CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH1 GIỚI THIỆU
Máy tính là cơng cụ xử lý thơng tin Về cơ bản, q trìnhxử lý thơng tin trên máy tính - cũng như q trình xử lý thơng tin của con người - có bốn giai đoạn chính:
Nhận thơng tin (Receive input): thu nhận thông tin từ thế
giới bên ngồi vào máy tính Thực chất đây là q trình chuyển đổi các thơng tin ở thế giới thực sang dạng biểu diễn thơng tin trong máy tính thông qua các thiết bị đầu vào.
Xử lý thông tin (process information): biến đổi, phân tích,
tổng hợp, tra cứu những thơng tin ban đầu để có được những thơng tin mong muốn
Xuất thông tin (produce output): đưa các thông tin kết quả
(đã qua xử lý) ra trở lại thế giới bên ngồi Ðây là q trìnhngược lại với q trình ban đầu, máy tính sẽ chuyển đổi cácthông tin trong máy tính sang dạng thơng tin ở thế giới thực thông qua các thiết bị đầu ra
Lưu trữ thông tin (store information): ghi nhớ lại các
thông tin đã được ghi nhận để có thể đem ra sử dụng trong những lần xử lý về sau
Ðể đáp ứng bốn thao tác đó thì một máy tính thông thường cũng gồm bốn bộ phận hợp thành, mỗi bộ phận có một chức năng riêng:
Thiếp bị nhập (input device): thực hiện thao tác đưa dữ liệu
Trang 3Thiết bị xử lý (đơn vị xử lý trung tâm - CPU )thực hiện thao
tác xử lý, tính tốn các kết quả, điều hành hoạt động tính tốn của máy vi tính Có thể xem CPU như bộ não của con người
Thiết bị xuất (output): thực hiện thao tác gởi thông tin ra
ngồi máy vi tính, thường dùng màn hình máy tính làm thiết bị xuất chuẩn, có thể thêm một số khác như máy in…
Thiết bị lưu trữ (storage devices): được dùng để lưu giữ
thông tin Lưu trữ sơ cấp (primary memory) là bộ nhớ trong của máy tính dùng để lưu các tập lệnh của chương trình, các thơngtin dữ liệu sẵn sàng làm việc tùy theo yêu cầu của CPU Lưu trữ thứ cấp (secondary storage) là cách lưu trữ đơn thuần với mục đích lưu giữ dữ liệu, cách này dùng các thiết bị lưu trữ như đĩacứng, đĩa mềm, băng từ, CD.
2 THÔNG TIN - BIỂU DIỄN VÀ XỬ LÝ THƠNG TIN
Khái niệm thơng tin (information) được sử dụng thường ngày Con người có nhu cầu đọc báo, nghe đài, xem phim,video, đi tham quan, du lịch, tham khảo ý kiến người khác, để nhận được thêm thông tin mới Thông tin mang lại cho con người sự hiểu biết, nhận thức tốt hơn về những đối tượng trong đời sống xã hội, trong thiên nhiên, giúp cho họ thực hiện hợp lý công việc cần làm để đạt tới mục đích một cách tốt nhất
Những đám mây đen đùn lên ở chân trời phía Ðơng chứa đựng thơng tin báo hiệu về trận mưa lớn sắp xảy ra Màu đencủa mây, tốc độ chuyển động của mây chứa các thông tin về khí tượng
Biểu đồ thống kê sản phẩm hàng tháng của từng phân xưởng bánh kẹo chứa đựng các thông tin về năng suất lao động, về mức độ thực hiện kế hoạch sản xuất của phân xưởng đó Nốt
nhạc trong bản Sonata ánh trăng của Beethoven làm cho người
Trang 4Khi 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 Người tài xế chăm chú quan sát người, xe cộ đi lại trên đường, độ tốt xấu mặt đường, tính năng kỹ thuậtcũng như vị trí của chiếc xe để quyết định, cần tăng tốc độ hay hãm phanh, cần bẻ lái sang trái hay sang phải nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho chuyến xe đi
Thơng 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.
Mỗi tế bào sinh dục của những cá thể sinh vật mang thông tin di truyền quyết định những đặc trưng phát triển của cá thể đó Gặp mơi trường khơng thuận lợi, các thơng tin di truyền đócó thể bị biến dạng, sai lệch dẫn đến sự hình thành những cá thể dị dạng Ngược lại, bằng những tác động tốt của di truyền học chọn giống, ta có thể cấy hoặc làm thay đổi các thông tin di truyền theo hướng có lợi cho con người Thông tin được thể hiện dưới nhiều dạng thức khác nhau như sóng ánh sáng, sóngâm, điện từ, các ký hiệu viết trên giấy hoặc khắc trên gỗ, trênđá, trên các tấm kim loại Về nguyên tắc, bất kỳ cấu trúc vật chất nào hoặc bất kỳ dịng năng lượng nào cũng có thể mang thông tin Chúng được gọi là những vật (giá) mang tin Dữ liệu (data) là biểu diễn của thơng tin và được thể hiện bằng các tín hiệu (signal) vật lý
Trang 5Mỗi tín hiệu có thể dùng để thể hiện các thông tin khác nhau Uống một chén rượu để mừng ngày gặp mặt, cũng có thể uống chén rượu để giải sầu, để tiễn đưa người thân lên đường đi xa
Thông tin là một khái niệm trừu tượng, tồn tại khách quan, có thể nhớ trong đối tượng, biến đổi trong đối tượng và áp dụng để điều khiển đối tượng Thông tin làm tăng thêm hiểu biết của con người, là nguồn gốc của nhận thức Thông tin về một đối tượng chính là một dữ kiện về đối tượng đó, chúng giúp ta nhận biết và hiểu được đối tượng Thông tin có liên quan chặt chẽ đến khái niệm về độ bất định Mỗi đối tượng chưa xác định hồn tồn đều có một độ bất định nào đó Tính bất định nàychưa cho biết một cách chính xác và đầy đủ về đối tượng đó
Ðộ bất định có liên quan chặt chẽ đến khái niệm xác suất -độ đo khả năng có thể xảy ra của sự kiện (biến cố) Nếu một biến cố khơng bao giờ xảy ra, xác suất của nó có giá trị bằng 0 Nếu có một biến cố chắc chắn xảy ra, xác suất của nó bằng 1 Ðại lượng xác suất có giá trị trong đoạn [0,1] Xác suất đối tượng A trú ngụ ở đâu trong 9 địa bàn (4 quận và 5 huyện) của Hà Nội trước khi có thơng tin bổ sung là 1/9, cịn sau đó là 1/5.Xác suất càng nhỏ thì độ bất định càng lớn Thơng tin có thể đo được Giả sử sự kiện có thể tồn tại ở một trong số n trạng thái được đánh số 1, 2, , n trong đó trạng thái i xuất hiện với xác suất là Pi (0 < Pi < 1) C Shannon, vào năm 1948, đã đưa racông thức sau nhằm xác định độ bất định của sự kiện:
Khi được cung cấp thêm thông tin, số trạng thái và xác suất xảy ra của mỗi trạng thái sẽ khác đi và ta sẽ nhận được một độ bất định mới l2 nào đó (bé hơn l1) Như vậy, thông tin bổ sung đã làm giảm độ bất định và hiệu số (l1- l2) được xem là lượng tin của thông tin mới bổ sung
Trang 6thái của sự kiện là như nhau (đồng xác suất: p1= p2= 1/2) Ðộ bất định trong trường hợp này sẽ là log22-1.
Trong máy tính, các thông tin được biểu diễn bằng hệ đếm nhị phân Tuy chỉ dùng hai ký số là 0 và 1 mà ta gọi là bitnhưng hệ nhị phân đã giúp máy tính biểu diễn - xử lý được trênhầu hết các loại thông tin mà con người hiện đang sử dụng nhưvăn bản, hình ảnh, âm thanh, video,
3 CÁC HỆ ĐẾM VÀ CÁC PHÉP TÍNH3.1 Khái niệm hệ đếm & hệ đếm nhị phân
Các chữ số cơ bản của một hệ đếm là các chữ số tối thiểu để biểu diễn mọi số trong hệ đếm ấy.
Ví dụ
Hệ thập phân có các chữ số cơ bản: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.Hệ nhị phân có các chữ số cơ bản: 0, 1.
Ðặc biệt hệ thập lục phân có các chữ số cơ bản được ký hiệu là 0,…, 9, A, B, C, D, E, F Nếu một số có giá trị lớn hơn các số cơ bản thì nó sẽ được biểu diễn bằng cách tổ hợp các chữ số cơbản theo công thức sau:
X = anan-1 a1a0= anbn+ an-1bn-1+ + a1b + a0(*)
trong đó: b là cơ số hệ đếm,
a0, a1, a2, , anlà các chữ số cơ bảnX là số ở hệ đếm cơ số b.
