Bài giảng Tin học căn bản (Phần 1): Chương 3 - Ngô Văn Linh

Bài giảng Tin học căn bản (Phần 1) - Chương 3: Hệ thống máy tính cung cấp cho người học các kiến thức: Chức năng và các thành phần của máy tính, liên kết hệ thống, hoạt động của máy tính, phần mềm máy tính. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương 3: Hệ thống máy tính Ngo Van Linh Bộ môn Hệ thống thông tin Viện Công nghệ thông tin Truyền thông Đại học Bách Khoa Hà Nội Nội dung chương      3.1 3.2 tính 3.3 3.4 3.5 Giới thiệu Chức thành phần máy Liên kết hệ thống Hoạt động máy tính Phần mềm máy tính 3.1 Giới thiệu   Hình dạng cấu trúc máy tính: đa dạng Máy tính điện tử xem hệ xử lý thơng tin gồm phần Phần cứng (Hardware) Phần mềm (Software) Các cấu kiện, linh kiện điện, điện tử hệ máy Bộ chương trình gồm thị điện tử lệnh cho máy tính thực nhiệm vụ theo u cầu người sử dụng Thể xác Linh hồn 3.2 Chức thành phần máy tính  Chức hệ thống máy tính:     Xử lý liệu Lưu trữ liệu Trao đổi liệu Điều khiển Các thành phần máy tính     Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit) Bộ nhớ (Memory) Hệ thống vào (Input/Output System) Liên kết hệ thống (System Interconnection) Bộ xử lý trung tâm (CPU) Bộ nhớ Liên kết hệ thống Các thiết bị vào Bộ nhớ Các thiết bị Hệ thống vào - Minh họa máy tính Máy tính để bàn (PC, workstation) Máy chủ (Server) Máy tính xách tay (laptop, notebook) Bộ xử lý trung tâm (CPU)  Chức    điều khiển hoạt động máy tính xử lý liệu Nguyên tắc hoạt động  CPU hoạt động theo chương trình nằm nhớ Cấu trúc CPU Đơn vị điều khiển (CU) Đơn vị số học logic (ALU) Tập ghi (RF) bus bên Đơn vị nối ghép bus (BIU) bus bên Các thành phần CPU     Đơn vị điều khiển (Control Unit – CU): điều khiển hoạt động máy tính theo chương trình định sẵn Đơn vị số học logic (Arithmetic and Logic Unit ALU): thực phép toán số học phép toán logic liệu cụ thể Tập ghi (Register File - RF): lưu giữ thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động CPU Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit - BIU): kết nối trao đổi thông tin bus bên (internal bus) bus bên (external bus) Tốc độ xử lý  Tốc độc xử lý:     Số lệnh thực giây MIPS (Million of Instructions per Second) Khó đánh giá xác Tần số xung nhịp xử lý:   Bộ xử lý hoạt động theo xung nhịp (clock) có tần số xác định Tốc độ xử lý đánh giá gián tiếp thông qua tần số xung nhịp 10 3.5.2 Chương trình ngơn ngữ lập trình   Thuật toán cách giải toán theo kiểu tư người Để máy hiểu tiến hành xử lý ta phải biến bước thao tác thành thị (statement) biểu diễn dạng mà máy tính hiểu Quá trình gọi lập trình Giải thuật biếu diễn dạng tập thị ngơn ngữ gọi chương trình Ngơn ngữ dùng để lập trình gọi ngơn ngữ lập trình – ngơn ngữ dùng để trao đổi với máy tính, máy tính hiểu thực thi nhiệm vụ Tương tự với liệu, máy tính khơng thể xử lý liệu cách hình thức giải tích mà phải số hay giá trị cụ thể 56 Chương trình Chương trình = Cấu trúc liệu + Giải thuật Program = Data Structure + Algorithm N Wirth 57 Ngơn ngữ lập trình  Có nhiều loại ngơn ngữ lập trình Sự khác loại liên quan đến mức độ phụ thuộc chúng vào kiến trúc hoạt động máy tính, phụ thuộc vào lớp/lĩnh vực ứng dụng Có nhiều cách phân loại khác ngơn ngữ lập trình phân thành nhóm khác Người ta phân ngơn ngữ theo cách chung thành nhóm:    Ngôn ngữ máy Hợp ngữ Ngôn ngữ bậc cao 58 Ngơn ngữ máy  Mỗi loại máy tính có ngơn ngữ máy riêng Đó loại ngơn ngữ để viết chương trình mà máy tính hiểu trực tíếp thực Các thị (lệnh) ngôn ngữ viết mã nhị phân hay mã hec-xa Nó gắn chặt với kiến trúc phần cứng máy khai thác đặc điểm phần cứng Tuy nhiên, lại khơng hồn tồn thuận lợi cho người lập trình tính khó nhớ mã, tính thiếu cấu trúc,…Vì thế, để viết ứng dụng ngơn ngữ máy việc không dễ, phải tiến hành thay đổi,chỉnh sửa hay phát triển thêm sau 59 Hợp ngữ   Hợp ngữ cho phép người lập trình sử dụng số từ tiếng Anh viết tắt để thể câu lệnh thực Thí dụ để cộng nội dung ghi AX BX ghi kết vào AX, ta dùng câu lệnh hợp ngữ sau: ADD AX, BX Một chương trình hợp ngữ phải dịch ngơn ngữ máy nhờ chương trình hợp dịch trước máy tính thực 60 Ngơn ngữ bậc cao   