Giáo trình Tin học đại cương - Phạm Quang Dũng

hơn bộ nhớ trong, người ta tổ chức một cơ chế phân trang. Mỗi trang bộ nhớ đều có độ dài như nhau, một chương trình khi làm việc được hệ điều hành cấp cho một số trang trong bộ nhớ. Như[r]

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

CHỦ BIÊN: PHẠM QUANG DŨNG

GIÁO TRÌNH

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG

LỜI NĨI ĐẦU

Cuốn giáo trình Tin học đại cương viết giảng viên Khoa Công nghệ thông tin, Học viện Nông nghiệp Việt Nam Giáo trình bao gồm kiến thức kiến thức cập nhật số khía cạnh chủ yếu lĩnh vực Khoa học máy tính Công nghệ thông tin phần cứng, phần mềm, hệ điều hành, mạng máy tính Internet, sở liệu, thuật tốn, ngơn ngữ lập trình, an tồn thơng tin Mỗi chương viết giảng viên có kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm học phần chuyên nội dung tương ứng

Cuốn giáo trình dùng để làm tài liệu giảng dạy học tập cho học phần Tin học đại cương gồm tín chương trình đào tạo ngành không chuyên Tin học thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam Tất nhiên giáo trình dùng làm tài liệu tham khảo cho nhiều đối tượng bạn đọc khác muốn mở mang kiến thức

Giáo trình gồm chương, chương mảng kiến thức tương đối độc lập với chương khác Bạn đọc lựa chọn đọc phần phù hợp với nhu cầu mà không gặp trở ngại đòi hỏi kiến thức từ phần trước

Chương 1: Giới thiệu chung, TS Phạm Quang Dũng ThS Trần Thị Thu Huyền viết Chương giới thiệu số kiến thức tảng chung gồm: (1) Các khái niệm liệu, thông tin, tin học, công nghệ thông tin; (2) Các hệ thống số dùng máy tính; (3) Mã hóa biểu diễn thơng tin máy tính; (4) Các ứng dụng công nghệ thông tin

Chương 2: Cấu trúc máy tính, TS Phạm Quang Dũng biên soạn Chương đề cập đến: (1) Chức năng, sơ đồ tổ chức, nguyên lý hoạt động máy tính; (2) Cấu trúc chức thành phần máy tính, thuộc khối chức gồm: xử lý trung tâm, nhớ, thiết bị ngoại vi liên kết hệ thống

Chương 3: Phần mềm máy tính hệ điều hành, viết ThS Phạm Thủy Vân Qua chương bạn đọc hiểu vấn đề về: (1) Khái niệm phân loại phần mềm máy tính, quy trình phát triển phần mềm; (2) Khái niệm, lịch sử phát triển hệ điều hành, số hệ điều hành thông dụng cho máy tính thiết bị di động

Chương 4: Mạng máy tính Internet, ThS Phan Thị Thu Hồng đảm nhiệm Chương giới thiệu đến bạn đọc kiến thức mạng máy tính Internet bao gồm: (1) Khái niệm, thành phần bản, mơ hình kết nối giao thức mạng, phân loại mạng máy tính; (2) Các khái niệm, dịch vụ phổ biến world wide web, tìm kiếm, thư điện tử, lưu trữ đám mây

Chương 5: Cơ sở liệu, ThS Hoàng Thị Hà biên soạn Trong chương bạn đọc nắm kiến thức về: (1) Cơ sở liệu: khái niệm, lợi ích mức thể sở liệu, hệ sở liệu; (2) Khái niệm chức hệ quản trị sở liệu; (3) Các câu lệnh ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL)

Chương 7: Các vấn đề xã hội công nghệ thông tin; ThS Nguyễn Văn Hoàng đảm nhiệm Qua chương bạn đọc thu nhận kiến thức về: (1) An tồn thơng tin tài ngun bị xâm phạm, hình thức công để lấy cắp hay phá hoại thông tin; (2) Một số điều Bộ luật hình tội phạm lĩnh vực tin học; (3) Vấn đề sở hữu trí tuệ nói chung sở hữu trí tuệ cơng nghệ thơng tin nói riêng

Do lần viết giáo trình Tin học đại cương theo hướng cải tiến nên chắn chúng tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm tác giả mong nhận ý kiến góp ý từ bạn đọc để lần tái sau giáo trình tốt Mọi ý kiến đóng góp xin gửi địa pqdung@vnua.edu.vn

Chúng xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU III MỤC LỤC V DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VIII

CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1.1 Dữ liệu

1.1.2 Thông tin

1.1.3 Tin học

1.1.4 Công nghệ thông tin

1.2 CÁC HỆ THỐNG SỐ VÀ CÁC PHÉP TOÁN DÙNG TRONG MÁY TÍNH

1.2.1 Các hệ thống số

1.2.2 Chuyển đổi hệ số

1.2.3 Các phép toán số học hệ

1.3 BIỂU DIỄN VÀ MÃ HĨA THƠNG TIN

1.3.1 Biểu diễn thơng tin máy tính đơn vị thông tin

1.3.2 Khái niệm mã hóa

1.3.3 Mã hóa tập ký tự 10

1.3.4 Mã hóa số nguyên số thực 11

1.3.5 Mã hóa liệu logic 13

1.3.6 Mã hóa hình ảnh tĩnh 13

1.3.7 Mã hóa âm phim ảnh 15

1.4 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 15

1.4.1 Các toán khoa học kỹ thuật 15

1.4.2 Các toán quản lý 16

1.4.3 Tự động hóa 17

1.4.4 Cơng tác văn phịng 17

1.4.5 Giáo dục 17

1.4.6 Thương mại điện tử 18

CHƯƠNG CẤU TRÚC MÁY TÍNH 19

2.1 GIỚI THIỆU 19

2.2 CHỨC NĂNG VÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA MÁY TÍNH 20

2.2.1 Chức máy tính: 20

2.2.2 Sơ đồ cấu trúc chung máy tính 20

2.2.3 Nguyên lý hoạt động máy tính 21

2.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH 22

2.3.1 Bộ xử lý trung tâm 23

2.3.3 Thiết bị vào/ra 35

2.3.4 Liên kết hệ thống 40

CHƯƠNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH 42

3.1 PHẦN MỀM MÁY TÍNH 42

3.1.1 Khái niệm phần mềm 42

3.1.2 Phân loại phần mềm 43

3.1.3 Quy trình phát triển phần mềm 45

3.1.4 Phần mềm mã nguồn đóng mã nguồn mở 46

3.2 HỆ ĐIỀU HÀNH 47

3.2.1 Khái niệm hệ điều hành 47

3.2.2 Lịch sử phát triển phân loại hệ điều hành 48

3.2.3 Một số hệ điều hành điển hình 51

3.2.4 Quản lý liệu nhớ 57

CHƯƠNG MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET 59

4.1 MẠNG MÁY TÍNH 59

4.1.1 Các thành phần mạng máy tính 59

4.1.2 Mơ hình kết nối giao thức mạng 60

4.1.3 Phân loại mạng máy tính 62

4.2 INTERNET 63

4.2.1 Một số khái niệm 63

4.2.2 Kết nối Internet 67

4.3 MỘT SỐ DỊCH VỤ CƠ BẢN CỦA INTERNET 67

4.3.1 WWW (World Wide Web) 67

4.3.2 Tìm kiếm 68

4.3.3 Thư điện tử 72

4.3.4 Lưu trữ liệu đám mây 76

CHƯƠNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 80

5.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU 80

5.1.1 Khái niệm sở liệu 80

5.1.2 Các mức thể sở liệu 81

5.1.3 Mơ hình liệu quan hệ 83

5.1.4 Hệ sở liệu 85

5.1.5 Lợi ích hệ sở liệu 85

5.2 HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU 86

5.2.1 Khái niệm 86

5.2.2 Phân loại hệ quản trị sở liệu 87

5.2.3 Chức hệ quản trị sở liệu 88

5.3 NGÔN NGỮ TRUY VẤN SQL 88

5.3.1 Câu lệnh truy vấn liệu 89

5.3.3 Thêm liệu 99

5.3.4 Xóa liệu 100

5.3.5 Các hàm SQL 100

CHƯƠNG THUẬT TỐN VÀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 103

6.1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BẰNG MÁY TÍNH 103

6.2 THUẬT TỐN 103

6.2.1 Khái niệm thuật toán 103

6.2.2 Các tính chất thuật tốn 105

6.2.3 Cách diễn đạt thuật toán 106

6.2.4 Thiết kế thuật toán 108

6.2.5 Độ phức tạp thuật toán vấn đề đánh giá thuật tốn 110

6.3 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 113

6.3.1 Khái niệm ngôn ngữ lập trình 113

6.3.2 Lịch sử phát triển ngơn ngữ lập trình 113

6.3.3 Trình biên dịch trình thơng dịch 117

6.3.4 Các cơng việc người lập trình 117

CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ XÃ HỘI CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 122

7.1 CÁC TÀI NGUYÊN CÓ THỂ BỊ XÂM PHẠM 122

7.1.1 Nội dung thông tin 122

7.1.2 Tài nguyên hạ tầng công nghệ thông tin 122

7.1.3 Định danh người dùng 122

7.2 CÁC HÌNH THỨC TẤN CƠNG 123

7.2.1 Tận dụng lỗ hổng phần mềm 123

7.2.2 Sử dụng phần mềm độc hại 123

7.2.3 Tấn công từ chối dịch vụ 127

7.2.4 Lừa đảo 129

7.3 SỞ HỮU TRÍ TUỆ 130

7.3.1 Tài sản trí tuệ 130

7.3.2 Quyền sở hữu trí tuệ 130

7.3.3 Luật sở hữu trí tuệ 130

7.4 CÁC QUY ĐỊNH, ĐIỀU LUẬT VỀ AN TỒN THƠNG TIN VÀ SỞ HỮU TRÍ TUỆ 132

7.4.1 Các điều Bộ luật hình 132

7.4.2 Điều Nghị định Chính phủ 135

7.4.3 Các điều Luật Công nghệ thông tin 137

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Từ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

AAC Advanced Audio Coding Mã hóa âm tiên tiến ADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line

Đường dây thuê bao số bất đối xứng ALU Arithmetic and Logic Unit Đơn vị toán học logic, nằm CPU AMD

Advanced Micro Devices

Các vi thiết bị tiên tiến, tên tập đoàn phát triển thiết bị loại vi xử lý máy tính cơng nghệ liên quan

ARM Advanced RISC Machine Một loại cấu trúc vi xử lý 32-bit kiểu RISC

ASCII American Standard Code for Information Interchange

Bảng mã chuẩn Mỹ dùng để trao đổi thông tin

ATA

Advanced Technology Attachment

Cách gọi ngắn gọn Paralell ATA, chuẩn giao tiếp kết nối máy tính ổ đĩa cứng, ổ đĩa quang máy tính

ATI

Array Technology Inc

Tên tập đoàn thành lập năm 1985, chuyên sản xuất cạc đồ họa cho máy tính cá nhân Năm 2006, ATI tập đoàn AMD mua lại

BD Bluray Disk Một dạng đĩa quang cho phép ghi/phát lại hình ảnh/âm với chất lượng cao BIOS Basic Input/Output System Hệ thống vào/ra

CCFL Cold-Cathode Fluorescent Lamp Đèn huỳnh quang catốt lạnh

CD Compact Disc Đĩa CD (gọn nhẹ), dạng đĩa quang CIDR Classless Inter-Domain Routing Lược đồ địa Internet CISC Complex Instruction Set Computer

[Architecture]

Kiến trúc tập lệnh phức tạp CMOS Complementary Metal–Oxide–

Semiconductor,

Công nghệ bán dẫn kim loại bù, dùng để chế tạo vi mạch tích hợp

CMYK Hệ màu gồm màu sở: Cyan, Magenta,

Yellow, Black

CNTT Công nghệ thông tin

CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm

CSDL Cơ sở liệu

Chữ viết tắt Từ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

DDR-SDRAM

Double Data Rate SDRAM, SDRAM có tốc độ truyền liệu gấp đơi

DIB Device-Independent Bitmap Dạng biểu diễn ảnh Bitmap mà không phụ thuộc vào thiết bị lưu trữ

DNS

Domain Name System, Hệ thống tên miền Internet, cho phép thiết lập tương ứng địa IP tên miền DRAM Dynamic RAM RAM động, dùng để chế tạo nhớ

chính DVD Digital Video Disc, Digital

Versatile Disc

Đĩa video số, đĩa đa số, dạng đĩa quang

EEPROM Electrically Erasable Programmable ROM

Bộ nhớ đọc lập trình xóa điện

ENIAC

Electronic Numerical Intergator and Computer

Máy tính tích hợp số điện tử, tên máy tính điện tử giới (năm 1946)