Ví dụ
Trang 73.2 Chuyển đổi giữa các hệ đếm
Qui tắc 1
Ðể chuyển đổi một số từ hệ thập phân sang hệ có cơ số b (b 10) ta áp dụng cách làm sau:
Lấy số thập phân chia cho cơ số b cho đến khi phần thươngcủa phép chia bằng 0, số đổi được chính là các phần dư của phép chia theo thứ tự ngược lại.
Ví dụ
Cho X = 610nghĩa là X = 6 trong hệ thập phân thì X sẽ được đổi thành 1102trong hệ nhị phân.
Cách đổi như hình sau
Qui tắc 2
Ðể chuyển đổi một số từ hệ cơ số b về hệ thập phân ta sử sụng cơng thức (*)
Ví dụ
Cho X = 1102thì X= 1 * 22+ 1 * 21+ 0 = 6.
Bảng chuyển đổi giữa hệ nhị phân, thập lục phân và thập phân như sau
Thập phânNhị phânThập lục phân
000
Trang 82102311341004510156110671117810008910019101010A111011B121100C131101D141110E151111F Qui tắc 3
Ðể chuyển số từ hệ nhị phân về hệ thập lục phân ta thực hiện như sau:
Nhóm lần lượt 4 bit từ phải sang trái, sau đó thay thế các nhóm 4 bit bằng giá trị tương ứng với hệ thập lục phân (tra theo bảng chuyển đổi trên).
Ví dụ: X = 11’10112= 3B16
Qui tắc 4
Trang 9Ví dụ: X = 3B16= 0011’10112= 11’10112
4 TỔNG QUAN CẤU TRÚC CỦA MÁY TÍNH VÀCÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
4.1 Đơn vị xử lý trung tâm - CPU và bộ nhớ4.1.1.Cách làm việc của CPU
Ðơn vị xử lý trung tâm (Central Processing Unit) - CPU
là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được thiết lập trước Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor trên một bảng mạch nhỏ Phần lớn người dùng khôngbiết và cũng khơng cần biết đến cái gì trên CPU Một CPU có thể thi hành hàng triệu lệnh mỗi giây, để như vậy, trong một CPU tiêu biểu phải có nhiều thành phần phức tạp với các chức năng khác nhau hoạt động nhịp nhàng với nhau để hoàn thànhcác tập lệnh chương trình Ở đây chúng ta sẽ xem qua các thànhphần căn bản bên trong của một CPU.
Arithmetic Logic Unit (ALU) - đơn vị số học luận lý: bao
gồm một số thanh ghi - register, thường là 32 hay 64 bit Nóthực hiện các lệnh của đơn vị điều khiển và xử lý tín hiệu Theo tên gọi, đơn vị này dùng để thực hiện các phép tính số học đơngiản (cộng, trừ, nhân, chia số nguyên) hay phép tính luận lý đối với dữ liệu (so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, ).
Tập lệnh chương trình được lưu giữ tại bộ nhớ chính - thơngthường thì trên các chip nằm ngồi CPU - CPU đọc lệnh từ bộ
nhớ qua đơn vị truyền tin - bus unit giữa bộ nhớ nguyên thủy và
CPU.
Ðơn vị nạp lệnh - Prefetch unit: ra chỉ thị cho đường
Trang 10Ðơn vị giải mã - Decode unit: ra chỉ thị cho đường truyền
đọc các lệnh được lưu giữ tại một địa chỉ bộ nhớ riêng biệt Ðơnvị này không chỉ định vị và nạp lệnh được thi hành kế tiếp màcòn nạp cả các lệnh lần lượt sau nữa vào hàng chờ sẵn sàng hoạt động
Ðơn vị nối ghép đường truyền - Bus Interface Unit: bộ phận dẫn truyền điều phối các thông tin.
Những nhà sản xuất vi xử lý luôn phát triển các kỹ thuật
nhằm tăng tốc độ xử lý cho CPU Và như vậy, bộ nhớ ẩn
-cache memory là một bộ nhớ nhỏ tốc độ cao đặt ngay bên trong
bộ xử lý và nối trực tiếp với mạch xử lý để lưu trữ các lệnh chuẩn bị được thực hiện, hay các lệnh thường xuyên được dùngđể sẵn sàng cho CPU Bộ nhớ này chỉ do bộ xử lý kiểm soát, người sử dụng không thể thâm nhập được, nhằm phục vụ cho việc tăng tốc độ tính tốn của bộ xử lý Loại cache memory nằm ngay trong bản thân bộ xử lý thường được gọi là cache nội hay cache sơ cấp - primary, hay còn gọi là cache L1 (cachelevel 1) Loại cache memory nằm ngoài bộ xử lý thường được gọi là cache ngoại hay cache thứ cấp - secondary cache, hay còngọi là cache L2 (cache level 2).
Ðơn vị điều khiển - control unit: có nhiệm vụ thơng dịch
các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lý, được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống.
Mạch xung nhịp hệ thống - system clock: dùng để đồng bộ
các thao tác xử lý trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi, khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chukỳ xung nhịp Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra cácxung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp - tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây - Mhz.
Thanh ghi – register: là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý
Trang 114.1.2.Lưu trữ sơ cấp: Bộ nhớ máy tính
Cơng việc chính của CPU là thi hành các mã lệnh của chương trình, nhưng trong cùng thì CPU chỉ có khả năng giải quyết một ít trong phần dữ liệu Như vậy phần còn lại của dữ liệu được đọc vào phải cần một chỗ nào đó để lưu giữ lại sẵn sàng cho CPU xử lý, và RAM hay bộ nhớ chính sẽ nhận nhiệm vụ này.
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên - Random Access Memory
(RAM): là loại thiết bị lưu trữ sơ cấp Chip RAM gồm nhiều
mạch điện tử có chức năng lưu trữ các lệnh và dữ liệu chươngtrình một cách tạm thời Chính thuật ngữ truy cập ngẫu nhiêncũng cho thấy tính chất của loại bộ nhớ này Mỗi vị trí lưu trữ trong RAM đều có thể truy cập trực tiếp, nhờ đó các thao tác truy tìm và cất trữ có thể thực hiện rất nhanh Nội dung lưu trữ
trong RAM không cố định - volatile memory, có nghĩa phải
ln có nguồn ni để lưu trữ nội dung thơng tin đó - mất điện là mất tất cả.
Bộ nhớ cố định - nonvolatile memory: được gọi bộ nhớ chỉ
đọc - Read Only Memory - ROM Chính là vì loại cố định nên
nó vẫn duy trì nội dung nhớ khi khơng có điện, nhờ đó người ta dùng ROM để chứa chương trình BIOS khơng thay đổi Khơng phải lúc nào loại này cũng ẩn trong vỏ CPU Nhiều thiết bị tròchơi điện tử cũng dùng hộp, có khả năng tháo lắp, dựng một mạch ROM lưu trữ thường xuyên trò chơi các chương trình
Trang 124.1.3.Cách làm việc của bộ nhớ
Bộ nhớ (Memory): là một mạch tích hợp phức tạp gồm
hàng triệu tế bào nhớ (storage cell) - các tế bào nhớ này chính làđơn vị lưu dữ kiện Các thơng tin trong bộ nhớ có thể là tập lệnh chương trình hay là dữ liệu của hình ảnh, các con số của phép tính số học hay luận lý và cũng có khi là các ký tự chữ cái Mỗi byte bộ nhớ đều có địa chỉ riêng để CPU có thể truy cập đến dữ liệu trong đó Bộ nhớ có nhiều loại với đặc điểm cấu trúc tính năng sử dụng khác nhau, nhưng về căn bản đều dùng để lưu dữ kiện nhằm phục vụ cho việc xử lý thông tin của CPU, và nó cóthể là loại nằm ngay trên CPU hay nằm ngồi CPU.
Một máy tính cá nhân bình thường ngày nay thường lắp từ64 đến 256 megabytes bộ nhớ - bộ nhớ được nói đến trong câu này có nghĩa là loại bộ nhớ ngồi CPU mà ta thường gọi là cácthanh RAM.
Các vi mạch DRAM được kết nối với nhau trên một bản mạch nhỏ được gọi là RAM, có khi là SIMM (single in - linememory module) - module nhớ hàng chân kép Tùy lượng vi mạch nhớ và cấu trúc, các SIMM hay DIMM có thể có dung lượng từ 1 MB đến 32 MB hoặc hơn; các thế hệ cũ thì có 30chân (thường dùng từ các máy 486DX trở về trước), thế hệ thông dụng hiện nay dùng loại 72 chân (từ 486DX cho tới các máy hiện đại nhất) Đã xuất hiện loại DIMM - SDRAM có tốc độ lý thuyết 10ns (so với RAM EDO là 60ns), có số chân là 168chân cũng được dùng rộng rãi với một số bo mạch chọn lọc Các RAM này được cắm vào các khe quy định sẵn trên mạch hệ thống chính.
Xét về chi tiết thì nơi nhớ - tế bào nhớ giống như một cái hộp thư Một hộp thư hiện đại cho một địa chỉ có thể lưu giữ một byte thông tin.