FORTRAN, COBOL, Pascal, C/C++, VB, VC++, Delphi, Java, NET, Các chương trình viết ngơn ngữ này, trước để máy thực thi cần phải chuyển đổi sang ngơn ngữ máy Q trình chuyển đổi gọi trình dịch 61 Hai phương thức dịch   Thông dịch (Interpreter): Bộ thông dịch, đọc lệnh chương trình nguồn, phân tích cú pháp câu lệnh thực Q trình lệnh chương trình đến lệnh cuối khơng có lỗi Bộ thơng dịch giống vai trò thơng dịch viên (translator) Biên dịch (Compiler): Khác với thơng dịch, trình biên dịch dịch tồn chương trình nguồn sang ngơn ngữ đích Với chương trình đích này, máy hiểu biết cách thực thi Quá trình biên dịch tạo chương trình đích lệnh chương trình nguồn khơng có lỗi 62 Quy trình giải tốn máy tính Thế giới thực (Bài tốn) Mơ hình hóa Xây dựng thuật giải kết Thực Chương trình Soạn thảo chương trình Biên dịch 63 Quy trình giải (tiếp)    B1 Xác định toán: Thuật ngữ cho bước xác định yêu cầu người dùng, người mong muốn có phần mềm để sử dụng B2 Phân tích tốn: Tìm hiểu nhiệm vụ (chức năng) mà phần mềm cần xây dựng phải có liệu cần thiết Qua xây dựng giải pháp khả thi Nói cách ngắn gọn, bước tìm hiểu hệ thống gì? Và làm gì? B3 Thiết kế hệ thống: thực thiết kế kiến trúc hệ thống, thiết kế mơ đun chương trình, thiết kế giao tiếp, thiết kế an toàn,… Như vậy, nhiệm vụ thiết kế mơ đun xây dựng giải thuật cho mơ đun cách diễn tả giải thuật 64 Quy trình giải (tiếp)      B4 Xây dựng chương trình: Viết code cho mơ đun theo ngơn ngữ lập trình xác định B5 Quay lại soạn thảo: trình dịch phát lỗi cú pháp chương trình nguồn B6 Kiểm thử chương trình: nhằm kiểm tra tính đắn mô đun hệ thống trước bàn giao cho khách hàng B7 Xem lại giải thuật kết thực khơng (lỗi lơgíc) B8 Triển khai: bước gồm nhiệm vụ viết tài liệu phần mềm, hướng dẫn sử dụng bảo trì phần mềm Đây mục đích phần mềm yêu cầu nhằm kéo dài vòng đời phần mềm (Software Life Cycle) 65 3.5.3 Phân loại phần mềm máy tính  Theo quan điểm sử dụng chung:   Phần mềm hệ thống: Là phần mềm điều khiển hoạt động bên máy tính cung cấp mơi trường giao tiếp người dùng máy tính nhằm khai thác hiệu phần cứng phục vụ cho nhu cầu sử dụng Loại phần mềm đòi hỏi tính ổn định, tính an tồn cao Chẳng hạn hệ điều hành máy đơn hay hệ điều hành mạng, tiện ích hệ thống,… Phần mềm ứng dụng: Là phần mềm dùng để giải vấn đề phục vụ cho hoạt động khác người quản lý, kế tốn, soạn thảo văn bản, trò chơi… Nhu cầu phần mềm ứng dụng ngày tăng đa dạng 66 Phân loại phần mềm máy tính (tiếp)  Theo đặc thù ứng dụng môi trường:        Phần Phần Phần Phần Phần Phần … mềm mềm mềm mềm mềm mềm thời gian thực (Real-time SW) nghiệp vụ (Business SW) tính toán KH&KT (Eng.&Scie SW) nhúng (Embedded SW) Web (Web-based SW) trí tuệ nhân tạo (IA SW) 67 Virus máy tính ?      Nó ? Là chương trình máy tính (do người viết ra) có khả tự nhân lây nhiễm gây hại cho máy tính, khơng cho phép người dùng Giống virus sinh học, virus máy tính có khả nhân bản, lây lan nhanh chóng, có khả biến đổi thành dạng khác, nói chung có hại Virus máy tính thường phá hủy liệu, làm sai lệch thơng tin, ăn cắp thông tin cá nhân phục vụ ý đồ xấu Lây lan qua: đĩa mềm, CD, ổ USB, thư điện tử, Thường nghe nói: malware, adware, worms, Trojan Horse 68 Phòng diệt virus ?     Sử dụng phần mềm cảnh báo diệt virus, phần mềm gián điệp như: Nortan Anti Virus, Kaspersky, Bit Defender, BKAV, Cảnh giác với thư lạ, thông tin mời mọc hấp dẫn mạng, Cảnh giác với ổ đĩa chứa liệu khơng rõ ràng Nói chung, khó tránh Trong trường hợp bị lây nhiễm mà không tự khắc phục được, liệu lại quan trọng nên tìm đến chuyên gia 69 Hỏi - đáp 70 ... m - un vào-ra có một vài cổng vào-ra (I/O Port) Mỗi cổng vào-ra đánh địa xác định Các thiết bị ngoại vi kết nối trao đổi liệu với máy tính thơng qua cổng vào-ra 27 3. 3 Liên kết hệ thống  3. 3.1...Nội dung chương      3. 1 3. 2 tính 3. 3 3. 4 3. 5 Giới thiệu Chức thành phần máy Liên kết hệ thống Hoạt động máy tính Phần mềm máy tính 3. 1 Giới thiệu   Hình dạng cấu... Liên kết hệ thống  3. 3.1 Luồng thơng tin máy tính  Các m - un máy tính:     CPU M - un nhớ M - un vào-ra cần kết nối với 28 Kết nối m - un nhớ địa liệu M - un liệu lệnh nhớ Tín hiệu điều khiển