EOF

End Of File Tên ký tự đặc biệt đánh dấu kết thúc tệp tin

FSB Front Side Bus Tên bus bên CPU

GPL General Public License Một điều kiện áp dụng cho việc sử dụng phần mềm nguồn mở

HD (1) High Definition Độ rõ nét cao

HD (2) Hard Disk Đĩa cứng, ngầm hiểu dùng cơng nghệ từ tính Một dạng ổ cứng khác dùng công nghệ flash SSD – ổ cứng thể rắn

HQTCSDL Hệ quản trị sở liệu

HTML Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn IDE (1)

Integrated Drive Electronics Một chuẩn kết nối khác máy tính với loại ổ đĩa nêu

IDE (2) Integrated Development Environment

Mơi trường phát triển tích hợp IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

KHKT Khoa học kỹ thuật

LAN/ MAN/ WAN/ VAN

Local/ Metropolitan/ Wide/ Vast Area Network

Mạng cục / thị / diện rộng / tồn cầu LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

LED Light-Emitting Diode Điốt phát sáng

Chữ viết tắt Từ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

MIPS Million Instructions per Second Số triệu lệnh giây MPEG Moving Picture Experts Group Một định dạng tệp video

MS-DOS Microsoft Disk Operating System Hệ điều hành hướng đĩa hãng Microsoft

NAT Network Address Translation Biên dịch địa mạng NCP Network Control Protocol Giao thức điều khiển mạng NIC Network Interface Card Cạc giao diện mạng

ODBMS Object BDMS Hệ quản trị sở liệu hướng đối tượng

OS Operating System Hệ điều hành

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên RDBMS Relational BDMS Hệ quản trị sở liệu quan hệ

RGB Hệ màu gồm màu sở: Red, Green,

Blue RISC Reduced Instruction Set Computer

[Architecture],

Kiến trúc tập lệnh tập lệnh rút gọn ROM Read Only Memory Bộ nhớ cho phép đọc

SATA

Serial ATA Một chuẩn gắn kết nối tiếp, để nối ổ đĩa cứng ổ đĩa quang với bo mạch chủ SDRAM Synchronous DRAM RAM động làm việc đồng

xung đồng hồ

SQL Structured Query Language Ngơn ngữ truy vấn có cấu trúc

SRAM Static RAM RAM tĩnh, dùng để chế tạo nhớ cache

SSD Solid State Drive Ổ cứng thể rắn, dùng công nghệ flash TCP/IP Transmission Control Protocol/

Internet Protocol

Giao thức điều khiển truyền liệu/giao thức Internet

USB Universal Serial Bus Bus nối tiếp đa năng, chuẩn kết nối thiết bị ngoại vi với máy tính

VGA Video Graphics Array

Tên cạc đồ họa video cổng kết nối máy tính với hình máy chiếu (projector)

VXL Vi xử lý

XML

eXtensible Markup Language,

Chương

GIỚI THIỆU CHUNG

Chương giới thiệu kiến thức tảng Tin học Mục 1.1 nêu những khái niệm liệu, thông tin, tin học công nghệ thông tin Mục 1.2 trình bày biểu diễn liệu máy tính, hệ thống số chuyển đổi hệ số Các mã hóa số dạng liệu thơng dụng trình bày mục 1.3 Cuối cùng, mục 1.4 giới thiệu những ứng dụng công nghệ thông tin lĩnh vực đời sống

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Đối với chúng ta, trình hình thành trí tuệ việc thu nhận xử lý liệu rời rạc để có thơng tin, kiểm nghiệm thơng tin để vận dụng vào mục đích cụ thể ta gọi tri thức Trí tuệ khả sử dụng tri thức cách khôn ngoan nhằm đạt mục đích Một ví dụ cụ thể q trình sau:

- Dữ liệu: mưa, nắng, râm, cao, thấp, vừa, bay, chuồn chuồn, trời

- Thông tin: thấy chuồn chuồn bay thấp thường thấy lúc sau trời mưa, bay cao vừa phải trời râm mát, cịn bay cao trời nắng

- Tri thức: chuồn chuồn bay thấp trời mưa, bay cao trời nắng, bay vừa trời râm

- Trí tuệ: thấy chuồn chuồn bay thấp ta cất quần áo phơi Ví dụ đỉnh cao lợi dụng thời tiết thời Tam Quốc Chu Du lợi dụng gió đánh hỏa cơng trận Xích Bích, Gia Cát Lượng lợi dụng mưa tuyết phá trận xe thiết xa rợ Khương

Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, máy tính trợ giúp người chủ yếu khâu đầu tiên, từ liệu đến thông tin Phần giới thiệu tới bạn đọc khái niệm liệu, thông tin, tin học công nghệ thông tin

1.1.1 Dữ liệu

Dữ liệu (Data) số kiện túy, rời rạc quan sát đo đếm được, khơng có ngữ cảnh hay diễn giải Dữ liệu sau tổ chức lại xử lý cho thông tin

Ví dụ: Với sách chữ, hình ảnh liệu cịn nội dung sách thơng tin Để biết nội dung phải đọc sách Việc đọc sách xử lý liệu

Trong thực tế liệu là:

- Văn bản: Sách, báo, truyện, công văn

- Các loại số liệu: Số liệu thống kê nhân sự, thời tiết, kho tàng - Âm thanh, hình ảnh: Tiếng nói, âm nhạc, phim ảnh, tranh vẽ 1.1.2 Thông tin

Thông tin (Information) khái niệm trừu tượng thể qua thông báo, biểu , đem lại nhận thức chủ quan cho đối tượng nhận tin Thông tin liệu xử lý xong, mang ý nghĩa rõ ràng

Ví dụ: Khi nói chuyện trực tiếp với nhau, thông tin thể dạng âm truyền tải qua mơi trường sóng âm Cịn trao đổi với qua điện thoại, thông tin biểu diễn dạng âm truyền tải qua mơi trường sóng điện từ

Tuy nhiên, liệu thông tin lúc đồng với

Ví dụ: Một số kí hiệu hệ đếm La Mã mang ý nghĩa thông tin số hệ thống chữ La-tinh lại mang ý nghĩa chữ