Trang 13Khi khởi động máy, CPU tự động (đã qui định trước) đọc thông tin lưu trong bộ nhớ chỉ đọc - ROM và thi hành Hầu hết các hệ thống máy tính đều có ROM để lưu dữ kiện để điều khiển hệ thống Các chương trình trên ROM thường được gọi là
BIOS - hệ thống xuất nhập cơ sở.
Các lệnh cần thực hiện nào đã nạp vào bộ nhớ thì CPU cókhả năng thực hiện chúng.
Như vậy, khi bật máy, CPU đọc thông tin trên bộ nhớ ROM - thi hành nó, sau đó đọc đến thơng tin trên đĩa khởi động vànạp các thông tin hệ điều hành trên đĩa vào bộ nhớ RAM Các thông tin lưu trên RAM ở các tế bào nhớ, tức là nằm sẵn trong RAM - và CPU có thể thực hiện các tác vụ.
4.2 Thiết bị nhập4.2.1.Bàn phím
Ðể thể hiện những lá thư, những con số, hay các ký tự đặcbiệt bằng máy tính, người ta dùng bàn phím nối với máy tính, kích hoạt ứng dụng thích hợp rồi gõ các phím nào cần gõ cho racác từ, câu muốn có Khi bạn gõ - nhấn một ký tự nào trên bànphím, trên màn hình sẽ hiện ra chữ ấy (giả định đang trong trìnhứng dụng thích hợp) Các phím mũi tên, Alt, Ctrl, Enter…khơng gửi một chữ nào cho máy mà là các lệnh đặc biệt nào đó.
Trang 14lưỡng về mặt ngôn ngữ học về tần suất xuất hiện của các chữ cái, dựa vào đó đưa ra một thứ tự sao cho những chữ cái hay dùng nhất ở vị trí phím dễ dùng nhất.
4.2.2.Thiết bị chỉ điểm - Pointing Device
Hàng triệu người dùng máy tính hiện nay dùng bàn phím để gõ các chữ cái và con số, nhưng để ra lệnh cho máy, định vị con trỏ, họ khơng chỉ dùng bàn phím mà cịn dùng một thiết bị đặc biệt thông dụng khác gọi là: con chuột - mouse Con chuột dùngđể chuyển dịch một ký hiệu hay một đối tượng được chọn từ nơi này sang nơi khác trên màn hình Con chuột thường được thể hiện thông qua con trỏ trên màn hình Khi người sử dụng di chuyển con chuột trên mặt bàn thì con trỏ cũng di chuyển trênmàn hình.
Một con chuột có một, hai, hay ba nút nhấn có thể dùng để gởi các tín hiệu đến máy tính Nhiều người dùng không quantâm đến con chuột - cũng chẳng sao, nhưng ngày càng nhiều các chương trình ứng dụng đặt con chuột vào vị trí quan trọng để điều khiển chương trình Cũng như nhiều linh kiện khác, chuột cũng có nhiều chủng loại với cấu tạo và điểm mạnh yếu khác nhau nhưng cùng có chung nhiệm vụ.
Con chuột chuẩn: gồm các nút nhấn ở trên và một hịn bi ở
dưới, nó có cấu tạo nhỏ gọn nối máy tính bởi một sợi dây, có thể dịch chuyển dễ dàng và đó cũng là nhiệm vụ của nó.
Con chuột bóng - Trackball: nó cũng gồm các thành phần
như trên, nhưng viên bi lại hướng lên trên Thường được chế tạo to lớn khó di chuyển chuột được, tác vụ di chuyển chuột thực hiện trực tiếp bằng chính người sử dụng dùng tay lăn viênbi, nút nhấn vẫn không thay đổi chức năng.
Phiến nhấn - touch pad: là một phiến nhỏ nhạy cảm với
Trang 15Một vài thiết bị đặc biệt khác cũng được xem là các thiết bị chỉ điểm, ví dụ như:
Cần điền khiển - Joystick: cũng được xem là thiết bị tính
năng chỉ điểm đặc biệt, nó giống như cần điều khiển trong máy trị chơi điện tử.
Màn hình cảm ứng - Touch Screen: màn hình thiết kế đặc
biệt để có thể cảm nhận được sự chỉ điểm của ngón tay hoặc vật gì đó đối với màn hình.
Bàn vẽ - Graphic table: là một thiết bị đặc dụng dành cho
những nhà thiết kế hay họa sỹ, bàn vẽ càng tốt thì độ nhạy cảm về áp lực trên nó càng cao Bàn vẽ sẽ chuyển trực tiếp những hình ảnh được vẽ trên bàn vẽ thành các hình ảnh trên máy tính.
4.2.3.Thiết bị đọc
Một số các thiết bị đọc bị giới hạn bởi khả năng đưa dữ liệu - văn bản trực tiếp trên giấy, hay chuyển các thông tin đã được in ra cho máy tính xử lý Một số thiết bị nhập khác (được gọi làthiết bị đọc) đã được chế tạo nhằm đáp ứng cho những nhu cầu thực tế này:
Thiết bị đọc đánh dấu quang học - Optical-mark readder:
dùng ánh sáng phản xạ để xác định vị trí đã được đánh dấu viết chì trong cơng tác kiểm tra sản phẩm sản xuất dây chuyền để trả lời trên một cái thẻ theo hình thức quy định trước.
Thiết bị đọc mã vạch - Barcode reader: dùng ánh sáng để
đọc mã sản phẩm (UPC), mã kiểm tra hay một số loại mã vạch khác.
Thiết bị đọc chữ in từ tính - magnetic-ink characterreader: để đọc các con số theo mẫu được in bằng một loại mực
đặc biệt có từ tính dùng trong việc kiểm tra.
Cây đũa thần - wand reader: là tên thiết bị dùng tia sáng để
Trang 16đặc biệt trên vùng dành riêng cho chúng, thường dùng cho cácthẻ bán hàng hay thẻ tín dụng Người ta dùng các thiết bị nàyrất nhiều trong các cửa hàng, các nơi thanh toán chuyển đổi tiền, nối với một thiết bị đầu cuối POS (điểm bán - point ofsale) Thiết bị đầu cuối (Terminal) này sẽ gửi thông tin nhận từ cây đũa thần đến một máy tính (có thể là một mainframe), máy tính này sẽ xác định cơ sở dữ liệu cần thiết phù hợp (giá cả, cước thuế, số tiền phải trả cho món hàng…) và gởi lại thơng tin ấy cho POS Ðó là một trong các trường hợp ứng dụng, nguyêntắc làm việc cũng tương tự với thẻ tín dụng
Cây viết máy tính - pen-based computer: như phần trước có
nói đến, trong các loại máy hệ xách tay có loại nhỏ gọn nhất có
thể bỏ vào áo khốc - loại trợ lý kỹ thuật số hay cịn gọi là Máy
thơng tin cá nhân (personal digital assistant - personalcomunicatior) nó dùng một cây viết để đưa dữ liệu vào máy
tính, thiết bị này là Cây viết máy tính - pen-based computer Ðể
nhập liệu, người ta viết trực tiếp lên màn hình phẳng của máy tính.
Xét về trường hợp nhập liệu trực tiếp từ giấy tờ văn bản đãnói ở trên cịn phương pháp dùng chương trình nhận dạng chữ Chương trình này chuyển các hình ảnh của văn bản đưa vàomáy tính bằng máy quét ảnh thành các ký tự chữ cái, độ chính xác của các chương trình này khoảng hơn 99% với ngơn ngữ chỉ có các ký tự Latin.
4.2.4.Các thiết bị số hóa thế giới thực
Trang 17kỹ thuật số, thể hiện hình ảnh số thì dùng màn hình máy tính,thể hiện ảnh ra giấy thì dùng máy in… và nhiều nhu cầu khoa học khác dùng các thiết bị số hóa đặc biệt khác nữa Nói chung "cả thế giới thực của chúng ta đều có thể được số hóa".
Máy quét ảnh - scanner: là một thiết bị nhập liệu có thể
biến những hình ảnh thành những thơng tin số hóa đại diện cho nó Máy quét ảnh hiện nay có nhiều chủng loại và kích cỡ khác nhau, thông dụng nhất là loại máy quét phẳng - flatbed scanner.Còn loại máy quét cầm tay - handheld scanner, nhưng thay vìviên bi định vị là bóng đèn chân khơng Cịn một loại khác gọn nhẹ thường được đặt giữa màn hình và bàn phím gọi là máyqt phụ trợ – shet-fed scanner.
Máy ảnh số – digital camera: cũng bằng phương pháp
tương tự như scanner, máy ảnh số dùng để chụp hình ảnh bênngồi, thay vì lưu hình ảnh lên phim thì nó lưu ảnh dưới dạng thơng tin số hóa Khác với máy quét ảnh, máy ảnh số không bị giới hạn bởi mặt phẳng hình ảnh, nó hồn tồn có thể chụp được những hình ảnh mà máy ảnh thông thường chụp được Ảnh chụp từ máy ảnh số có thể được lưu trên đĩa hay loại thiết bị lưu trữ nào đó tùy mỗi loại máy Loại máy ảnh kỹ thuật số này ngày càng trở nên rộng rãi hơn, nó đặc biệt hữu dụng trong việc chụp những hình ảnh ở những nơi mang tính tơn nghiêm vìhầu như nó khơng gây ra một tiếng động đáng kể nào.
