THDC - Bai I.03 ppsx

Lưu trữ dữ liệu:  Dữ liệu đưa vào máy tính được xử lý ngay hoặc có thể được lưu trong bộ nhớ.. Chức năng của hệ thống máy tính tiếp Trao đổi dữ liệu: bên ngoài thông qua thiết bị ngoại

Trang 1

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG PHẦN 1: TIN HỌC CĂN BẢN

Chương 03: Hệ thống máy tính

KHOA C¤NG NGHÖ

INFORMATION TECHNOLOGY

Trang 2

 Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT

3.1 Tổ chức bên trong máy tính

 3.1.1 Mô hình cơ bản của máy tính

 3.1.2 Bộ xử lý trung tâm – CPU

Trang 3

Trang 4

a Chức năng của hệ thống máy tính

Xử lý dữ liệu

Lưu trữ dữ liệu

Trao đổi dữ liệu

Điều khiển

Trang 5

a Chức năng của hệ thống máy tính

Xử lý dữ liệu:

 Chức năng quan trọng nhất

 Dữ liệu có thể có rất nhiều dạng khác nhau

và có yêu cầu xử lý khác nhau

Lưu trữ dữ liệu:

 Dữ liệu đưa vào máy tính được xử lý ngay

hoặc có thể được lưu trong bộ nhớ

 Khi cần chúng sẽ được lấy ra xử lý

Trang 6

a Chức năng của hệ thống máy tính (tiếp)

Trao đổi dữ liệu:

bên ngoài thông qua thiết bị ngoại vi  Quá trình

vào ra (input-output)

liệu hoặc nơi tiếp nhận dữ liệu

với các thiết bị hoặc máy tính gọi là truyền dữ liệu

(data communication).

Điều khiển:

Trang 7

b Cấu trúc của hệ thống máy tính

Trang 8

Các thành phần cơ bản của máy tính

Bộ xử lý trung tâm – CPU (Central Processing Unit)

 Điều khiển các hoạt động của máy tính và thực hiện xử

lý dữ liệu.

Bộ nhớ chính (Main Memory)

 Lưu trữ chương trình và dữ liệu.

Hệ thống vào ra (Input-Output System):

 Trao đổi thông tin giữa thế giới bên ngoài với máy tính.

Liên kết hệ thống (System Interconnection):

 Kết nối và vận chuyển thông tin giữa CPU, bộ nhớ chính

và hệ thống vào ra của máy tính với nhau.

 Việc kết nối và vận chuyển này được thực hiện bằng

một tập các đường kết nối gọi là bus

Trang 9

c Hoạt động của máy tính

Hoạt động cơ bản của máy tính là thực hiện chương trình.

Chương trình gồm một tập các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ

Trang 10

Trang 11

 Sau đó tiến hành giải mã lệnh và phát các tín hiệu điều khiển thực thi lệnh

liệu với bộ nhớ chính hay hệ thống vào-ra.

Trang 12

b Cấu trúc cơ bản của CPU

Bus bên trong

Bus bên ngoài

Control Unit (CU)

Điều khiển hoạt động của

Bus Interface Unit

Kết nối và trao đổi thông tin giữa các bus bên trong với các bus bên ngoài với nhau

Trang 13

Bộ vi xử lý (Microprocessor)

Bộ vi xử lý

 Có thể gọi CPU là bộ vi xử lý Tuy nhiên, các bộ vi xử

lý hiện nay có cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với một CPU cơ bản.

Độ dài thanh ghi của CPU quy định đó là bộ vi

xử lý bao nhiêu bit.

 Ví dụ: Một số bộ vi xử lý của hãng Intel:

Các bộ VXL 4 bit: 4004, 4040

Các bộ VXL 8 bit: 8008, 8080, 8085

Các bộ VXL 16 bit: 8086, 8088, 80186, 80188, 80288

Các bộ VXL 32 bit: họ 80386, 80486, các họ Pentium I, II, III và IV

Các bộ VXL 64 bit: Itanium, Itanium 2, Pentium D, Xeon, Intel Core 2

Trang 14

Intel 4004 - Bộ vi xử lý 4 bit

Trang 15

INTEL 8008Intel 8008 - Bộ vi xử lý 8 bit

Trang 16

INTEL 8080Intel 8080 - Bộ vi xử lý 8 bit

Trang 17

Trang 18

Trang 19

Trang 20

Pentium – 32 bit

Trang 22

Itanium

64-bit Intel Microprocessor

Itanium - Bộ vi xử lý 64 bit

Trang 23

Trang 24

3.1.3 Bộ nhớ máy tính

Chức năng: Lưu trữ chương trình và dữ liệu

Các thao tác cơ bản với bộ nhớ:

Các thành phần chính

Trang 25

Các thành phần bộ nhớ máy tính

Trang 27

Tổ chức thành các ngăn nhớ được đánh địa chỉ

Ngăn nhớ thường được tổ chức theo Byte

Nội dung của ngăn nhớ có thể thay đổi,

song địa chỉ vật lý của ngăn nhớ luôn cố

định

Thông thường, bộ nhớ chính gồm 2 phần:

 ROM

 RAM

Trang 28

Bộ nhớ đệm nhanh (Cache memory)

Là thành phần nhớ tốc độ nhanh nhưng

được đặt đệm giữa CPU và bộ nhớ chính

nhằm tăng tốc độ truy cập bộ nhớ của CPU

Tốc độ cache nhanh hơn bộ nhớ chính

nhưng dung lượng nhỏ hơn

Cache thường được chia ra thành một số

Trang 29

b Bộ nhớ ngoài

Chức năng và đặc điểm

 Lưu giữ tài nguyên phần mềm của máy tính,

bao gồm: Hệ điều hành, các chương trình và

Trang 31

Trang 32

3.1.4 Hệ thống vào-ra

Chức năng: Trao đổi thông tin giữa máy tính

với thế giới bên ngoài.

Các thao tác cơ bản

Các thành phần chính:

 Các thiết bị vào-ra (IO devices) hay còn gọi là thiết

bị ngoại vi (Peripheral devices)

 Các mô-đun ghép nối vào-ra (IO Interface modules)

Trang 33

Cấu trúc cơ bản của hệ thống vào-ra

Trang 34

Các thiết bị vào ra (ngoại vi)

Chức năng: Chuyển đổi dữ liệu giữa bên

trong và bên ngoài máy tính

Các thiết bị ngoại vi cơ bản:

 Thiết bị vào: Bàn phím, chuột, máy quét,…

 Thiết bị ra: Màn hình, máy in,…

 Thiết bị nhớ: Các ổ đĩa,…

 Thiết bị truyền thông: Modem,…

Trang 35

Mô-đun ghép nối vào ra

Các thiết bị vào ra không kết nối trực tiếp với CPU mà được kết nối thông qua các mô-đun

ghép nối vào-ra.

Trong các mô đun ghép nối vào-ra có các

cổng vào-ra (IO Port)

Các cổng này cũng được đánh địa chỉ bởi

CPU, có nghĩa là mỗi cổng cũng có một địa

chỉ xác định.

Mỗi thiết bị vào-ra kết nối với CPU thông qua

cổng tương ứng với địa chỉ xác định

Trang 36

Trang 37

Liên kết hệ thống (buses)

CPU, bộ nhớ chính và hệ thống vào-ra cần

phải kết nối với nhau để trao đổi thông tin

Việc kết nối này được thực hiện bằng một

tập các đường kết nối gọi là bus

Thực tế bus trong máy tính khá phức tạp, nó

được thể hiện bằng các đường dẫn trên các

bản mạch, các khe cắm trên bản mạch chính, các cáp nối,…

Trang 38

Liên kết hệ thống (tiếp)

Độ rộng của bus: Là số đường dây của bus

có thể truyền thông tin đồng thời.

Về chức năng, bus được chia làm 3 loại

Trang 39

Trang 41

Trang 42

3.2.1 Dữ liệu và giải thuật

Mỗi bài toán phải giải quyết

Thao tác phải được máy tính tiến hành

nhằm đáp ứng yêu cầu người dùng

Trang 44

b Giải thuật

Thuật toán để giải một bài toán là một dãy

hữu hạn các thao tác và trình tự thực hiện

các thao tác đó sao cho sau khi thực hiện

dãy thao tác này theo trình tự đã chỉ ra, với

đầu vào (input) ta thu được kết quả đầu ra

(output) mong muốn.

