nhập môn điện toán c1 2 khái niệm cơ bản sinhvienzone com

Nhập Nh p mơn điiệnn tốn om Sinh viên năm thứ khoa Khoa Học & Kỹ thuật Máy Tính, trường Đại Học Bách Khoa TpHCM .C Đối tượng: 16 buổi LT + buổi tiếp xúc doanh nghiệp, tập + thực hành C1 Khái niệm C2 Phần cứng máy tính C3 Hệ điều hành C4 Mạng máy tính C5 Cơ sở liệu C6 Lập trình với máy tính C7 Các ứng dụng ne Thời lượng học: Si nh Vi en Zo Phần lý thuyết: Tài liệu tham khảo : [1] Computing, 3rd ed., Geoffrey Knott & Nick Waites, 2000 [2] Tập Slide giảng & thực hành môn học Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide om Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN C 1.1 Định nghĩa sơ khởi máy tính số nh Vi en 1.3 Hệ thống số đếm Zo ne 1.2 Lịch sử phát triển máy tính số 1.4 Biểu diễn liệu Si 1.5 Luận lý máy tính Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 1.1 Định nghĩa sơ khởi máy tính số C om Trong sống, người biết chế tạo ngày nhiều cơng cụ, thiết bị để hỗ trợ hoạt động ne Các công cụ, thiết bị chế tạo ngày tinh vi, phức tạp nh Vi en Zo công cụ, thiết bị thường thực vài cơng việc cụ thể (ví dụ, chổi để quét, radio để bắt nghe đài audio ) Máy tính số (digital computer) thiết bị đặc biệt, thực số hữu hạn chức (tập lệnh) Si chế thực lệnh tự động danh sách lệnh thực gọi chương trình Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Toán - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide Định nghĩa sơ khởi máy tính số (tt) om Các lệnh mà máy hiểu thực được gọi lệnh máy .C Ngơn ngữ lập trình dùng để miêu tả lệnh, gồm yếu tố chính: ne cú pháp qui định trật tự kết hợp phần tử để cấu thành lệnh (câu), nh Vi en Zo ngữ nghĩa cho biết ý nghĩa lệnh Để giải cơng việc (bài tốn), ta chia vấn đề thành trình tự nhiều cơng việc nhỏ gọi giải thuật Si Mỗi công việc nhỏ chia nhỏ phức tạp, ⇒ giải pháp miêu tả trình tự lệnh máy (chương trình ngơn ngữ máy) Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide Định nghĩa sơ khởi máy tính số (tt) om Q trình máy tính giải cơng việc ngồi đời gọi lập trình (qui trình xác định trình tự lệnh) ne C Cho đến nay, lập trình cơng việc người (với trợ giúp ngày nhiều máy tính) nh Vi en Zo Máy tính bao gồm tập lệnh máy sơ khai, lệnh máy thực cơng việc nhỏ đơn giản ⇒ giải pháp thực tế gồm trình tự lớn lệnh máy Si Lập trình ngơn ngữ máy phức tạp, tốn nhiều thời gian, cơng sức, kết khó bảo trì, phát triển Nhu cầu máy luận lý với tập lệnh (được đặc tả ngơn ngữ lập trình) cao cấp gần gủi với người Ta thường thực máy máy vật lý + chương trình dịch Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Toán - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide Định nghĩa sơ khởi máy tính số (tt) Có loại chương trình dịch : C om trình biên dịch (compiler) trình thông dịch (interpreter) nh Vi en Zo ne Gọi ngôn ngữ máy vật lý N0; trình biên dịch ngơn ngữ N1 sang ngôn ngữ N0 nhận đầu vào chương trình viết ngơn ngữ N1, phân tích lệnh N1 chuyển thành danh sách lệnh ngơn ngữ N0 có chức tương đương Để viết chương trình dịch từ ngơn ngữ N1 sang N0 dễ dàng, độ phức tạp lệnh ngôn ngữ N1 không cao so với lệnh ngôn ngữ N0 Si sau có máy luận lý hiểu ngơn ngữ luận lý N1, định nghĩa thực máy luận lý N2 theo cách …và tiếp tục đến có máy luận lý hiểu ngôn ngữ Nm gần gũi với người, dễ dàng miêu tả giải thuật toán cần giải Tuy nhiên, qui trình chưa có điểm dừng ! Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide Định nghĩa sơ khởi máy tính số (tt) Ngơn ngữ máy vật lý : ngơn ngữ cấp thấp mà lập trình C om loại ngôn ngữ mà máy vật lý hiểu trực tiếp, người gặp nhiều khó khăn việc viết bảo trì chương trình cấp ne Ngơn ngữ assembly gần với ngôn ngữ máy + "lệnh macro" để nâng sức mạnh miêu tả giải thuật Zo lệnh tương ứng với lệnh máy, dạng gợi nhớ nh Vi en Ngôn ngữ cấp cao theo trường phái lập trình cấu trúc (Pascal, C, ) tập lệnh ngôn ngữ mạnh gần với tư người Ngôn ngữ hướng đối tượng (C++, Visual Basic, Java, C#, ) Si Cải tiến phương pháp lập trình cấu trúc cho sáng, ổn định, dễ phát triển thay linh kiện Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 1.2 Vài dòng lịch sử đơn vị đơn vị Si nh Vi en Zo ne C om • Máy tính xuất từ lâu theo nhu cầu bn bán trao đổi tiền tệ • Bàn tính tay abacus dạng sơ khai máy tính Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide Các hệ máy tính số Blaise Pascal (Pháp-1642) om C ne Charles Babbage (Anh-1830) ENIAC (1946) 18.000 bóng đèn 1500 rờ le 30 140 KW Zo Von Neumann (1945) Cơ nh Vi en PDP-1 (1961) Đèn điện tử Si (1642 - 1945) Intel 8080 (1974) xem CPU tích hợp chip Herman Hollerith lập IBM (International Business Machine) Mỹ - 1890 (1945 - 1955) Bộ nhớ dây trễ, tĩnh điện Giấy, phiếu đục lổ Băng từ Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com IBM 360 (1965) 80x86 (1978) Transistors IC ? (1955 - 1965) (1965 - 1980) (1980 - ????) Bộ nhớ xuyến từ Băng từ, trống từ, đĩa từ Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 1.3 Hệ thống số đếm nh Vi en Zo ne C om Hệ thống số (number system) công cụ để biểu thị đại lượng Một hệ thống số gồm thành phần : 1) số : số lượng ký số (ký hiệu để nhận dạng số bản) 2) qui luật kết hợp ký số để miêu tả đại lượng 3) phép tính số có thành phần khác hệ thống số, thành phần giống hệ thống số Ví dụ - hệ thập phân (decimal, denary) dùng 10 ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Si - hệ nhị phân (binary) dùng ký số : 0,1 - hệ bát phân (octal) dùng ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7 - hệ thập lục phân (hexadecimal) dùng 16 ký số : 9,A,B,C,D,E,F Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 10 Kiến trúc xử lý om Kiến trúc CISC (Complex Instruction Set Computer) C Các lệnh CPU có chiều dài khác Thời gian thi hành lệnh khác ne Kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) Si nh Vi en Zo Các lệnh dài Thời gian thi hành lệnh chu kỳ xung clock Cung cấp khả thi hành nhiều hoạt động lúc (Super scalar execution) Dùng chế đường ống (Pipelining) để giảm thời gian thi hành Vấn đề đoán trước rẽ nhánh (Branche prediction) Chương Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 78 P2 P3 Lấy lệnh Phân tích lệnh Xác định toán hạng P4 P5 Thực lệnh Lưu kết Zo ne P1 C om Cơ chế đường ống - Pipelining P2: P3: P4: L1 L2 L1 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 L2 L3 L4 L5 Si P1: nh Vi en thi hành xong lệnh P5: Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 79 Máy tính song song Si nh Vi en Zo ne C om lo i máy song song SISD : single Instruction stream, single data stream SIMD : single Instruction stream, multiple data stream MIMD : multiple Instruction stream, multiple data stream Máy Von Neumann Bộ Bộ Bộ nhớ nhớ nhớ riêng riêng riêng CPU CPU CPU Bộ nhớ dùng chung Máy Vector ALU Chương Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com CPU CPU CPU Bộ nhớ dùng chung Nhập môn Điện Toán - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 80 Tuyến - Bus Si nh Vi en Zo ne C om Tuyến nhóm dây dẫn song song mà đường có nhiệm vụ truyền tải bit thơng tin Tuyến hệ thống tuyến kết nối CPU với phận mà muốn trao đổi thơng tin mà cụ thể nhớ khối xuất nhập (I/O) Trên tuyến truyền tải nhiều loại thơng tin khác Một số tuyến có khả truyền thông tin theo chiều Tuy nhiên, thời điểm, luồng liệu chiều Độ rộng tuyến (số đường) xác định chiều dài từ (word) thông tin mà CPU trao đổi lần Ví dụ : CPU dùng bus 16 bit để truyền liệu 32 bit phải thực lần Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 81 Si nh Vi en Zo ne C om Tuyến - Bus Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Toán - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 82 Kiến trúc tuyến : micro channel architecture – ISA : industry standard architecture : personal system Zo – PS/2 ne – IBM AT : advanced