Máy quay phim số – digital video camera: hoạt động với
phương thức tương tự máy ảnh số nhưng là lưu giữ những hìnhảnh động thay vì hình ảnh tĩnh, ngồi ra nó còn thu được âm thanh nữa Loại máy quay phim số này rất đắc dụng trong lĩnh vực truyền thông đa phương tiện hay hội đàm qua màn ảnh
Thiết bị âm thanh số hóa – Audio digitalizer: là micro, loa,
Trang 18các hệ máy mới là vô cùng phong phú, ngày nay hầu như bạn
có thể bắt gặp dịng chữ âm thanh kỹ thuật số – digital audio
trên hầu hết các thiết bị âm thanh hiện đại như máy đĩa CDnhạc, CD video
Thiết bị cảm ứng: Trong các ứng dụng khoa học, các thiết
bị cảm ứng được dùng rất nhiều để đưa dữ kiện bên ngồi vàomáy tính dưới dạng số hóa Ðó là điều hiển nhiên bởi máy tính chỉ xử lý được những thông tin dạng số Ứng dụng thông thường nhất là các thiết bị đong, đo như nhiệt kế điện tử, máy dự báo thời tiết, thiết bị kiểm soát mơi trường, thiết bị kiểm sốt mức độ ô nhiễm về âm thanh lẫn ô nhiễm về không khí vànhiều ứng dụng khác nữa.
4.3 Thiết bị xuất
Máy tính nhận thơng tin, xử lý và phải xuất thơng tin Nhưvậy nơi để nhận dữ liệu xuất ra sau khi xử lý gọi là bộ phận xuất hay thiết bị xuất Hiện nay người ta thường dùng hai thiết bị xuất chủ yếu là màn hình và máy in.
4.3.1.Xuất ra màn hình
Màn hình máy tính (tạm dịch từ Video Monitor) hay thiết
bị đầu cuối hiển thị hình ảnh (video display terminal - VDT) sẽ
cho ta thấy những ký tự mà ta gõ trên bàn phím hoặc các thơngđiệp từ máy tính Những thế hệ màn hình mới có thể thể hiện chi tiết các hình ảnh cũng như chữ, số và các ký hiệu với đủ loại màu sắc khác nhau, thường gọi là màn hình màu, tên gọi nhưvậy để phân biệt loại màn hình đơn sắc dùng cho các hệ máy cũ (loại máy XT).
Có hai chữ monitor và display mà người ta hay dùng lẫn
lộn, dù đó là hai khái niệm khác nhau Display - Màn hiển thị:
Trang 19cả màn hiển thị, tất cả lắp trong vỏ máy, người ta thường gọi
monitor là màn hình.
Màn hình có hai loại chính là: màn hình kiểu thiết kế giống như tivi dùng các bóng đèn tia điện tử cathode CRT (cathode
ray tube) và màn hình tinh thể lỏng LCD (liquid crystal
display) Tuy rằng LCD là loại màn hình phẳng nhỏ gọn hơn
CRT nhiều, nhưng giá của LCD lại quá cao so với CRT Các màn hình CRT ngày nay cho chất lượng hình ảnh tốt hơn mànhình LCD Thơng thường người ta chỉ dùng LCD cho các máytính dạng xách tay Màn hình CRT này về cơ bản gồm một bóng đèn hình lớn chứa ba ống phóng điện tử cho ba màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương Ba màu cơ bản này sẽ tạo ra được mọi màu khác cần hiển thị Mỗi điểm ảnh sẽ do ba yếu tố RGB hợp thành tạo ra màu sắc cần thiết.
Màn hình được nối kết với máy tính thơng qua bộ điều hợp
hiển thị - video adapter hay display adapter Nó cịn có tên gọi
là cạc màn hình - display card, video card Bộ điều hợp hiển thị
là một bảng mạch điện tử được cắm trong máy tính ở khe cắm mở rộng Hình ảnh là thơng tin được lưu ở bộ nhớ màn hình -VRAM Khả năng của bộ điều hợp hiển thị sẽ quyết định tốc độ làm tươi hình ảnh, tốc độ hiện hình, độ phân giải, mức độ màucó thể hiển thị Bộ điều hợp hiển thị được phân loại theo độ rộng bus dữ liệu của nó:
Bộ điều hợp hiển thị 32 bit: có đường dẫn dữ liệu nội bộ 32
Trang 20Kích thước của màn hình cũng gần như một cái tivi Thơng số dùng để phân loại màn hình máy tính và tivi được quy định giống nhau - là độ dài đo được của đường chéo màn hiển thị Một máy tính để bàn thơng thường có màn hình thừ 14 đến 15 inch Hình ảnh hiện trên màn hiển thị là sự kết hợp của nhiều
chấm nhỏ - gọi là điểm ảnh - pixel Ðộ phân giải của màn hiển
thị thông thường là 72 điểm trong một inch cho mỗi chiều ngang và dọc (Ðơn vị tính độ phân giải viết tắt là dpi - điểm trong một inch: dots per inch) Ðộ phân giải càng cao, các điểm ảnh càng sít lại với nhau, hình ảnh càng mịn hơn và đẹp hơn.
Cịn một cách nói khác về kích thước màn hình, thay vì nóivề độ dài đường chéo thực sự của màn hiển thị, người ta nói về mức độ phân giải có thể của màn hiển thị Nếu nói màn hình800 x 600 tức là chiều ngang gồm 800 điểm, chiều dọc gồm 600 điểm.
Yếu tố khác nói về khả năng card màn hình là độ sâu màucó thể hiển thị - color depth Ví dụ như, màn hình đơn sắc thìthể hiện 2 bit cho mỗi điểm, mỗi bit có thể hiển thị 2 màu hoặc màu này hoặc màu kia (các màn hình đơn sắc ban đầu thường có màu xám, xanh hay nâu) Nếu mỗi điểm có 8 bit màu thì cókhả năng thể hiện 256 màu - 28 - đây là khả năng thông thường mà hầu hết tất cả các máy tính hiện nay đều thể hiện được Loại cao cấp hơn có thể chấp nhận 24 bit màu, tức khoảng hơn 16triệu màu (16777216 màu - 224), hiện nay trên máy vi tính đãcó thể thể hiện 32 bit màu - chấp nhận 4.294.967.296 màu Số màu có thể hiển thị càng nhiều thì hình ảnh càng trung thực sắc nét và sống động - và chắc chắn là đẹp hơn hình ảnh trên tivinhiều lần.
4.3.2.Xuất ra giấy
Trang 21lưu trữ, bởi các bản in ra giấy Máy in có nhiều loại và được
chia thành hai nhóm chính: máy in gõ hay máy in không gõ
(impact printer or nonimpact printer)
Máy in gõ: là các máy in theo dòng hay theo ma trận điểm
Các máy in kim là loại này, có đặc điểm là tốc độ in chậm, ồn ào, độ phân giải thấp cho chất lượng in ấn trung bình Máy innày dùng một đầu kim chạy suốt chiều ngang giấy để ấn các kim xuống giấy (qua lớp băng mực) theo tín hiệu điểu khiển, nhiều lần như vậy tạo nên bản in Số đầu kim của máy càng caothì độ phân giải đạt được càng cao, các loại máy in 9,18 kim hầu như khơng cịn được sử dụng nữa, thông dụng nhất của máy in loại này có lẽ là có thể in trên khổ giấy lớn mà giá máy rẻ vàcó thể nhân thành nhiều bản bằng giấy than do sự gõ truyền lực.
Máy in không gõ: là loại máy in như tên gọi của nó - không
dùng tác động cơ tạo nên chữ mà bằng các kỹ thật hiện đại khác.
Máy in nhiệt - dùng các xung điện từ mạch kích thích của
máy in làm cho đầu kim ma trận điểm nóng lên và nguội đi rất nhanh, nhưng đầu kim này không gõ vào giấy mà do sự nóng/ nguội theo ma trận điểm nó sẽ làm đổi màu các điểm trên loại giấy đặc biệt tạo nên các ký tự cần in Tốc độ máy in tương đối
nhanh và ít tốn điện, nhưng phải dùng loại giấy in nhiệt
-thermal paper Ðể khắc phục nhược điểm phai màu của máy in
nhiệt, người ta dùng công nghệ máy in truyền mực bằng nhiệt -thermal fusion printer Ðầu in loại này cũng là ma trận các kim nhiệt được nung nóng nhanh bằng các xung tín hiệu thích hợp của mạch điện tử trong máy Hai loại này dùng phổ biến trong máy in xách tay vì ít tốn điện.