Trang 45

c Mô tả giải thuật/thuật toán

Cách 1: Diễn giải tuần tự các bước

Cách 2: Lưu đồ/sơ đồ khối

Cách 3: Các ngôn ngữ lập trình như Pascal,

C/C++ hay Java Tuy nhiên, không nhất thiết

phải sử dụng đúng ký pháp của các ngôn

Trang 46

 Đầu vào: Hai số a và b

 Đầu ra: Kết luận a>b hay a<b hay a=b

Ý tưởng:

 So sánh a và b rồi đưa ra kết luận

Trang 47

Ví dụ 1- Mô tả tuần tự các bước

B1: Nhập số a và số b.

B2: Nếu a> b, hiển thị “a>b” và kết thúc

B3: Nếu a=b, hiển thị “a=b” và kết thúc

B4: (a<b) Hiển thị “a<b” và kết thúc.

Trang 48

Ví dụ 1 - Mô tả bằng lưu đồ thuật toán

Biểu diễn thao

tác so sánh

Thể hiện thao tác bắt đầu hoặc kết thúc

S

Trang 49

Ví dụ 2

Bài toán: Đưa ra tổng, tích, hiệu, thương của

hai số a và b.

 Đầu vào: Hai số a và b

 Đầu ra: Tổng, tích, hiệu và thương của a và b

Ý tưởng:

 Tính tổng, tích, hiệu của a và b

 Nếu b khác 0, đưa ra thương

 Nếu b bằng 0, đưa ra thông báo không thực

hiện được phép chia

Trang 50

Ví dụ 2- Mô tả tuần tự các bước

Trang 51

Biểu diễn thao

tác so sánh

Thể hiện thao tác bắt đầu hoặc kết thúc

Biểu diễn thao tác

tính toán đơn giản

hoặc phức tạp

Đ

S

Trang 52

Ví dụ 3

Bài toán: Giải phương trình bậc I

 Đầu vào: Hai hệ số a, b

 Đầu ra: Nghiệm của phương trình ax + b = 0

Ý tưởng:

 Lần lượt xét a = 0 rồi xét b = 0 để xét các

trường hợp của phương trình

Trang 53

Ví dụ 3 - Mô tả tuần tự các bước

B1: Nhập a và b.

B2: Nếu a<>0 thì hiển thị “Phương trình có 1

nghiệm duy nhất x = -b/a”.

B3: (a=0) Nếu b <> 0 thì hiển thị “Phương

trình vô nghiệm” và kết thúc

B4: (a=0)(b=0) Hiển thị “Phương trình vô số

nghiệm” và kết thúc

Trang 54

Nhập a và b

“Nghiệm là: x = -b/a”

b<>0 S

Trang 55

 Khởi tạo giá trị Max = a1

 Lần lượt so sánh Max với ai với i=2,3,…, N;

nếu ai > Max ta gán giá trị mới cho Max

Trang 56

B1: Nhập N và dãy số a 1 , a 2 ,…,a N

B2: Max ← a 1 ; i=2.

B3: Nếu i > N, Hiển thị Max là giá trị lớn nhất

của dãy và kết thúc

B4: Nếu a i > Max, Max ← a i

B5: Tăng i lên 1 đơn vị.

B6: Quay lên B3.

B7: Kết thúc.

Trang 57

Trang 58

 Đầu vào: Dãy A gồm N số nguyên a1, a2,…, aN

Ý tưởng:

không lớn hơn số sau ta đổi chỗ chúng cho nhau.

nào cho nhau

Trang 59

B6: Nếu i > M thì quay lại B3.

B7: Nếu a i > a i +1 thì tráo đổi hai số đó cho

nhau

Trang 62

b Các tiêu chí giải thuật cần thỏa mãn

Tính hữu hạn: giải thuật phải dừng sau một

thời gian hữu hạn.

Khi kết thúc, giải thuật phải cung cấp kết

quả đúng đắn

Tính hiệu quả:

bị,…

Mang tính phổ dụng, dễ hiểu, dễ cài đặt và

mở rộng cho các lớp bài toán khác.

