Mời các bạn tham khảo bài giảng Tin học đại cương: Chương 1 của Đặng Xuân Hà sau đây để hiểu rõ hơn về thông tin và tin học; lịch sử máy tính; phân loại máy tính; các hệ đếm; biểu diễn thông tin trong máy tính; đại số logic và một số kiến thức khác.
Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Ch Máy tính xử lý thơng tin máy tính Tin học đại cương (Ch1 Máy tính xử lý thơng tin máy tính) nh) Đặng Xuân Hà Department of Software Engineering, Faculty of Information Technology, Hanoi Agricultural University Web: http://www.hau1.edu.vn/it/dxha Email: dxha at hau1.edu.vn; dangxuanha at gmail.com Thơng tin tin học Lịch sử máy tính Phân loại máy tính Các hệ đếm Biểu diễn thơng tin máy tính Đại số logic Thơng tin tin học KHMT, Tin học, CNTT? Dữ liệu (data/raw data): kiện khơng có cấu trúc, khơng có ý nghĩa rõ ràng, chưa mang lại hiểu biết đối tượng KHMT = Computer Science “The study computer technology, including Nghiên cứuof cơng nghệ máy tính, bao gồm phần Con số (number) Chữ/ký tự (text/character) Hình ảnh (image) [1] cứng phần máy tính hardware and mềm software.” Tin học = Information Science (Informatics) “ gathering, manipulation, Nghiên cứu q trình thu thập,classification, lưu trữ, xử lý Thơng tin (information): liệu sau xử lý, mang lại hiểu biết đối tượng (ý nghĩa liệu) Tin học (Informatics/Information Science) [1] liệu/thôngand tin trợ máy tính storage, retrieval of giúp recorded knowledge.” CNTT = Information Technology Ngành khoa học nghiên cứu vấn đề thu thập, lưu trữ xử lý liệu để có thơng tin mong muốn máy tính 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính “Processing information computer.” [2] Xử lý thơng tin máy by tính Theo: The American Heritage® Dictionary of the English Language Computer Desktop Encyclopedia Chương Máy tính xử lý thơng tin máy 26/02/2007 Lịch sử máy tính Những nguyên lý hoạt động xây dựng hệ xử lý thông tin (phần cứng, phần mềm) Ứng dụng máy tính vào giải tốn thực tế Tại ĐH NN 1: http://www.hau1.edu.vn/it/files/itprogram.pdf Đặng Xuân Hà 1937, Turing, khái niệm số tính tốn máy Turing 1943-1946, ENIAC Máy tính điện tử đa chức chế tạo J.Mauchly & J.Presper Eckert Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính tính Học IT học gì? 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 1945, John Von Neumann đưa khái niệm chương trình lưu trữ 1952, Neumann IAS parallel-bit machine 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Phân loại máy tính 1945 – 1954, hệ (first generation) đèn chân khơng (vacuum tube) Bìa đục lỗ ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây Mainframe Minicomputer Microcomputer / Personal Computer (PC) Transitor 1965-1974, hệ Mạch transitor processor tích hợp (Integrated Circuit – IC) 1975-nay, hệ LSI (Large Scale Integration) VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra LSI) 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Nhanh PC 50-1.500 lần Phục vụ nghiên cứu 1955-1964, hệ Intel Supercomputer Bóng Nhanh PC 10-40 lần Nhanh PC 3-10 lần Desktop Laptop Handheld Computer Micro-controller Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 IBM Blue Gene/L www.Top500.org 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Hệ đếm 4.1 Khái niệm Khái niệm Hệ đếm số 10 Hệ đếm số Hệ đếm số Hệ đếm số 16 Hệ đếm (numeral system): Hệ thống cho phép biểu diễn số (number) Một hệ đếm xác định bởi: Tập Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 11 Đặng Xn Hà 26/02/2007 ký hiệu sử dụng Số lượng ký hiệu