Máy in phun mực - inkfet printer: cũng là loại máy in
Trang 22khi có điện áp điều khiển tác động vào Khi đặt trong ống dẫn mực nó đẩy mực ra khỏi ống và hút thêm mực khác vào - nhưmột máy bơm Một hình thái khác của máy in phun là máy inphun bong bóng - bubbe jet printer: dùng phần tử nung nóng thay cho tinh thể áp điện, bơm tinh thể có thể đóng mở tần số 5kHz nên có thể cho phép tốc độ in nhanh hơn Loại này bị hạn chế bởi tốc độ in, do các phần tử in phải có thời gian nguội nếu khơng sẽ gây nhiều vấn đề phức tạp khác, nhưng ưu điểm dùngđiện áp thấp từ 24V đến 50V làm cho nó tiện dụng hơn Do tínhchất in phun như vậy, nên loại máy này có thể dùng với mọi loại giấy, độ nét và độ mịn của bản in có chất lượng cao, đơi khi rất khó phân biệt với loại máy in laser Loại máy in phun rẻ hơnlaser nhiều nhưng chi phí in cao hơn.
Máy in laser: dùng cơng nghệ in tĩnh điện (electrostatic
-ES) là phương pháp in tạo hình ký tự bằng cách tạo ra điện tích
tĩnh điện và làm chảy mực lên giấy nhờ quá trình nung nóng.Vậy khác hồn tồn với các loại máy in trước dùng đầu in để in,loại máy in này tạo sản phẩm thơng qua một q trình phức tạp Q trình in tĩnh điện thực hiện trong hệ thống tạo hình - imageformation system (IFS) có các bước: xóa trống nhạy sáng để gạt bỏ các hạt mực còn trên đó, và làm trống trở nên trung hịa điện tích Nạp điện lên bề mặt trống bằng điện áp âm rất lớn (khoảng 5000V) - sẵn sàng ghi hình Máy in giải mã tín hiệu theo từng dịng máy tính đưa sang và xây dựng bản đồ bit của trang in, dùng chùm tia sáng ghi hình bản đồ này lên mặt trống Mực được phun vào mặt trống đang quay và bị hút vào các điểm được chiếu sáng và nhiễm điện tích âm - phương pháp ghi hìnhđen Cịn nếu mực được phun vào các điểm không được chiếu sáng gọi là phương pháp ghi hình trắng, cách này hình đen hơn,dày hơn Giấy được đưa qua một bộ phận nạp điện tích dươngtrước khi đi qua trống để hút điện tích âm là các hạt mực Sau đó qua hệ thống ép nhiệt nóng 180o
Trang 23cho máy in thơng thường có thể in được từ 200-5000 bản in tùyđộ phức tạp hình ảnh.
Một kỹ thuật mới thay thế tia laser trong cách ghi hình ảnh là dùng thanh nhiều đèn hay dãy nhiều cửa đóng mở nguồn sáng đèn huỳnh quang bằng tinh thể lỏng để chiếu sáng vào mặt
trống Ðó là loại máy in di-ốt phát quang - light emitting diode
printer và máy in cửa sập tinh thể lỏng - liquid crystal shutterprinter.
Máy in màu: hoạt động dựa trên nguyên tắc các điểm màu
cơ bản li ti xen kẽ nhau tạo nên nhiều màu sắc phong phú Ðể thể hiện màu sắc theo nguyên tắc này có nhiều phương phápphối màu khác nhau.
Kiểu RGB - tức là Red-Green-Blue (Ðỏ, Xanh lá cây, Xanh dương) giống như cách tạo màu của tivi và màn hiển thị máy
tính Cách này dùng ba màu Ðỏ, Xanh lá cây, Xanh dương làm
màu căn bản, từ đó tạo ra các màu khác Kiểu HSB - tức dựa trên các yếu tố Hue-Saturation-Brightnes tức là sắc màu, lượng màu, độ sáng Kiểu CMYK sử dụng tỷ lệ pha trộn các màu
Cyan-xanh dương sáng lợt, Magenta-hồng tím, Yellow-vàng,black-đen Trong ngành in ấn chế bản thì gọi màu C - cyan làxanh, M - magenta là đỏ, Y - yellow là vàng, K - black là đen.
Vì màu sắc là một sự cảm nhận nhạy cảm ngay cả với con người, nên đối với máy in màu, việc thể hiện màu phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị Có thể một loại màu nhưng mỗi máy mỗi khác, bạn có thể in thử cùng một ảnh màu trên các máy in khácnhau sẽ nhận được kết quả in khác nhau về sắc thái màu Ðể tối ưu hóa việc in màu cho chuẩn xác, người ta đưa ra hệ thống hợp
màu pantone (pantone color matching system) không phụ thuộc
Trang 24tính - và là phương án in màu duy nhất đối với các máy in sách báo hiện nay trên thế giới Những máy in màu hiện nay dùng
trong các văn phịng cơ quan hay gia đình thường là loại máy in
phun màu, máy in thăng hoa màu hay máy in truyền sáp nhiệt.
Các loại máy in này có giá thấp phù hợp khả năng tài chính của mọi người, thơng thường thì từ 300 đến 2000 USD Các thế hệ máy in phun màu mới hiện nay có khả năng in với độ phân giải trên 1000 dpi sẽ làm cho hình ảnh mịn hơn và đẹp gần như ảnh thật Cịn loại máy in laser màu khơng được phổ biến lắm do giá khá cao, và thường chỉ trang bị cho các công ty thiết kế tạo mẫu.
Hiện nay cịn có máy vẽ - plotter là một họ máy anh em với máy in phun Do kỹ thuật in phun ra đời nên ranh giới giữa máy in phun màu khổ lớn và máy vẽ rất khó phân biệt Loại máy in này hầu như chỉ dùng ngơn ngữ in postscript có thể dùng để in các bản vẽ thiết kế, hình ảnh, bản đồ lớn với khổ giấy A0 vàthích hợp với nhiều loại giấy Với ngôn ngữ in cao cấp và cácthiết kế phun mực tiên tiến, hình ảnh in từ loại máy in này cóchất lượng khá cao.
4.3.3.Xuất ra âm thanh
Trang 25Hiển nhiên để âm thanh phát ra cần phải có thêm một hay nhiều loa, ngồi ra máy tính có thể nối với bộ khuếch đại, bộ lọc âm thanh, micro, và cũng có thể là một cây đàn điện tử có chuẩn MIDI Những máy tính tiêu biểu hiện nay đều có gắn thiết bị CD, với thiết bị này, bạn có thể nghe nhạc, hay xem phim với hình ảnh đẹp và âm thanh chuẩn xác vơ cùng hấp dẫn Cịn với các chương trình dạy phát âm ngoại ngữ thì nghe nhưngười thật phát âm bên tai bạn vậy.
Âm thanh trong máy tính hiện nay chia thành hai dạng MIDI và Wave Loại âm thanh MIDI chỉ dùng để thể hiện âm thanh của các loại nhạc cụ đã được số hóa (các nhạc cụ điện tử) theo một bảng mã qui định sẵn, do đó kích thước tập tin dạng này nhỏ hơn dạng Wave với cùng thời gian thể hiện Còn Wavedùng để thể hiện mọi thứ âm thanh mà ta có thể nghe và tổng hợp được như tiếng hát, giọng nói, tiếng mèo kêu, xe máy
4.3.4.Làm việc với máy tính khác
Thế giới tin học hiện nay đang trong cuộc cách mạng Internet và các giải pháp mạng Và thiết bị không thể thiếu trong việc nối kết Internet và mạng máy tính qua mạng truyền thơng là modem Vì máy tính hoạt động với các tín hiệu số, đường truyền điện thoại lại dùng các tín hiệu analog, do đó để có thể truyền dữ liệu bằng đường dây điện thoại nhất thiết phải
có thiết bị điều biến và giải điều biến – Modulation
-demodulation, viết tắt là modem, có thể gọi tắt là bộ điều biến.
Trang 264.4 Lưu trữ thứ cấp
Máy tính có các thiết bị ngoại vi có khả năng nhận và xuất dữ liệu - đó là các ổ đĩa máy tính, nơi ghi nhớ các thông tin dữ
liệu Những thiết bị này gọi là các thiết bị lưu trữ thứ cấp
-secondary starage (thiết bị lưu trữ sơ cấp - primary storage là
bộ nhớ máy tính) Khác với thiết bị lưu trữ sơ cấp khi ngắt điện là mọi thứ trong RAM đều khơng cịn, thiết bị lưu trữ thứ cấp này có thể lưu dữ kiện ngay cả khi khơng có nguồn nuôi, xét về lý thuyết, dữ liệu trên loại này có thể tồn tại vĩnh viễn và có thể được đọc, ghi, sửa hay xóa lúc này hay lúc khác Có hai phươngpháp lưu dữ kiện tạo nên hai họ khác nhau là dựa trên từ tính vàdựa trên khả năng ứng dụng quang học.
