Bài giảng Tin học đại cương: Chương 1 - Đặng Xuân Hà

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