Cùng liệu tùy thuộc vào đối tượng tiếp nhận liệu khác lại cho khối lượng chất lượng thông tin khác

Ví dụ: Cùng tài liệu có sinh viên hiểu 100% có sinh viên hiểu 50%, có sinh viên phát triển liên hệ với vấn đề khác có sinh viên lại khơng

Hình thức vật lý thơng tin gọi tín hiệu Giữa thơng tin tín hiệu khơng phải lúc đồng với Cùng thơng tin biểu diễn nhiều tín hiệu khác ngược lại tín hiệu biểu diễn nhiều dạng thơng tin khác

Ví dụ: Cùng thơng tin dẫn giao thơng biểu diễn tín hiệu khác đèn tín hiệu giao thơng dẫn cảnh sát giao thơng Hay tín hiệu gật đầu trường hợp khác lại biểu diễn thông tin khác tùy thuộc vào câu hỏi

1.1.3 Tin học

Thông tin nằm liệu, xử lý thông tin bao gồm nhiều q trình xử lý liệu để rút thơng tin hữu ích phục vụ người Khi xã hội phát triển khối lượng thơng tin, liệu ngày nhiều người xử lý thông tin cách thủ công mà cần tới hỗ trợ máy móc để xử lý thơng tin cách tự động Trước yêu cầu người, ngành khoa học đời, Tin học

Tin học (Informatics) ngành khoa học chuyên nghiên cứu phương pháp, công nghệ kỹ thuật xử lý thông tin cách tự động

Hay nói cách khác: Tin học ngành khoa học chuyên nghiên cứu khả lưu trữ, truyền tải xử lý thông tin Điều thể rõ qua trình hình thành phát triển ngành tin học Trước đây, thiết bị lưu trữ chưa đa dạng có dung lượng nhỏ với dung lượng tính theo Megabyte, Gigabyte thay dần thiết bị lưu trữ đa dạng, gọn nhẹ có dung lượng lưu trữ lớn nhiều, tính theo Terabyte; Đường truyền thơng tin có tốc độ thấp dần thay đường truyền tốc độ cao, không dây; Những vi xử lý có tốc độ thấp dần thay vi xử lý tốc độ cao, đa xử lý

Sản phẩm mà tin học phát minh để giúp người xử lý thông tin tự động máy vi tính hay máy tính (computer)

Từ "tin học" dịch từ từ informatique tiếng Pháp Từ informatics tiếng Anh bắt nguồn từ từ tiếng Pháp này, theo thời gian informatics mang nghĩa khác dần với nghĩa ban đầu Ngày nay, thuật ngữ tiếng Anh tương đương với informatique

Khoa học máy tính ngành nghiên cứu sở lý thuyết thơng tin tính tốn thực ứng dụng chúng hệ thống máy tính Khoa học máy tính gồm nhiều ngành hẹp; số ngành tập trung vào ứng dụng thực tiễn cụ thể chẳng hạn đồ họa máy tính, số ngành khác lại tập trung nghiên cứu đến tính chất tốn tính tốn lý thuyết độ phức tạp tính tốn Ngồi cịn có ngành khác nghiên cứu vấn đề việc thực thi phương pháp tính tốn Ví dụ, ngành lý thuyết ngơn ngữ lập trình nghiên cứu phương thức mơ tả cách tính tốn khác nhau, ngành lập trình nghiên cứu cách sử dụng ngơn ngữ lập trình hệ thống phức tạp ngành tương tác người-máy tập trung vào thách thức việc làm cho máy tính cơng việc tính tốn hữu ích dễ sử dụng người dùng (trích từ wikipedia)

1.1.4 Công nghệ thông tin

Thuật ngữ Công nghệ thông tin (Information Technology) mang ý nghĩa khía cạnh kỹ thuật, cơng nghệ khía cạnh khoa học Ở Việt Nam, thuật ngữ sử dụng rộng rãi, dễ gây nhầm lẫn “Công nghệ thông tin” mang nghĩa rộng “Khoa học máy tính”

Luật Cơng nghệ thơng tin Quốc hội nước Cộng hòa XHCN Việt Nam ban hành ngày 29/6/2006 có đưa khái niệm: “Cơng nghệ thơng tin tập hợp phương pháp khoa học,

công nghệ công cụ kỹ thuật sản xuất, truyền đưa, thu thập, xử lý, lưu trữ trao đổi thông tin số”

Ở đây, thông tin số thông tin tạo lập phương pháp dùng tín hiệu số Trước đây, muốn gửi thư người ta thường dùng phương pháp chuyển thư tay thay thư điện tử Với khối lượng lớn công văn giấy tờ quan, xí nghiệp, trường học việc lưu trữ số trở nên đơn giản gọn nhẹ

1.2 CÁC HỆ THỐNG SỐ VÀ CÁC PHÉP TỐN DÙNG TRONG MÁY TÍNH

Trong máy tính có sử dụng hệ thống số hệ số 10 (gọi tắt hệ 10), hệ số hệ số 16 Trong đó, hệ hệ cốt lõi vi xử lý sử dụng để tính tốn, xử lý (ta xét kỹ mục 1.3) Trong mục giới thiệu nội dung hệ thống số chuyển đổi chúng, phép toán số học hệ phép toán logic

1.2.1 Các hệ thống số

a Hệ số 10 (Hệ thập phân - Decimal Numeral System)

Hệ 10 hệ đếm sử dụng để đếm tính toán đời sống hàng ngày Hệ 10 sử dụng 10 ký hiệu số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, để biểu diễn số Các chương trình máy tính thường cho phép người dùng nhập vào số hệ 10, xuất kết hệ 10, q trình tính tốn trung gian bên số hệ

Khi làm việc với nhiều hệ thống số khác nhau, để phân biệt số viết hệ số với số viết hệ số khác người ta thường viết kèm theo số có giá trị số hệ đếm

Ví dụ: 209210; 789,1210; 12A16; 101102

Một số hệ 10 biểu diễn dạng khai triển theo số 10 Ví dụ: 8623,5610 = 8103 + 6102 + 2101 + 3100 + 510-1 + 610-2 Trong đó:

- 10 số hệ

- Số mũ tương ứng với vị trí chữ số thành phần: với chữ số phần nguyên

nhỏ nhất, tăng dần phía trái (1, 2, ), giảm dần phía phải (-1, -2 )