gọi số hệ đếm (base hay radix) Quy 26/02/2007 10 tắc kết hợp ký hiệu để biểu diễn số Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 12 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 4.2 Hệ đếm số 10 (Decimal system) 4.3 Hệ đếm số a Cơ số 10 10 Sử dụng a ký hiệu để biểu diễn Ký hiệu có giá trị nhỏ ‘0’ Ký hiệu có giá trị lớn a-1 Giá trị chữ số thứ n số nhân với giá trị vị trí ký hiệu: 0,1,2,…,9 anan-1…a0 = an.10n + an-1.10n-1 +…+ a0.100 123 = 1.102 + 2.101 +3.100 123,45 = 1.102 + 2.101 +3.100 + 4.10-1 + 5.10-2 26/02/2007 Khi viết, thêm ký hiệu số không: Giá trị vị trí = an n = vị trí, chữ số có vị trí n-1 Phần thập phân đánh số âm 496 49610 496D Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 13 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 4.4 Hệ đếm số (Binary system) Chuyển số nguyên từ hệ 10 sang hệ Sử dụng ký hiệu Binary (nhị phân) Biểu diễn thơng tin máy tính Việc đối xử linh kiện điện tử có hai trạng thái đơn giản: Đóng mở (cơng tắc) Tích điện khơng tích điện (tụ điện) 14 D = số cần chuyển Chia D (chia nguyên) liên tục cho kết phép chia = Lấy phần dư lần chia viết theo thứ tự ngược lại Chữ số nhị phân = BIT (Binary digiT) Viết: 10012 1001B Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 15 Chuyển số thực từ hệ 10 sang hệ (anan-1…a0)B = an.2n + an-1.2n-1 +…+ a0.20 Ví dụ: Chia liên tiếp cho theo chiều ngược lại 0B Phần thập phân X 16 Chuyển số từ hệ sang hệ 10 Phần nguyên Viết Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 = 0; 10B = = 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 1001B = phần thập phân X với 2, kết gồm phần: Nhân Phần nguyên Phần thập phân Lặp lại từ bước đầu, đến muốn dừng kết =0 Viết phần nguyên theo thứ tự kết 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 17 Đặng Xn Hà 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 18 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 4.4.4 Các phép toán hệ Cộng hai số nhị phân Phép cộng (addition) Số âm (số bù hai) – 2’s complement Phép trừ (subtraction) Phép nhân (multiplication) Phép chia (division) Cộng có nhớ cặp số vị trí từ phải sang trái Bảng cộng Ví dụ 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 1010 19 Số bù hai (số âm) 26/02/2007 + 1111 = 11001 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 20 Trừ hai số nhị phân B1 – B2 Số bù B2 + bù hai B2 = (lấy số chữ số = số chữ số B2) Có thể coi bù hai B2 số đối B2 B1 – B2 = B1 + bù hai B2 Đảo tất bit số nhị phân ta số bù Lấy số bù cộng ta số bù hai số nhị phân ban đầu Ví dụ B = 1001 B: 0110 Bù hai B: 0111 Bù 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 21 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 1010 - 0101 Nhân hai số nhị phân Bù 0101: 1010 Bù hai 0101 = 1010 + = 1011 1010 – 0101 = 1010 + 1011 = 0101 (chỉ lấy bit kết quả) Nhân từ phải qua trái theo cách thơng thường Bảng nhân Ví dụ 1011 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 22 23 Đặng Xn Hà 26/02/2007 x 101 = 110111 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 24 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Chia hai số nhị phân 4.5 Hệ đếm số 16 (Hexadecimal) Nguyên lý Giống chia số thập phân A,B,C,D,E,F = dư 10 Hạ xuống 100:101 = dư 100 Hạ xuống 1001:101 = dư 100 AH = 10 FH = 15 10H = 16 25 26/02/2007 Từ hệ 10 Ỉ hệ 16 chia liên tiếp cho 16 Lấy phần dư viết ngược lại an.16n + an-1.16n-1 +…+ a0.160 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Một chữ số hệ 16 tương đương BIT hệ hai = 0001B FH = 1111B 