lớn, tiêu thụ lượng nhiều, tốc độ tính chậm khoảng 300 - 3.000 phép tính/s Loại máy tính điển hình hệ EDVAC (Mỹ) hay BESM (Liên Xô cũ) Thế hệ (1958 - 1964): máy tính dùng xử lý đèn bán dẫn, mạch in Máy tính có chương trình dịch Cobol, Fortran hệ điều hành đơn giản Kích thước máy cịn lớn, tốc độ tính khoảng 10.000 -100.000 phép tính/s Điển loại IBM1070 (Mỹ) hay MINSK (Liên Xô cũ) Thế hệ (1965 - 1974): máy tính gắn vi xử lý vi mạch điện tử cỡ nhỏ có tốc độ tính khoảng 100.000 - triệu phép tính/s Máy có hệ điều hành đa chương trình, nhiều người đồng thời theo kiểu phân chia thời gian Kết từ máy tính in trực tiếp máy in Điển loại IBM-360 (Mỹ) hay EC (Liên Xô cũ) Thế hệ (1974 - nay): máy tính bắt đầu có vi mạch đa xử lý có tốc độ tính hàng chục triệu đến hàng tỷ phép tính/s Giai đoạn hình thành loại máy tính chính: máy tính cá nhân để bàn (Personal Computer - PC) xách tay (Laptop Notebook computer) loại máy tính chuyên nghiệp thực đa chương trình, đa xử lý, hình thành hệ thống mạng máy tính (Computer Networks), ứng dụng phong phú đa phương tiện Thế hệ (1990 - nay): bắt đầu nghiên cứu tạo máy tính mơ hoạt động não hành vi người, có trí khơn nhân tạo với khả tự suy diễn phát triển tình nhận hệ quản lý kiến thức để giải toán đa dạng BÀI 2: BIỂU DIỄN THƠNG TIN TRONG MÁY TÍNH 2.1 Biểu diễn số hệ đếm Hệ đếm tập hợp ký hiệu qui tắc sử dụng tập ký hiệu để biểu diễn xác định giá trị số Mỗi hệ đếm có số ký số (digits) hữu hạn Tổng số ký số hệ đếm gọi số (base hay radix), ký hiệu b Hệ đếm số b (b ≥ 2, b số nguyên dương) mang tính chất sau: • Có b ký số để thể giá trị số Ký số nhỏ lớn b-1 • Giá trị vị trí thứ n số hệ đếm số b lũy thừa n: bn • Số N(b) hệ đếm số (b) biểu diễn bởi: đó, số N(b) có n+1 ký số biểu diễn cho phần nguyên m ký số lẻ biểu diễn cho phần b_phân, có giá trị là: Trong ngành Tốn - Tin học phổ biến bốn hệ đếm hệ thập phân, hệ nhị phân, hệ bát phân hệ thập lục phân 2.2 Hệ đếm thập phân (Decimal system, b=10) Hệ đếm thập phân hay hệ đếm số 10 phát minh người Ả rập cổ, bao gồm mười ký số theo ký hiệu sau: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, Qui tắc tính giá trị hệ đếm đơn vị hàng có giá trị mười đơn vị hàng kế cận bên phải Ở b=10 Bất kỳ số nguyên dương hệ thập phân biểu diễn tổng số hạng, số hạng tích số với 10 lũy thừa, số mũ lũy thừa tăng thêm đơn vị kể từ số mũ lũy thừa phía bên phải Số mũ lũy thừa hàng đơn vị hệ thập phân Ví dụ: Số 5246 biểu diễn sau: 5246 = x 103 + x 102 + x 101 + x 100 = x 1000 + x 100 + x 10 + x Thể gọi ký hiệu mở rộng số nguyên Vì 5246 = 5000 + 200 + 40 + Như vậy, số 5246 : ký số số nguyên đại diện cho giá trị đơn vị (1s), ký số đại diện cho giá trị chục (10s), ký số đại diện cho giá trị trăm (100s) ký số đại diện cho giá trị ngàn (1000s) Nghĩa là, số lũy thừa 10 tăng dần đơn vị từ trái sang phải tương ứng với vị trí ký hiệu số, 100 = ; 101 = 10; 102 = 100; 103 = 1000; 104 = 10000… Mỗi ký số thứ tự khác số có giá trị khác nhau, ta gọi giá trị vị trí (place value) Phần thập phân hệ thập phân sau dấu chấm phân cách thập phân (theo qui ước Mỹ) thể ký hiệu mở rộng 10 lũy thừa âm tính từ phải sang trái kể từ dấu chấm phân cách: Ví dụ: 254.68 2.3 Hệ đếm nhị phân (Binary system, b=2) Với b=2, có hệ đếm nhị phân Đây hệ đếm đơn giản với hai chữ số Mỗi chữ số nhị phân gọi BIT (viết tắt từ chữ BInary digiT) Vì hệ nhị phân có hai trị số 1, nên muốn diễn tả số lớn hơn, ký tự phức tạp cần kết hợp nhiều bit với Ta chuyển đổi hệ nhị phân theo hệ thập phân quen thuộc Ví dụ: Số 11101.11(2) tương đương với giá trị thập phân : vậy: 11101.11(2) = 1x16 + 1x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 + 1x0.5 + 1x0.25 = 29.75 (10) số 10101 (hệ 2) sang hệ thập phân là: 10101(2) = 1x24 + 0x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = 16 + + + + = 