Trang 63

c Các cấu trúc cơ bản trong lập trình cấu trúc

Cấu trúc tuần tự

Cấu trúc rẽ nhánh

Cấu trúc lặp

Trang 64

Cấu trúc tuần tự

Các bước được thực hiện theo 1 trình tự

tuyến tính, hết bước này đến bước khác

Bước 1

Bước 2

Bước n

…

Trang 68

Trang 69

3.2.2 Chương trình và ngôn ngữ lập trình

Lập trình:

biến các bước thao tác thành các chỉ thị (statement)

và biểu diễn trong dạng mà máy tính hiểu được.

Chương trình:

thị của một ngôn ngữ nào đó.

Ngôn ngữ lập trình:

máy tính, máy tính hiểu và thực thi nhiệm vụ đã chỉ ra

Trang 70

Niklaus E Wirth người sáng lập ra trường

phái lập trình cấu trúc và NNLT Pascal:

Chương trình = Cấu trúc dữ liệu + Giải thuật

Trang 71

a Các loại ngôn ngữ lập trình

Ngôn ngữ máy:

 Mỗi loại máy tính đều có ngôn ngữ máy riêng

 Loại ngôn ngữ duy nhất để viết chương trình

mà máy tính hiểu trực tiếp và thực hiện được

 Các chỉ thị (lệnh) của ngôn ngữ này viết bằng

mã nhị phân hay mã hec-xa Nó gắn chặt với

kiến trúc phần cứng của máy và do vậy nó

khai thác được các đặc điểm phần cứng

 Không thuận lợi cho người lập trình do tính

khó nhớ của mã, tính thiếu cấu trúc,…

Trang 72

a Các loại ngôn ngữ lập trình (tiếp)

Hợp ngữ:

 Hợp ngữ cho phép người lập trình sử dụng

một số từ gợi nhớ viết tắt để thể hiện các câu

lệnh thực hiện

 Ví dụ: để cộng nội dung của 2 thanh ghi AX

và BX rồi ghi kết quả vào AX, ta có thể dùng

câu lệnh hợp ngữ sau: ADD AX, BX

 Một chương trình hợp ngữ phải được dịch ra

ngôn ngữ máy nhờ chương trình hợp dịch

trước khi máy tính có thể thực hiện

Trang 73

a Các loại ngôn ngữ lập trình (tiếp)

Ngôn ngữ bậc cao:

với tiếng Anh tự nhiên, có tính độc lập cao để khắc

phục những hạn chế của hợp ngữ

để máy có thể thực thi cần phải chuyển đổi sang

ngôn ngữ máy Quá trình chuyển đổi đó gọi là quá

trình dịch.

Pascal, Foxpro, Visual Foxpro, Visual Basic, C, Visual

C, C++, Java, C#, Python,…

Trang 74

b Hai phương thức dịch

Thông dịch (Intepreter):

cú pháp của câu lệnh đó và nếu đúng thì thực hiện.

cuối cùng nếu không có lỗi.

trong chương trình nguồn không có lỗi

Trang 75

c Qui trình giải quyết một bài toán

trên máy tính

Trang 76

Trang 77

a Quy trình phát triển phần mềm máy tính

B1: Xác định bài toán:

B2: Phân tích bài toán:

xây dựng phải có và các dữ liệu cần thiết

B3: Thiết kế hệ thống:

đun chương trình, thiết kế giao tiếp, thiết kế an toàn,

…

đun đó và cách diễn tả giải thuật.

Trang 78

a Quy trình phát triển phần mềm máy tính

hệ thống trước khi bàn giao cho khách hàng.

chương trình trong thời gian đầu.

Trang 79

b Phân loại phần mềm máy tính

Phân loại theo phương thức hoạt động:

cho các hoạt động khác nhau của con người như

quản lý, kế toán, soạn thảo văn bản, trò chơi…

Nhu cầu về phần mềm ứng dụng ngày càng tăng

và đa dạng

Trang 80

b Phân loại phần mềm máy tính (tiếp)

Phân loại theo đặc thù ứng dụng và môi

 Phần mềm trên Web (Web-based SW)

 Phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI SW)

Trang 81

Câu hỏi

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	3,33 MB