26/02/2007 27 Xem bảng chuyển đổi hệ 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Hệ 16 Ỉ hệ Hệ Æ hệ 16 Căn vào bảng chuyển đổi, thay chữ số số hệ 16 bit nhị phân Ví dụ: AH = 1010B 7H = 0111B Ỉ A7H = 1010 0111B 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26 1H Từ hệ 16 Ỉ hệ 10 (anan-1…a0)H= Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 4.5.2 Chuyển đổi hệ 16 hệ Thực 1AFH 1AF16 1AFH 4.5.1 Chuyển đổi hệ 16 hệ 10 Khi viết, thêm ký hiệu số Vd: 111:101 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Sử dụng 16 ký hiệu: Ví dụ: 11101 chia 101 26/02/2007 26/02/2007 29 Đặng Xuân Hà 28 Căn vào bảng chuyển đổi Nhóm bit từ phải sang trái thay chữ số tương ứng hệ 16 Ví dụ: 111 1100B = 0111 1100B = 7CH 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 30 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 4.6 Hệ bát phân (Octal system) Biểu diễn thơng tin máy tính Sử dụng ký hiệu: Xem thêm giáo trình Cách biểu diễn Đơn vị thơng tin Mã hoá Logic lưu trữ thiết bị lưu trữ Tệp Thư Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 31 5.1 Cách biểu diễn BIT 1Byte = BIT 1KB = 210 Bytes = 1024 Bytes 1MB = 1024 KB 1GB = 1024 MB 1TB = 1024 GB … 0 5 bit biểu diễn 32 trạng thái bit dùng để biểu diễn 26 chữ A Z Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 33 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 5.3 Mã hố Mã hố máy tính Khi biểu diễn thơng tin, cần có quy tắc Ỉ mã hố (encode) Ví dụ Mã SV: 20041021234 Vào trường năm 2004 102: Mã ngành 1234: Số hiệu sinh viên Phòng: B209 (Nhà B - Tầng - Phòng 09) Biển số xe,… 2004: Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 34 “Mọi thứ” mã số nhị phân (số hoá) Độ lớn mã = số bit sử dụng để mã hố Dùng n bit biểu diễn 2n trạng thái khác Quy luật hiểu mã nhị phân Ví dụ: Sử dụng bit để mã hoá chữ hoa A Z (26 chữ cái) 00000 00001 ÅA ÅB … 11001 11001 Mã hoá phải “rõ ràng” “đầy đủ” 26/02/2007 32 5.2 Đơn vị thông tin Thông tin máy tính biểu diễn dạng nhị phân Một số nhị phân n bit có khả biểu diễn trạng thái số 2n trạng thái khác Ví dụ: 26/02/2007 mục 35 Đặng Xuân Hà 26/02/2007 ÅZ – 11111: chưa sử dụng Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 36 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 ASCII ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Dùng bit để mã hoá chữ Mỗi chữ gọi ký tự Mã hoá 28 = 256 ký tự 0Ỉ31,127: Các ký tự điều khiển Các ký tự thơng thường 128Ỉ255: Các ký tự đặc biệt 32Ỉ126: Mục kiểu liệu ký tự Tr 44, sách thầy QTNgọc Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 37 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Unicode 5.4 Logic lưu trữ thiết bị lưu trữ máy tính Bộ mã có khả mã hoá “tất cả” chữ nước Sử dụng nhiều bit (2,3,4,… Bytes) để mã hoá ký tự Bytes mã hoá 216 = 65536 ký tự Hầu hết chữ nước giới Việt Nam Thái Lan Nga,… Môi Môi 39 5.4.1 Tệp thư mục {1} Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Ổ Mỗi khoá ngăn to cứng mềm Thư mục (directory, folder) Giống ngăn chứa tủ hồ sơ mục chứa tệp thư mục khác Thư mục cấp cao gọi thư mục gốc Thư Lớp: Mỗi lớp có tờ danh sách lớp, đặt ngăn khoa Các ngăn = chỗ chứa Tờ danh sách = thông tin thực Tệp (file) Giống Tổ 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 40 Các thiết bị lưu trữ (ngồi) máy tính Ổ Khoa: Mỗi khoa ngăn nhỏ chứa ngăn khoá trường DOS trường Windows 5.4.1 Tệp thư mục {2} Hãy tưởng tượng, cần lưu trữ danh sách lớp sinh viên trường ĐHNNI tủ hồ sơ phòng ĐT Khố: Tệp thư mục Tên tệp tên thư mục ₤ằềẵ Ж й ∑√תש ∂☻♥ Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 38 41 Đặng Xuân Hà 26/02/2007 tờ danh sách chức liệu thực tế lưu thiết bị lưu trữ Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 42 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Ví dụ: Thư mục tệp Windows 5.4.2 Tên tệp tên thư mục 26/02/2007 Tuỳ thuộc hệ thống máy tính, cách đặt tên khác Hệ điều hành MS-DOS Tên gồm phần Phần tên: ≤ ký tự Phần mở rộng: ≤ ký tự (loại tệp, thư mục) Ngăn cách dấu chấm Ví dụ: danhsach.doc, baithi.pas,… Thường thư mục không sử dụng tên mở rộng Hệ Windows Tên gồm phần dài tối đa 256 Chiều Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 43 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Đại số logic 6.1 Mệnh đề logic Mệnh đề logic Biến logic Hằng, hàm logic Các toán tử logic Mạch logic 44 Khẳng định hay phủ định kiện hay vấn đề Chỉ sai Đúng Sai – TRUE (1) – FALSE (0) Ví dụ “Con voi to nặng kiến bé” mệnh đề “Rửa bát đi!” mệnh đề “Hổ động vật ăn cỏ” mệnh đề sai Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 45 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 6.2 Biến logic 6.3 Hằng hàm logic Là biến Chỉ nhận hai giá trị giá trị xác định Giá trị TRUE FALSE Ví dụ: “2>3” logic nhận giá trị FALSE (TRUE), (FALSE) Ví dụ: X = “M số âm” kết hợp hằng, biến toán tử tử: và, hoặc, … Ví dụ: “m≥3” “m≤5” M số âm: X = TRUE Ngược lại, X = FALSE Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính Hàm logic Sự Khi 26/02/2007 Hằng logic Có Đúng Sai 46 Tốn 47 Đặng Xuân Hà 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 48 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 6.4 Tốn tử logic 26/02/2007 6.4.1 Tốn tử “PHỦ ĐỊNH” Là phép toán với mệnh đề, hằng, biến logic Các toán tử bản: NOT AND Ký hiệu: NOT Gọi tên Ví dụ NOT PHỦ NOT OR X ĐỊNH (“2>3”) = TRUE XOR Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 49 6.4.2 Tốn tử “VÀ” Ký hiệu: OR Gọi tên AND Y X Gọi tên VÀ TUYỂN X AND Y X Y Ví dụ “2>3” AND “3=4-1” nhận giá trị FALSE Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 OR TRUE nhận giá trị TRUE 51 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 52 Thứ tự ưu tiên số tính chất Ký hiệu: XOR (Exclusive OR) X X OR Y sai X Y sai Ví dụ “2>3” 6.4.4 Tốn tử “HOẶC LOẠI TRỪ” OR Y HOẶC HỘI 50 6.4.3 Toán tử “HOẶC” Ký hiệu: AND X Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 Thứ tự ưu tiên Dấu XOR Y ngoặc Ỉ NOT Ỉ AND Ỉ (OR, XOR) X XOR Y sai X = Y Ví dụ “2>3” XOR TRUE nhận giá trị TRUE FALSE XOR “2>3” nhận giá trị FALSE 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 53 Đặng Xuân Hà 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 54 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 26/02/2007 6.5 Mạch logic Mạch điện tử Tín hiệu điện hiệu điện ≥ mức TRUE: Đầu vào Hằng, biến logic Đầu Kết 26/02/2007 phép tốn hay hàm Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 55 Đặng Xn Hà 10 ... thơng tin máy tính 21 26/02/2007 Chương Máy tính xử lý thơng tin máy tính 10 10 - 010 1 Nhân hai số nhị phân Bù 010 1: 10 10 Bù hai 010 1 = 10 10 + = 10 11 10 10 – 010 1 = 10 10 + 10 11 = 010 1 (chỉ... lớn a -1 Giá trị chữ số thứ n số nhân với giá trị vị trí ký hiệu: 0 ,1, 2,…,9 anan -1 a0 = an .10 n + an -1 . 10n -1 +…+ a0 .10 0 12 3 = 1. 102 + 2 .10 1 +3 .10 0 12 3,45 = 1. 102 + 2 .10 1 +3 .10 0 + 4 .10 -1 +... dụ: 11 1 01 chia 10 1 26/02/2007 26/02/2007 29 Đặng Xuân Hà 28 Căn vào bảng chuyển đổi Nhóm bit từ phải sang trái thay chữ số tương ứng hệ 16 Ví dụ: 11 1 11 00B = 011 1 11 00B