4.4.1.Ðĩa từ tính
Có hai loại chủ yếu là đĩa mềm và đĩa cứng Ðĩa mềm, có thể hiểu đơn giản là loại đĩa dung lượng thấp, nhỏ gọn tháo lắp dễ dàng, nhiều đĩa dùng chung một ổ đĩa Hiểu như vậy để có thể phân biệt với đĩa cứng là loại ổ đĩa thường lắp hẳn bên trongmáy, ít được tháo rời, phức tạp, và bản thân nó là thiết bị hoànchỉnh đọc ghi với dung lượng lớn.
4.4.2.Ðĩa mềm - floopy disk
Trang 27gần như khơng cịn được dùng nữa Ðĩa mềm có tính cơ động cao, nhưng bị hạn chế về dung lượng nhớ, hiện nay các chươngtrình hầu như không thể chạy trên đĩa mềm như cách đâykhoảng 5 năm, cho nên đĩa mềm chủ yếu dùng sao lưu dữ liệu, vả lại tốc độ đọc ghi của đĩa mềm rất thấp - bù lại giá đĩa mềm tương đối rẻ, bạn có thể mua một hộp đĩa mềm với giá khoảng 50.000 đồng (10 hay 11 đĩa).
Ðĩa cứng - Hard disk
Ổ đĩa cứng gồm vỏ cứng bảo vệ, các bộ phận điều khiển xuất nhập, nguồn, và đĩa từ tính Bộ khung vỏ bảo vệ thường làhợp kim nhôm đúc ở áp lực cao, cũng có hai cỡ 5.25 inch và 3.5inch, và thông dụng nhất vẫn là loại 3.5 inch Dung lượng ổ cứng không phải bị chi phối bởi vỏ ổ cứng mà ở đĩa từ Ðĩa từ của ổ đĩa cứng thường làm từ nhôm, thủy tinh hay gốm - phủ một lớp vật liệu từ và lớp bảo vệ ở cả hai mặt Ổ đĩa cứng có thể có nhiều đĩa từ xếp chồng lên nhau trên trục môtơ quay Ðể hoạt động đọc ghi, ổ đĩa cứng cịn có các đầu từ, mơtơ dịchchuyển đầu từ, mạch chính, mạch điện tử điều khiển, và thường có bộ nhớ cache Ðĩa cứng rất đa dạng về dung lượng, có thể từ vài chục MB đến vài nghìn MB hay hơn nữa, và phụ thuộc nhiều vào các chuẩn kỹ thuật giao tiếp Loại ổ đĩa cứng thường dùng trong máy vi tính hiện nay khoảng 10GB đến 20GB, một con số khổng lồ nếu so với cách đây 5 năm khi mà ổ cứng chỉ có thể từ 100Mb đến 200Mb, thậm chí có máy không trang bị ổ đĩa cứng nữa.
Trang 28năm 1983 dùng phương pháp mã hóa RLL, tốc độ có thể đạt đến khoảng 24MB mỗi giây, là dạng giao tiếp câm nên các điều khiển quan trọng đều do card quản lý Chuẩn IDE (Intelligent Drive Electronic - Intergrated Drive Electronic) cũng còn gọi làATA (AT Attachment) dùng loại mạch điện tử ổ đĩa thông minh, là giao tiếp ở mức hệ thống Chuẩn này nối với máy bằngmột cáp nguồn 4 chân và một cáp dữ liệu 40 chân Loại ổ đĩa này có tốc độ khá cao nên được dùng trong hầu hết các máy vi tính hiện nay, giá thành cũng rẻ hơn so với các loại ổ đĩa cứng khác Chuẩn giao tiếp SCSI (Small Computer System Interface) là một cấu trúc bus độc lập có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao, từ 4Mb/giây đến khoảng 10Mb/giây, được ứng dụng với ổ đĩa cứng tạo nên một khả năng lưu trữ cao với tốc độ đọc ghi cao Ðể dùng được, cần có một bảng mạch điều hợp SCSI, tuy nhiênmột card SCSI này có thể nối tiếp đến 7 thiết bị theo chuẩn này.
Ðĩa floptical
Là loại ổ đĩa từ mềm, có hình dáng giống như đĩa 3.5 inch,nhưng dùng phương pháp định vị quang học để đọc ghi, nênmật độ dữ liệu trên đĩa cao hơn, dung lượng nhớ lớn hơn Thiết bị này không ghi dữ liệu bằng quang học, chỉ làm thao tác định vị thôi Tuy nhiên do giá thành cao nên dù có khả năng lưu đến hơn 20MB, loại này vẫn không phổ dụng.
Ổ băng ghi lưu
Trang 29Ổ đĩa tháo lắp ZIP
Dùng loại đĩa có kích thước cũng khoảng 3.5 inch, dung lượng lên đến 100Mb trên một đĩa Tốc độ đọc ghi trung bình,kỹ thuật dùng ở đây là định vị quang học để ghi dữ liệu Nếu dùng với card SCSI, tốc độ khơng thua gì ổ cứng IDE.
4.4.3.Ðĩa từ quang
Ðĩa từ quang - Magneto optical drive, thường gọi tắt là
MO, là thiết bị kết hợp giữa từ tính và quang học để lưu dữ liệu Ðĩa từ tính, dùng ánh sáng laser làm tác nhân đọc ghi Dung lượng của loại 5.25 inch là 1.3GB, loại 3.5inch là 230MB Côngnghệ này phù hợp để lưu trữ, theo các chuyên gia, có thể bảo đảm dữ liệu 50 năm so với 5 năm của ổ đĩa cứng, ổ mềm, băng từ.
4.4.4.Ðĩa quang học
Gọi là đĩa quang học, tức là vấn đề cốt lõi về kỹ thuật - đọc ghi dữ liệu được thực hiện trên nguyên tắc quang học, dùng tiasáng laser So với hệ thống từ tính, ổ quang có ba điểm khác biệt chính: độ chính xác cao của thao tác quang học nên ổ đĩa quang có thể có dung lượng cao hơn ổ đĩa từ gấp nhiều lần so với ổ đĩa từ Ðộ bền dữ liệu ghi bằng phương pháp quang học cao hơn so với phương pháp từ tính nhiều lần, tối thiểu cũng 50 năm Ðĩa quang có thể tháo lắp dễ dàng như một đĩa mềm màhiệu quả hơn nhiều, do đó ngày càng phổ dụng hơn Ðĩa CD -compact disc là loại này.
Xuất phát từ nhu cầu âm thanh, CD âm thanh ra đời chứa dữ liệu dưới dạng các hốc lõm, khi CD quay tia laser sẽ phát đến đĩa và nhận sự phản xạ khác nhau giữa điểm lõm và điểm không lõm ứng với số 0 và 1 hệ nhị phân Ðĩa CD-ROM tadùng hiện nay cũng hoạt động theo ngun tắc đó, vì là loại đĩa CD chứa dữ kiện chỉ đọc được nên có tên có tên CD-ROM
Trang 30thể đưa vào loại đĩa quang giá rẻ 680MB như chúng ta dùngrộng rãi hiện nay, đồng thời các loại đĩa âm thanh cũng có thể đọc hiểu và hoạt động được bằng ổ đĩa CD của máy tính, nhưngđầu đọc của máy CD âm thanh thì khơng thể đọc được đĩa CD dữ liệu Nói là CD-ROM - chỉ đọc, nhưng dĩ nhiên là phải có một lần nào đó ghi dữ liệu lên đĩa rồi mới đọc, thao tác này theonguyên tắc khắc trên đĩa các điểm lõm hay không lõm đại diện cho số 0, 1 bằng một nguồn phát tia laser công suất lớn Người ta tạo một đĩa gốc trước trên nguyên tắc này bằng đầu CD có thể ghi trên một đĩa CD mới, sau đó âm bản của đĩa gốc được tạo ra bằng quá trình mạ điện hoặc photopolymer Tiến trìnhnhân bản thực hiện bằng cách phun polycarbonate - trong suốt, nhẹ, bền, ổn định, không nhiễm bẩn - nên đĩa CD giữ được thông tin gần như vĩnh viễn.
Như vậy, bạn có thể hiểu về bản chất các đĩa CD được chép lại bán ở một số dịch vụ tin học thực ra là một dạng đĩa gốc, do đó khi sử dụng phải tuyệt đối cẩn thận vì nó khơng hề có một lớp bảo vệ polycarbonate như các đĩa CD được phát hành chínhquy hay các đĩa CD nhạc.
Khi mà các đĩa CD-ROM đã gần như trở nên một chuẩn không thể thiếu trong hầu hết các máy tính multimedia thì lại xuất hiện một thành viên mới trong họ đĩa quang học mà được dự đoán sẽ là thiết bị lưu trữ chủ đạo thế kỷ 21 - DVD.
DVD - Digital Vidéo Disc tức là đĩa video kỹ thuật số hay
Trang 31hồng ngoại Quan trọng nhất là kỹ thuật DVD cho phép loại đĩa có hai lớp trên một mặt, nên với mỗi lớp khoảng hơn 4GB thìloại đĩa hai lớp hai mặt hoàn tồn có thể chứa đến 17GB dữ liệu.