technology C – MCA om • Tuyến chuNn (standard bus) : nh Vi en – EISA : extended industry standard architecture • Tuyến cục (local bus) : – VESA : video electronics standard association – PCI : Peripheral Component Interface Si – AGP : Accelerated Graphics Port Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 83 Thiết bị xuất nhập Màn hình ( xuất ) Điều khiển thiết bị om Xuất / Nhập C PCM Dạng tín hiệu ne ( Pulse Code Modulation ) Zo Số bit trao đổi Bàn phím MFM ( Red Green Blue ) Song song ( Modified Frequency Modulation ) nh Vi en RGB Chuột CD ROM Máy in Không điều chế Si Nối tiếp ( bit ) Đồng Bất đồng Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Đĩa mềm Đĩa cứng Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 84 Màn hình card hình Màn hình LCD Si nh Vi en Zo ne C om Card hình Màn hình CRT Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Toán - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 85 om Hiển thị chế độ văn (text) nh Vi en Zo ne C Ma tr n i m Chế độ văn Si 8 Kích thước Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com 8x8 14x8 16x8 Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 86 Hiển thị chế độ đồ họa (graphics) Card hình (độ phân giải) C om cung cấp chế độ hình Zo ne số điểm ngang x số điểm dọc x số màu (số bit màu) dung lượng RAM hình nh Vi en Chế độ đồ họa 800 x 600 x 16bit = 960.000 byte ⇒ 1MB 1024 x 768 x 32bit = 3.145.728 byte ⇒ MB Si thể chế độ hình Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com kích thước điểm sáng: 31 mm, 29 mm, 22 mm tần số quét ngang (dòng) 40 KHz, 70 KHz, 90 KHz tần số quét dọc (mành) 50 Hz, 75 Hz, 100 Hz, Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 87 Tổ chức ma trận bàn phím (keyboard) Vcc phím om C nhi u phím ne 1 nh Vi en Quét hàng (2→ →4) Si Đọc FB 1 1 1 Nhấn Đệm cột đọc Hiện tượng rung phím (5 - 15 ms) Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Vcc Zo 1 nhấn nhả Cứng Chống rung Mềm Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 88 Tổ chức thông tin đĩa cứng Cung (sector / record) om R Zo ne C Trục đĩa quay 5400 rpm Si nh Vi en Chiều di chuyển đầu (head) CHR Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Đầu (Head) Trụ (Cylinder) Vết (Track) C H Nhập môn Điện Toán - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 89 CDROM ne C om Pit Chứa 330.000 khối liệu Dung lượng 650 MB / 74 Tốc độ x1 = 153.60 KByte/s Si nh Vi en Zo Land Thông tin ghi theo rãnh (track) hình xoắn ốc Dùng tia laser đục lổ µm rãnh gọi Pit Phần khơng bị đục lổ rãnh gọi Land Chương Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 90 nh Vi en Zo ne C om Máy in Máy in kim Máy in phun Si + Máy rẻ tiền + Băng mực rẻ tiền + Lâu + In chậm + Máy rẻ tiền + Mực lỏng, đắt tiền + Mau + In chậm Chương Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Máy in laser + Máy đắt tiền + Mực bột, đắt tiền + Lâu + In nhanh Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 91 om Ma trận điểm máy in kim C 72 DPI in nửa dot bề ngang Si Đầu kim có kim nh Vi en Zo ne 11 Chương Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone.com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb.com/sinhvienzonevn Slide 92 ... thập phân, ta dùng cơng thức tính Q Ví dụ Si 1A2H = 1*1 62+ XXXX10*161 +2* 160 = 25 6+160 +2 = 418D 642O = 6* 82+ 4*81 +2* 80 = 384+ 32+ 2 = 418D 110100010B = 28 + 27 +25 +21 = 25 6+ 128 + 32+ 2 =418D Khoa KH &... 6* 82+ 4*81 +2* 80 = 384+ 32+ 2 = 418D Si 110100010B = 28 +27 +25 +21 = 25 6+ 128 + 32+ 2 =418D Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM SinhVienZone. com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb .com/ sinhvienzonevn... TP.HCM SinhVienZone. com Nhập mơn Điện Tốn - Chương https://fb .com/ sinhvienzonevn Slide 19 Chuyển đổi hệ số C om 10 Dec2Bin ne Dec2Oct Zo Bin2Dec nh Vi en Oct2Bin Oct2Dec Hex2Dec Bin2Oct Si Dec2Hex