21(10) 2.4 Hệ đếm bát phân (Octal system, b=8) Nếu dùng tập hợp bit biểu diễn tám giá trị khác : 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 Các trị tương đương với tám giá trị hệ thập phân 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, Tập hợp chữ số gọi hệ bát phân, hệ đếm với b = = Trong hệ bát phân, trị vị trí lũy thừa Ví dụ: 235 64(8) = 2x82 + 3x81 + 5x80 + 6x8-1 + 4x8-2 = 157 8125(10) 2.5 Hệ đếm thập lục phân (Hexa-decimal system, b=16) Hệ đếm thập lục phân hệ số b=16 = 4, tương đương với tập hợp bốn chữ số nhị phân (4 bit) Khi thể dạng hexa-decimal, ta có mười sáu ký tự gồm mười chữ số từ đến 9, sáu chữ in A, B, C, D, E, F để biểu diễn giá trị số tương ứng 10, 11, 12, 13, 14, 15 Với hệ thập lục phân, trị vị trí lũy thừa 16 Ví dụ: 34F5C(16) = 3x164 + 4x163 + 15x162 + 5x161 + 12x160 = 16294(10)  Bảng qui đổi tương đương 16 chữ số hệ đếm: 2.6 Đổi số nguyên từ hệ thập phân sang hệ b Tổng quát: Lấy số nguyên thập phân N(10) chia cho b thương số Kết số chuyển đổi N (b) dư số phép chia viết theo thứ tự ngược lại Ví dụ: Số 12(10) = ?(2) Dùng phép chia cho liên tiếp, ta có loạt số dư sau: Kết quả: 12(10) = 1100(2) 2.7 Đổi phần thập phân từ hệ thập phân sang hệ số b Tổng quát: Lấy phần thập phân N(10) nhân với b phần thập phân tích số Kết số chuyển đổi N (b) số phần nguyên phép nhân viết theo thứ tự tính toán 2.8 Mệnh đề logic Mệnh đề logic mệnh đề nhận hai giá trị : Đúng (TRUE) Sai (FALSE), tương đương với TRUE = FALSE = Phép toán logic áp dụng cho hai giá trị TRUE FALSE ứng với tổ hợp AND (và) OR (hoặc) sau: 2.9 Biểu diễn thơng tin máy tính điện tử Dữ liệu số máy tính gồm có số ngun số thực  Biểu diễn số nguyên: Số nguyên gồm số nguyên khơng dấu số ngun có dấu • Số ngun khơng dấu số khơng có bit dấu byte = bit, biểu diễn 28 = 256 số nguyên dương, cho giá trị từ (0000 0000) đến 255 (1111 1111) • Số ngun có dấu thể máy tính dạng nhị phân số dùng bit làm bít dấu, người ta qui ước dùng bit hàng bên trái làm bit dấu (S): số dương cho số âm Đơn vị chiều dài để chứa thay đổi từ đến bytes  Biểu diễn ký tự: Để biễu diễn ký tự chữ in thường, chữ số, ký hiệu máy tính phương tiện trao đổi thơng tin khác, người ta phải lập mã (code system) qui ước khác dựa vào việc chọn tập hợp bit để diễn tả ký tự tương ứng, ví dụ hệ mã phổ biến : • Hệ thập phân mã nhị phân BCD (Binary Coded Decima) dùng bit • Hệ thập phân mã nhị phân mở rộng EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) dùng bit tương đương byte để biễu diễn ký tự • Hệ chuyển đổi thơng tin theo mã chuẩn Mỹ ASCII (American Standard Code for Information Interchange) hệ mã thông dụng kỹ thuật tin học Hệ mã ASCII dùng nhóm bit bit để biểu diễn tối đa 128 256 ký tự khác mã hóa theo ký tự liên tục theo số 16 BÀI 3: HỆ THỐNG PHẦN CỨNG (HARDWARE) Phần trình bày phận hệ thống máy tính khái niệm bản, đặc biệt hệ máy vi tính cá nhân (PC: Personal Computer) hệ máy sử dụng rộng rãi Các phận máy tính: Nói chung tất hệ thống máy tính (từ máy vi tính đến máy tính siêu lớn) có sơ đồ khối bao gồm: - Khối xử lí trung tâm: CPU (Central Processing Unit) - Bộ nhớ trong: RAM (Random Access Memory, ROM (Read Only Memory) - Bộ nhớ ngoài: đĩa mềm, đĩa cứng, - Các thiết bị nhập: bàn phím, chuột, máy quét, - Các thiết bị xuất: hình, máy in, máy vẽ, 3.1 Bộ xử lý trung tâm CPU Có thể nói CPU huy máy tính Nó có nhiệm vụ thực phép tính số học logic, đồng thời điều khiển trình thực lệnh CPU có ba phận chính: khối tính tốn số học logic, khối điều khiển số ghi 3.1.1 Khối tính tốn số học logic (ALU: Arithmetic Logic Unit) ALU thực hầu hết thao tác, phép tính quan trọng hệ thống, là: - Các phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia, ) - Các phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) - Các phép tính quan hệ (so sánh lớn >, nhỏ