Từ hệ số 10 ta tổng quát hóa cho hệ số a (a  2) Số hệ a có chữ số bi, Na = bnbn-1…b1b0,b-1b-2…b-m biểu diễn theo số a sau:

Na = bnan + bn-1an-1 + … + b1a1 + b0a0 + b-1a-1+ b-2a-2 + … + b-ma-m (1.1) Giá trị tổng vế phải công thức (1.1) gọi giá trị số Na Công thức (1.1) sử dụng để chuyển đổi số hệ a sang hệ 10

b Hệ số (Hệ nhị phân - Binary Numeral System)

- Hệ hay hệ nhị phân sử dụng ký hiệu số để biểu diễn số Đây hệ số sở máy tính Máy tính lưu trữ xử lý liệu dạng số nhị phân

- Có thể biểu diễn số hệ thành tổng hệ số nhân theo quy tắc nêu phần trên:

Ví dụ: 100112 = 124 + 023 + 022 + 121 + 120 = 1910 c Hệ số 16 (Hexadecimal Numeral System)

- Hệ 16 sử dụng 16 ký hiệu để biểu diễn số: 10 ký hiệu số từ 0, , để biểu diễn giá trị từ đến ký hiệu chữ A, B, C, D, E, F để biểu diễn giá trị từ 10 đến 15

- Hệ 16 dùng để đánh địa ô nhớ, địa vật lý máy tính mạng (địa MAC), địa cổng vào-ra máy tính Các địa hiển thị cho người dùng dạng số hệ 16 mà khơng phải hệ lý làm cho địa ngắn gọn hơn, dễ nhớ, dễ sử dụng

- Có thể biểu diễn số hệ 16 thành tổng hệ số nhân với lũy thừa số Ví dụ: 12A16 = 1162 + 2161 + A160 = 29810

1.2.2 Chuyển đổi hệ số a Chuyển từ hệ a sang hệ 10

Quy tắc: Muốn chuyển số hệ a (2 16) sang hệ 10 ta đem triển khai số hệ a

ra thành tổng hệ số nhân với lũy thừa số, ta biểu thức hệ 10 Tính giá trị biểu thức ta số tương ứng hệ 10

Ví dụ:

1101012 = 125 + 124 + 023 + 122 + 021 + 120 = 32 + 16 + + = 5310 10F16 = 1162 + 0161 + F160 = 256 + 15160 = 256 + 15 = 27110

b Chuyển từ hệ 10 sang hệ a

Ta xét trường hợp chuyển số nguyên hệ 10 sang hệ a

* Quy tắc: Đem số hệ 10 chia nguyên liên tiếp cho số a thương dừng lại, với phép chia ta nhận số dư Lấy số dư phép chia theo thứ tự ngược lại ta số hệ a (số dư phép chia cuối chữ số có trọng số lớn nhất,

Ví dụ 1: Đổi số 3410 sang hệ 2, ta thực phép chia sau:

Ví dụ 2: Đổi số 17210 sang hệ 16

c Chuyển từ hệ sang hệ 16

Bảng 1.1 Mười sáu số hệ số

Hệ 10 Hệ Hệ 16

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010 A

11 1011 B

12 1100 C

13 1101 D

14 1110 E

15 1111 F

Nhận xét: Từ bảng ta thấy hệ 16 dùng đến chữ số lớn hệ phải dùng đến chữ số Vì 16 = 24, chữ số hệ 16 tương đương với chữ số hệ

Quy tắc: Để chuyển số từ hệ sang hệ 16 ta nhóm thành nhóm chữ số hệ từ phải qua trái, sau chuyển nhóm chữ số hệ thành chữ số hệ 16

34 17

8

4

2

1

0

Kết 3410 = 1000102

dư

172 16 10

12 16

0 10

Kết 17210 = AC16 (10 ứng với A, 12 ứng với C)

Ví dụ: 110 1100 10112 = ?16

0110 1100 1011 => 6CB16 d Chuyển từ hệ 16 sang hệ

Quy tắc: chuyển chữ số hệ 16 thành chữ số hệ Ví dụ: 9C0A16 = ?2 = 1001 1100 0000 10102

1.2.3 Các phép toán số học hệ a Phép cộng

Bảng cộng hai bit:

A B Tổng

(Sum, S)

Số nhớ (Carry, C)

0 0

0 1

1

1 1

Cách thức thực phép cộng hai số hệ thủ công: Thực cộng hệ 10, cộng cột bit từ phải qua trái, có nhớ sang cột bit cao

Ví dụ:

C 1 A 1 B 0 1 A+B 1 1

Trong máy tính, phép cộng hai bit thực mạch cộng sau:

b Phép trừ

Trong kỹ thuật máy tính, để tận dụng mạch cộng có sẵn người ta thực phép trừ thông qua phép cộng phép lấy số đối: cộng số bị trừ với số đối số trừ

A - B = A + (-B)

Vấn đề đặt phải có cách biểu diễn số âm hệ máy tính để phép tính tốn cho kết Cách biểu diễn số nguyên số thực (dương, âm) trình bày mục 1.3

c Phép nhân phép chia

Trong máy tính, phép nhân phép chia thực qua phép cộng, phép trừ phép dịch bit Ở mức đại cương, không xét sâu hai phép toán

+ A

B

1.2.4 Các phép tốn logic

Ngồi việc hỗ trợ phép tốn số học, máy tính phải hỗ trợ phép tốn logic NOT, AND, OR cần thiết chúng Ta hay phải làm việc với phép tốn logic bảng tính Excel hay lập trình Ví dụ với ngơn ngữ lập trình Pascal, để kiểm tra biến x có nằm khoảng [7,8) hay khơng, viết dịng “Điểm B”:

If (x>=7) and (x<8) then Writeln(“Diem B”);

Giá trị logic biểu diễn hai trạng thái đối lập đúng/sai, có/khơng Trong đại số logic giá trị gọi TRUE, giá trị sai gọi FALSE Các phép toán logic tác động giá trị logic TRUE, FALSE gồm có:

a Phép toán NOT (phủ định hay đảo)

Bảng chân lý:

X NOT X FALSE TRUE

TRUE FALSE

b Phép toán AND (và)

Bảng chân lý:

X Y X AND Y

FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE

Nhận xét: Phép toán AND cho kết “đúng” hai toán hạng “đúng”

c Toán tử OR (hoặc)

Bảng chân lý:

X Y X OR Y

FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE

TRUE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE

Nhận xét: Phép toán OR cho kết “sai” hai toán hạng “sai”

d Toán tử XOR (eXclusive OR, loại trừ)

X Y X XOR Y FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE

TRUE FALSE TRUE TRUE TRUE FALSE

Nhận xét: Phép toán XOR cho kết “đúng” hai toán hạng khác nhau, cho kết “sai” hai toán hạng giống

e Biểu thức logic thứ tự ưu tiên phép toán

- Biểu thức logic kết hợp giá trị logic phép toán logic để tạo giá trị logic Mỗi biểu thức logic có kết giá trị (TRUE) sai (FALSE)

- Nếu biểu thức logic có chứa nhiều phép tốn logic phép tốn logic thực theo thứ tự ưu tiên sau: NOT  AND  OR, XOR (OR XOR mức ưu tiên) Các phép toán mức ưu tiên thực từ trái qua phải

Ví dụ:

(Các SV có hộ Hà Nội) AND NOT (Các SV dân tộc Kinh)

Trong ví dụ cần ưu tiên thực phép NOT trước thực phép AND 1.3 BIỂU DIỄN VÀ MÃ HÓA THƠNG TIN

1.3.1 Biểu diễn thơng tin máy tính đơn vị thơng tin a Biểu diễn thơng tin máy tính

Như đề cập mục 1.1, liệu thực tồn nhiều dạng khác nhau: dạng số (số nguyên, số thực) phi số (chữ viết, âm thanh, hình ảnh) Tuy nhiên, máy tính xử lý liệu dạng số nhị phân (hệ số 2) Do vậy, liệu thực dạng muốn đưa vào máy tính để lưu trữ, xử lý, hay truyền tải cần phải mã hóa (số hóa thành số nhị phân) Sau xử lý, liệu kết khôi phục lại dạng dễ hiểu, dễ cảm nhận người

Sở dĩ máy tính dùng số nhị phân để biểu diễn thơng tin linh kiện vật liệu điện tử dùng để chế tạo nhớ máy tính (flip-flop, tụ điện) có hai trạng thái đối lập (ví dụ có điện khơng có điện), tương ứng biểu diễn

b Các đơn vị thơng tin

Trong khoa học máy tính, chữ số nhị phân gọi bit (viết tắt từ tiếng Anh BInary digiT) Mỗi ô nhớ máy tính lưu trữ bit Bản thân nhớ cịn gọi bit Các bit đánh số thứ tự

Một nhóm bit bit thứ 8i (i ≥ 0, nguyên) gọi byte Các byte đánh địa Byte gồm bit từ đến 7, byte gồm bit từ đến 15 Một đơn vị hay sử dụng word (từ nhớ) Một word gồm 2, 4, hay byte tùy thuộc vào vi xử lý (CPU) cụ thể xử lý lần byte

Các đơn vị bội byte hay sử dụng cách quy đổi sau: Kilobyte (1 KB) = 210 byte = 1024 byte

1 Gigabyte (1 GB) = 210 MB = 220 KB = 230 byte

1 Terabyte (1 TB) = 210 GB = 220 MB = 230 KB = 240 byte 1.3.2 Khái niệm mã hóa

Mã hóa thơng tin máy tính thực chất số hóa liệu thành chuỗi số nhị phân (hình 1.1) theo quy ước chung để máy tính lưu trữ, xử lý trao đổi thơng tin với

Hình 1.1 Sơ đồ số hóa liệu

Trong máy tính người ta dùng số nhị phân có độ dài (số bit) cố định để biểu diễn thông tin Các số nhị phân gọi từ mã Với độ dài từ mã n, ta biểu diễn

2n thơng tin khác Ví dụ:

- Nếu dùng byte (8 bit) để biểu diễn số ngun khơng dấu ta biểu diễn 28 = 256 số có giá trị từ đến 255 sau:

Từ mã Số nguyên

0000 0000 0000 0001 0000 0010

… …

1111 1111 255

- Nếu dùng byte để biểu diễn ký tự (chữ cái, chữ số thập phân, dấu chấm câu, ký hiệu phép tốn ) biểu diễn 28 = 256 ký tự khác

Cách mã hóa loại liệu tuân theo chuẩn chung để máy tính “hiểu” trao đổi, xử lý thơng tin

- Các ký tự: mã hóa theo bảng mã ASCII Unicode

- Các số nguyên: mã hóa theo số chuẩn quy ước

- Các số thực: mã hóa theo số dấu phẩy động

- Dữ liệu ảnh, âm thanh, phim: mã hóa rời rạc thành ma trận số thực biểu diễn

cường độ sáng, tần số âm

báo kiểu cấu trúc liệu thành phần chương trình để hệ điều hành ghi nhớ vào vùng nhớ thích hợp có địa kích thước xác định Ví dụ, với file ảnh thơng tin chương trình tạo ảnh số lưu đầu file Với ngôn ngữ lập trình, người lập trình khai báo hằng, biến qua câu lệnh Ta lấy ví dụ ngôn ngữ Pascal sau:

Var ch: char; {biến ch có kiểu ký tự}

st: string; {biến st có kiểu chuỗi ký tự}

i: byte; {biến i có kiểu số ngun khơng dấu bit}

j: shortint; {biến j có kiểu số nguyên có dấu bit}

k1: word; {biến k1 có kiểu số nguyên khơng dấu 16 bit}

k2: integer; {biến k2 có kiểu số nguyên có dấu 16 bit}

m: longint; {biến m có kiểu số nguyên có dấu 32 bit}

r: real; {biến r có kiểu số thực byte}

t: double; {biến t có kiểu số thực byte}

Các mục trình bày việc mã hóa loại liệu thơng dụng gồm: ký tự, số nguyên, số thực, ảnh tĩnh, âm phim ảnh

1.3.3 Mã hóa tập ký tự

Về nguyên tắc, quốc gia tự thiết kế bảng mã riêng để biểu diễn ký tự nước Nếu làm máy tính chí phận máy tính khơng hiểu kết nối với Bởi vậy, nước phải quy định dùng chung bảng mã để biểu diễn ký tự, bảng mã gọi bảng mã chuẩn Trong thực tế có nhiều bảng mã chuẩn sử dụng phổ biến máy tính bảng mã ASCII (America Standard Code for Information Interchange) bảng mã Unicode