4.4.5.Ðường truyền – cổng – thiết bị ngoại vi
Trong một máy tính thơng thường, CPU và bộ nhớ được gắn với bo mạch chính cùng một vài linh kiện cần thiết khác nữa Những thông tin chuyển qua lại giữa các linh kiện thông
qua một mạch lưới gọi là các bus Các bus này có thể có 8, 16
hay 32 đường dẫn và do đó gọi là các bus 8 bit, bus 16 bit haybus 32 bit Hiển nhiên rằng xa lộ đa luồng làm tăng lưu lượng xe có thể chạy qua, ở đây cũng có thể các bus chấp nhận số bit lớn thì càng có thể chuyển tải nhiều thông tin cùng một lúc, nhưvậy sẽ làm tăng đáng kể tốc độ hệ thống.
Có rất nhiều bus trong máy tính, chúng nối kết các phần tử linh kiện trong máy với nhau Một số bus nối với các khe - slottrên bo mạch Người dùng có thể thiết lập thêm các tính năngcho máy tính bằng cách cắm các bo mạch - card có tính năngriêng nào đó vào các khe này Một số bus khác thì được nối với các cổng nằm ngồi - chính xác là ló ra khỏi vỏ máy một chút Các thiết bị ngoại vi có thể nối với máy tính thơng qua các cổng có sẵn của máy, hay thông qua một card chuyên biệt cắm vàocác khe cắm trên bo mạch chính - điều này thật tiện lợi Cho đến nay đã có nhiều loại bus như sau:
Bus mở rộng ISA
Trang 32xuất đưa ra bus ISA mở rộng cho máy AT dùng vi xử lý 80286 - tức là máy 286 với bus dữ liệu 16bit Bus này gồm hai đoạn khe cắm rời nhau, một đoạn 62 chân như kiểu dùng cho XT,một đoạn bổ sung 36 chân - bổ sung 5 dịch vụ ngắt, 8 đường dữ liệu, 4 đường địa chỉ và một số đường chức năng điều khiển Loại này vẫn tương thích với 8 bit Tốc độ truyền loại này đạt khoảng 8MB mỗi giây (ISA - Industry Standard Architecture).
Bus MCA (Micro Chanel Architecture)
Năm 1987, bus này được đưa ra riêng cho loại máy PS/2 của IBM, nó là kiểu thiết kế bus 32bit Nó gồm 32 bit dữ liệu, 32 đường địa chỉ (có khả năng địa chỉ hóa 4GB bộ nhớ), một kênh âm thanh, khả năng VGA cài sẵn Tốc độ của nó đạt 20MB mỗi giây nên có thể đáp ứng cho các CPU đến 199MHz Tuy nhiên, do loại này khơng tương thích với bus AT và máyPC nên nếu muốn dùng, người dùng phải thay tồn bộ các thiết bị tương thích MCA nên khơng được hưởng ứng Do đó nó khơng được phát triển và cuối cùng IBM phải tự hủy bỏ.
Bus EISA (Enhanced ISA)
Là loại bus mở rộng AT được nâng cao do liên minh 9 côngty lớn (AST, Compaq, Epson, Hewlett - Packard, NEC, Olivetti,Tandy, Wyse, Zenith Data System) cùng hợp tác phát triển Nó được thiết kế để cạnh tranh với các MCA và đã thành cơngtrong thời gian dài Nó hồn tồn tương thích với ISA - 16bit vàISA - 8bit của XT Bus EISA có tốc độ 33MB mỗi giây hoạt động với 8.33MHz EISA cịn có một phiên bản mới nâng cấp tốc độ lên 132MB mỗi giây, loại này vẫn còn dùng trong một số server và mạng.
Local bus
Là loại bus mở rộng kéo dài trực tiếp bus dữ liệu trong bộ vi
Trang 33-Video Electronics Standard Association) Nếu bo mạch chính
33MHz thì tốc độ bus có thể đạt 107MB mỗi giây, tuy nhiênhầu hết các bo mạch cùng có VESA Local Bus và ISA.
Bus mở rộng PCI
Loại này có 32 bit hay 64 bit dựa vào thiết kế do Intel xây dựng năm 1992 PCI-Peripheral Component Interface bus, làkiểu trung gian giữa bus dữ liệu ngoài của vi xử lý và bus vàora chung của máy tính, nó là loại bus mở rộng hồn chỉnh nênnó cho phép các nhà sản xuất hồn tồn có thể loại bỏ hẳn loại bus ISA.
Thiết bị ngoại vi là các thiết bị giúp máy tính liên thơngđược với thế giới bên ngồi Bàn phím nối liên kết người dùngvà máy tính để nhập liệu, màn hình-máy in sẽ thể hiện kết quả xử lý của máy tính sau các tác vụ gửi cho người dùng, ngồi racịn vơ số các thiết bị khác như máy quét ảnh, máy ảnh số… màchúng ta đã làm quen ở các phần trên.
Trang 34CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH
1 KHÁI NIỆM VẤN ĐỀ-BÀI TỐN
Khi nào chúng ta phải suy nghĩ? Có thể thấy ngay là khiphải trả lời câu hỏi của giáo viên, làm một bài toán hoặc giải quyết một vấn đề như mua gì tặng bạn ngày sinh nhật…
Có thể nói, mọi cá nhân cũng như mọi cộng đồng xã hội phải liên tục giải quyết những vấn đề và bài toán đặt ra trong quá trình tồn tại và phát triển Cuộc sống là một chuỗi vấn đề mà ta phải nói: “Thơng thường, nhiều người quan niệm vấn đề có nghĩa rộng hơn bài toán và bài toán là một loại vấn đề mà để giải quyết phải liên quan ít nhiều đến tính tốn: bài tốn trongvật lý, hóa học, xây dựng, kinh tế… Cho nên từ vấn đề vẫn thường được dùng với nghĩa rộng hơn trong toán học”.
Nhà toán học cổ Hy Lạp Pitago đã phân chia mọi vấn đề màcon người phải giải quyết thành hai loại:
+ Theorema là vấn đề cần được khẳng định tính đúng-sai.
Chúng ta thường quen với loại vấn đề này qua việc chứng minh các định lý trong tốn học, đặc biệt là hình học.
+ Problema là vấn đề cần tìm giải pháp để đạt được một
mục tiêu xác định từ những điều kiện ban đầu nào đó Các ví dụ minh họa điển hình cho loại bài tốn này là bài tốn dựng hình,tổng hợp hóa chất, tìm đường đi ngắn nhất, thi cơng cơng trìnhnhanh nhất, mua sắm tiết kiệm nhất…
Trang 35A →B
Ở đây:
- A có thể là giả thiết, điều kiện ban đầu- B có thể là kết luận, mục tiêu cần đạt.-→là suy luận, giải pháp cần xác định
Theo sơ đồ này, việc cho một vấn đề - bài toán có nghĩa làcho A và B Việc giải quyết vấn đề - bài tốn có ý nghĩa là xuất phát từ A dùng một số hữu hạn các bước suy luận có lý hoặc hành động thích hợp để đạt được B Để cho việc giải quyết vấn đề - bài toán được xác định cũng phải chỉ ra tập các thao tác cơbản được dùng trong suy luận hoặc hành động, nghĩa là những điều kiện ràng bược đối với yếu tố “→” trong sơ đồ đã nêu Đối với tin học sơ đồ này được hiểu với nghĩa A là Input (thông tinvào), B là Output (thơng tin ra) và →là chương trình tạo thành
từ các lệnh cơ bản của máy cho phép biến đổi A thành B.
Như ta đã thấy, chương trình chỉ là một cách mã hóa lại thuật tốn hoặc thuật giải đã được xây dựng để giải quyết vấn đề - bài tốn đã cho.
Điều khó khăn nhất hiện nay đối với việc xây dựng thuật toán hoặc thuật giải là tính khơng xác định của hầu hết mọi vấn đề và bài tốn Tính khơng xác định này thường thể hiện qua:
+ Thông báo về A hoặc B không đầy đủ, rõ ràng.
Ngay cả bài toán trong toán học thường được xem là mẫu mực của việc diễn đạt chính xác cũng giả định phần lớn thông tin về A và B tiềm ẩn trong đầu người giải Thông báo về A vàB chỉ là biểu tượng gợi nhớ đến các thông tin tiềm ẩn đó Ví dụ, bài tốn:
Trang 36Khi một người không biết số nguyên dương, số thực là gì…thì khơng hiểu được bài tốn chứ chưa nói đến việc tìm cáchgiải.
+ Thơng báo về các điều kiện đặt ra cho cách giải (→)thường được nêu ra trong bài toán hoặc vấn đề Đối với các bàitốn trong sách thì thường được hiểu ngầm được phép dùng mọi kiến thức về toán đã học cho tới phần đó của giáo trình.