Bảng mã ASCII có 256 từ mã bit, biểu diễn 256 ký tự khác Bảng mã ASCII chia thành phần tiêu chuẩn (gồm từ mã có giá trị hệ 10 từ đến 127) phần mở rộng (có mã từ 128 đến 255) Các máy tính giới có bảng mã ASCII tiêu chuẩn giống nhau, phần mở rộng khác dùng để biểu diễn ký tự riêng nước

Bảng 1.2 Bảng mã ASCII tiêu chuẩn

`

Ví dụ: ký tự ‘A’ mã hóa thành 0100 0001 (= 6510) Khi ta ấn Shift+A bàn phím, xung điện truyền đến xử lý máy tính có dạng tương ứng là:

Các bit cao

Các bit t

h

1 0 0 0

Tại chu kỳ có mức điện thấp, nhớ tương ứng ghi bit 0; ô nhớ tương ứng với chu kỳ có mức điện cao ghi bit Máy tính xử lý chuỗi nhị phân “vẽ” lên hình ký tự ‘A’

Do bảng mã ASCII mở rộng nước giới khác nên gửi văn từ nước sang nước khác văn khơng hiển thị Bởi vậy, giới lại thống dùng chung bảng mã biểu diễn tất ký tự nước, bảng mã gọi bảng mã Unicode Bảng mã Unicode có 65536 (= 216) từ mã 16 bit 128 từ mã đầu tiên Unicode mã hóa giống với ASCII

1.3.4 Mã hóa số nguyên số thực

Khi ta nhập vào số hệ 10, máy tính phải tính tốn hệ Số nguyên số thực biểu diễn máy tính theo chuẩn khác

a Số ngun

Máy tính dùng bit, 16 bit 32 bit để biểu diễn số nguyên, dùng nhiều bit biểu diễn số nguyên lớn Với 32 bit, máy tính biểu diễn số nguyên đoạn [-2.147.483.648, 2.147.483.647] Muốn biểu diễn, tính tốn với số nguyên vượt khoảng này, ta phải dùng cách biểu diễn số thực

Có loại số nguyên biểu diễn máy tính:

- Số nguyên không dấu: số nguyên lớn

- Số nguyên có dấu: gồm số số nguyên âm, số nguyên dương

Sau đây, ta xét cách mã hóa với số ngun khơng dấu có dấu bit Số nguyên 16 bit 32 bit suy tương tự

 Số nguyên không dấu bit

Với số không dấu, máy tính dùng bit để biểu diễn độ lớn, biểu diễn 28 = 256 số nguyên Dải biểu diễn 0000 0000  1111 1111 (hay  25510)

Số mã hóa Số nguyên

0000 0000 0000 0001 0000 0010

… …

1111 1111 255 Cách biểu diễn:

+ Đổi số hệ 10 sang hệ

+ Thêm vào bên trái số nhị phân bit cho đủ bit

 Số nguyên có dấu bit

Với số ngun có dấu, máy tính dùng bit để biểu diễn dấu, bit lại biểu diễn độ lớn Bit dấu thể số dương, thể số âm Dải biểu diễn số nguyên có dấu bit 1000 0000  0111 1111 (hay -12810  +12710)

Bit dấu

Với nửa dương, dải biểu diễn từ 0000 0000  0111 1111

Số mã hóa Số nguyên

0000 0000 0000 0001 0000 0010

… …

0111 1111 127

Với nửa âm, dải biểu diễn từ 1000 0000  1111 1111

Số mã hóa Số nguyên

1000 0000 -128 1000 0001 -127 1000 0010 -126

… …

1111 1111 -1

Mỗi số nguyên âm biểu diễn số bù biểu diễn số nguyên dương tương ứng không đơn giản thay bit từ thành Cách tìm biểu diễn bit số nguyên âm máy tính thực qua bước:

- Bước 1: Tìm biểu diễn bit số nguyên dương tương ứng

- Bước 2: Tìm số bù số vừa tìm cách đảo tất bit (dùng toán tử NOT)

- Bước 3: Tìm số bù cách lấy số bù cộng thêm Ví dụ: Để tìm biểu diễn số nguyên -3410:

- Bước 1: Tìm biểu diễn bit +3410 0010 0010 - Bước 2: Tìm số bù 1101 1101

- Bước 3: Cộng vào số bù

Số bù 1: 1101 1101 + Số bù 2: 1101 1110

Lưu ý cách lấy bù có tính chất chiều Tìm số bù biểu diễn số nguyên âm ta biểu diễn số nguyên dương tương ứng

Cách biểu diễn giúp cho việc tính tốn máy tính cho kết xác Ví dụ: Phép cộng số đối phải cho kết Ta kiểm nghiệm với phép cộng +3410 với -3410 thực máy tính

+3410: 0 0 -3410: + 1 1 1 Tổng: 0 0 0 0

Kết lấy bit 0000 0000, 010 Số nhớ tràn ngồi bit khơng tính vào tổng cuối

b Số thực

Các số thực biểu diễn số dấu phẩy động (floating point number) theo chuẩn

IEEE 754 Một số thực viết theo nhiều cách với vị trí dấu phẩy khác (nên gọi “dấu phẩy động”) Ví dụ với số 580,0410:

580,9410 = 5,8094 x 102 = 58,094 x 101 = 5809,4 x 10-1 = 58094,0 x 10-2 Để biểu diễn số phẩy động, số phải phân tích dạng mũ:

X = ± mx x 10±Px

Trong đó: mx phần định trị ±Px phần mũ

Ta thấy, số phân tích thành nhiều số dạng mũ khác nhau, nhiên ràng buộc cho phần định trị số khoảng 10-1 thì việc phân tích ln ln gọi dạng chuẩn

Bit dấu Phần mũ Phần định trị

Chuẩn IEEE 754 sử dụng dạng 32 bit, 44 bit, 64 bit 80 bit Ví dụ với dạng 32 bit, bit biểu diễn dấu, bit cho phần mũ, 23 bit lại cho phần định trị; dải biểu diễn (xấp xỉ) từ -10-38 1038

1.3.5 Mã hóa liệu logic

Dữ liệu logic loại liệu nhận hai giá trị TRUE/FALSE, 1/0 Do đó, việc mã hóa liệu logic người ta thường dùng byte