Có thể nói: thuật toán hay thuật giải cung cấp đủ lượng thông tin (không thừa không thiếu) để giải quyết vấn đề - bàitốn Chính vì những lý do nêu trên, hiện nay để giải một vấn đề trên máy tính, việc thiết kế xây dựng thuật giải vẫn chủ yếu được thực hiện bởi con người Từ những thông tin được phản ánh rõ ràng hoặc tiềm ẩn trong các thông báo A, B hoặc “→”,cùng với các tri thức liên quan có trong đầu người giải quyết vấn đề - bài toán sẽ được kiến tạo nên thuật toán hay thuật giải cần thiết Đây là cơng việc có tính trí tuệ cao và quyết định sự thành công của việc giải quyết vấn đề - bài toán được đặt ra.
Trang 37chất là một cơ sở tri thức về lĩnh vực vấn đề cần giải quyết được kết hợp với một chương trình suy diễn để tạo sinh được thuật toán hay thuật giải cần thiết Những hệ giải quyết vấn đề dựa trên cơ sở tri thức mở rộng hơn cùng với các chương trình “tưduy” mạnh hơn đang được phát triển và ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực Những hệ này thường được gọi là hệ chuyên giahay hệ cơ sở tri thức.
2 CÁC BƯỚC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TỐNBẰNG MÁY TÍNH
Việc sử dụng máy tính điện tử (MTÐT) để giải quyết một vấn đề nào đó thường được quan niệm một cách không chuẩn xác, đơn giản đó chỉ là việc lập trình thuần túy Thực ra, đó làcả một quá trình phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn phát triển mà lập trình chỉ là một trong các giai đoạn đó (thậm chí chưachắc đã là phần việc quan trọng nhất) Các bước quan trọng của tồn bộ q trình được liệt kê dưới đây:
Bước 1 Xác định vấn đề - bài toán
Bước đầu tiên của bước phân tích hệ thống là nhằm phát biểu chính xác vấn đề - bài toán, làm rõ những yêu cầu màngười sử dụng đòi hỏi Sau khi nghiên cứu vấn đề được đặt ra, người phân tích viên thiết lập mối phụ thuộc giữa các dữ kiện và kết quả phải tìm Trên cơ sở có được mơ hình vấn đề - bàitốn, người phân tích viên sẽ đánh giá, nhận định tính khả thi của vấn đề - bài toán được đặt ra có đáng phải giải quyết không?
Bước 2 Lựa chọn phương pháp giải
Trang 38Tùy theo nhu cầu cụ thể mà lựa chọn phương pháp thích hợp Việc lựa chọn trên cũng cần căn cứ vào khả năng xử lý tự động mà ta sẽ sử dụng.
Bước 3 Xây dựng thuật tốn hoặc thuật giải
Xây dựng mơ hình chặt chẽ, chính xác hơn và chi tiết hóa hơn phương pháp đã lựa chọn Xác định rõ ràng dữ liệu vào, racho các bước thực hiện cơ bản và trật tự thực hiện các bước cơbản đó Nên áp dụng phương pháp thiết kế có cấu trúc, từ thiết kế tổng thể tiến hành làm mịn dần từng bước.
Bước 4 Cài đặt chương trình
Mơ tả thuật giải bằng chương trình Dựa vào thuật giải đãđược xây dựng, căn cứ quy tắc của một ngơn ngữ lập trình để soạn thảo ra chương trình thể hiện giải thuật thiết lập ở bước 3.
Bước 5 Hiệu chỉnh chương trình
Ở bước 4, nói chung chúng ta khơng tránh khỏi sai sót Ở bước 5 này chúng ta cho chương trình chạy thử để phát hiện vàđiều chỉnh các sai sót nếu tìm thấy
Có hai loại lỗi:
- Lỗi cú pháp: là lỗi do không tuân thủ đúng các quy tắc
viết chương trình trên một ngơn ngữ lập trình cụ thể.
- Lỗi ngữ nghĩa: là lỗi làm sai lạc ý nghĩa hoặc dẫn đến bế
tắc của chương trình.
Lỗi cú pháp thường dễ phát hiện và hiệu chỉnh hơn lỗi ngữ nghĩa Cần phải nói rằng, việc hiệu chỉnh chương trình kháphức tạp, mất nhiều thời gian và công sức Việc xây dựng tốt, phù hợp, đầy đủ các bộ dữ liệu để kiểm chứng chương trình làhết sức quan trọng, giúp phát hiện ra các lỗi ngữ nghĩa của chương trình cũng như có thể có vấn đề gì đó bị bỏ sót.
Trang 39Cho máy tính thực hiện chương trình Tiến hành phân tíchkết quả thu được Việc phân tích kết quả nhằm khẳng định kết quả đó có phù hợp hay khơng Nếu khơng, cần kiểm tra lại toànbộ các bước một lần nữa Nói chung, dù thận trọng đến mức nào đi nữa thì sau mỗi bước thực hiện nêu trên cũng khôngkhẳng định được kết quả thực hiện từng bước là đúng đắn tuyệt đối Hơn nữa, như ở bước 5, ta chỉ hiệu chỉnh tất cả các lỗi đãđược phát hiện Cịn có thể có sai sót khác của chương trình với một bộ dữ liệu nào khác phức tạp hơn mà ta chưa có cơ hội để phát hiện trước đó Do đó, ta khơng thể khẳng định được rằng, chương trình đúng tuyệt đối, khơng cịn sai sót nữa Như vậy, việc giải quyết một vấn đề cụ thể thực hiện qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu là giai đoạn quan niệm, gồm các bước phân tích, lựa chọn mơ hình, xây dựng thuật giải, cài đặt chương trình.Giai đoạn sau là khai thác và bảo trì chương trình Trong qtrình sử dụng, nói chung thường có nhu cầu về cải tiến, mở rộng chương trình do các yếu tố của bài tốn ban đầu có thể thay đổi.
3 THUẬT TỐN VÀ THUẬT GIẢI3.1 Thuật tốn
Thuật tốn là một khái niệm cơ sở của Toán học và Tin học Hiểu một cách đơn giản, thuật toán là một tập các hướng dẫn nhằm thực hiện một cơng việc nào đó Ðối với việc giải quyết
một vấn đề - bài tốn thì thuật tốn có thể hiểu là một tập hữu
hạn các hướng dẫn rõ ràng để người giải tốn có thể theo đó
mà giải quyết được vấn đề Như vậy, thuật toán là một phươngpháp thể hiện lời giải của vấn đề - bài toán.
Số bước hữu hạn của thuật toán và tính chất dừng của nó được gọi chung là tính hữu hạn Số bước hữu hạn của thuật tốn là một tính chất khá hiển nhiên Ta có thể tìm ở đâu một lời giải
vấn đề - bài tốn có vơ số bước giải? Tính "khơng mập mờ" và
Trang 40Giả sử khi nhận một lớp học mới, ban giám hiệu yêu cầu giáo viên chủ nhiệm chọn lớp trưởng mới theo các bước sau:
1 Lập danh sách tất các học sinh trong lớp;2 Sắp thứ tự danh sách học sinh;
3 Chọn học sinh đứng đầu danh sách để làm lớp trưởng
Khi nhận được thông báo này, giáo viên chắc chắn sẽ rất bối rối vì không hiểu là trong danh sách học sinh cần có những thơng tin gì? Danh sách chỉ cần họ tên, hay cần thêm ngàytháng năm sinh? Có cần thêm điểm trung bình khơng? u cầu 2 lại càng gây nhiều thắc mắc Cần phải sắp xếp danh sách theo chiều tăng dần hoặc giảm dần? Sắp theo chỉ tiêu gì? Theo tên,theo ngày tháng năm sinh hay theo điểm trung bình chung Giả sử sắp theo điểm trung bình thì nếu có hai học sinh cùng điểm trung bình thì học sinh nào sẽ sắp trước, học sinh nào sẽ sắp sau?
Hướng dẫn ở trên vi phạm tính chất "khơng mập mờ" của
thuật tốn Nghĩa là, có q nhiều thơng tin cịn thiếu để làmcho các bước 1, 2 được hiểu đúng và hiểu theo một nghĩa duy nhất. Nếu sửa lại một chút ít thì hướng dẫn trên sẽ trở nên rõràng hơn rất nhiều và có thể gọi là một thuật toán chọn lớp trưởng!
1 Lập danh sách tất các học sinh trong lớp theo hai thông tin: Họ và
Tên; Ðiểm trung bình cuối năm
2 Sắp hạng học sinh theo điểm trung bình theo thứ tự giảm dần (từ điểm
cao đến điểm thấp) Hai học sinh có cùng điểm trung bình sẽ có cùnghạng
3 Nếu chỉ có một học sinh có hạng nhất thì chọn học sinh đó làm lớp
trưởng Trường hợp có nhiều học sinh đồng hạng nhất thì chọn học sinh có điểm mơn Tốn cao nhất làm lớp trưởng Nếu vẫn cịn nhiều hơn một học sinh đồng hạng nhất và có cùng điểm mơn Tốn cao nhất thì tiến hành bốc thăm
Ở đây chúng ta cần phân biệt mập mờ và sự chọn lựa có