1.3.6 Mã hóa hình ảnh tĩnh

Kích thước hình ảnh đáng kể, người ta cần có phương pháp mã hóa để giảm kích thước ảnh Có nhiều kiểu mã hóa ảnh ảnh bitmap ảnh vector hai kiểu thông dụng

Ảnh bitmap

Hình 1.2 Ví dụ dạng số hóa ảnh bitmap Một điểm ảnh mã hóa tùy thuộc vào chất lượng ảnh:

- Ảnh đen trắng: Sử dụng bit để mã hóa điểm: giá trị cho điểm ảnh màu đen cho điểm ảnh màu trắng

- Ảnh 256 mức xám: Mỗi điểm thể byte (8 bit)

- Ảnh màu: Thường sử dụng hệ màu RGB, gồm phối trộn màu đỏ (Red), xanh (Green) xanh dương (Blue) theo tỷ lệ khác để tạo hàng triệu màu Vì màu biểu biễn biểu thức:

x = aR + bG + cB

Trong a, b, c lượng màu Thông thường ảnh đẹp có lượng màu với giá trị từ đến 255 Và thế, ảnh màu thuộc loại thể ma trận tương ứng cho loại màu Mỗi phần tử mảng có giá trị bit Chính cần có 24 bit để mã hóa cho điểm ảnh màu

Ảnh vector

Ảnh Vector tạo đoạn thẳng đường cong định nghĩa đối tượng tốn học gọi Vector Hình Vector mơ tả hình ảnh dựa thuộc tính hình học hình ảnh

Hình 1.3 Ảnh vector

1.3.7 Mã hóa âm phim ảnh

Các tín hiệu âm phim ảnh tín hiệu dạng tương tự (Analog), tần số (cao độ) thời gian (trường độ) số nên mã hóa

Việc số hóa tín hiệu thực qua bước: lấy mẫu, lượng tử mã hóa

- Lấy mẫu: Từ tín hiệu liên tục ban đầu rời rạc hóa để thu tập số đo biên độ

theo thời gian (hình 1.4a)

- Lượng hóa: Lấy tương ứng giá trị biên độ với giá trị thang đo (hình 1.4b)

- Mã hóa: Mỗi giá trị sau mã hóa thành giá trị nhị phân đặt vào tệp tin Ví dụ: 011001100110111110101110110010… (hình 1.4c)

a) b) c)

Hình 1.4 Số hóa tín hiệu tương tự

Như vậy, âm hay phim ảnh nghe hay xem từ máy tính thực chất chuỗi âm thanh, hình ảnh rời rạc nhau, khoảng rời rạc nhỏ khiến có cảm giác âm thanh, hình ảnh liên tục Khoảng cách (tần số) lấy mẫu nhỏ âm thanh, hình ảnh “liên tục”, nhiên kích thước liệu cần lưu trữ, xử lý tăng lên đáng kể

Ngoài tần số lấy mẫu, dung lượng tệp tin dạng phụ thuộc vào dải giá trị biên độ Ví dụ hình 1.4, giá trị biên độ lượng hóa thành giá trị nguyên đoạn [0,7], gồm giá trị Tập giá trị cần bit để mã hóa (vì = 23) Nhưng tập giá trị biên độ cần mở rộng thành [0,8], ta phải cần đến bit để mã hóa Như vậy, dung lượng lưu trữ cho mẫu tăng thêm bit Với số lượng hàng triệu mẫu cho file âm dung lượng tăng thêm đáng lưu ý

1.4 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ THƠNG TIN

Cơng nghệ thơng tin ứng dụng tất lĩnh vực hoạt động người mà cần xử lý thông tin tự động

1.4.1 Các toán khoa học kỹ thuật

Ngày nay, nhiều toán khoa học kỹ thuật, người ta muốn kết đưa dạng số liệu mà thể minh hoạ cho lời giải Vì kể từ máy tính trang bị hình có khả thể đồ hoạ xử lý hình học vấn đề quan tâm nhiều toán khoa học kỹ thuật Với máy tính người ta làm việc theo kiểu tương tác với kiện mơ máy tính sửa chữa thiết kế, điều khiển nhóm đối tượng phức tạp thơng qua hình ảnh mơ hình

Cùng với phát triển mình, CNTT áp dụng hầu hết mặt đời sống xã hội Tuy nhiên tốn khoa học kỹ thuật có chỗ đứng định, sở, tảng cho phát triển lĩnh vực khác đời siêu máy tính trở thành cơng cụ hữu ích hỗ trợ giải tốn khoa học kỹ thuật

1.4.2 Các toán quản lý

Trước đây, CNTT chưa phổ biến, hoạt động văn thư hành quan chủ yếu thao tác thủ công phụ thuộc nhiều vào góp mặt người Các thao tác thủ cơng đơn giản quy trình dễ thực thao tác Do đó, với nhân viên có chút kinh nghiệm hiểu biết nghiệp vụ thực Tuy nhiên, nhược điểm lại lớn: tốn thời gian, công sức, không cập nhật thường xuyên, rủi ro mát thông tin, giấy tờ lưu trữ, gây lãng phí khơng nhỏ kết thông tin lưu trữ

Ngày nay, với phát triển không ngừng CNTT đưa người sang kỷ nguyên mới, kỷ nguyên cơng nghệ, kỷ ngun máy móc thay phần hoạt động người Với việc ứng dụng CNTT vào đời sống xã hội đem lại nhiều lợi ích cho quan, tổ chức, làm giảm chi phí, thời gian, cơng sức, tăng khả lưu trữ

Các hoạt động quản lý đa dạng xuất nhiều xã hội, đâu có tổ chức có nhu cầu quản lý Khác với toán khoa học kỹ thuật, tốn quản lý có quy trình xử lý đơn giản khối lượng thông tin lưu trữ lại lớn Một tốn quản lý thường có công việc sau:

- Tạo sở liệu (CSDL): Tập hợp liệu, thông tin cần tổ chức lưu trữ hệ thống cần quản lý quản lý cách thống máy tính

- Duy trì sở liệu: Cập nhật liệu thường xuyên để đảm bảo liệu phản ánh kịp thời hoạt động hệ thống quản lý

- Sử dụng sở liệu: Có hai hình thức sử dụng tra cứu thống kê

Kiểu sử dụng dạng tra cứu nhằm tìm thơng tin vốn có CSDL theo tiêu chuẩn Ví dụ lập danh sách sinh viên có học bổng, lập danh sách cán nghỉ hưu Việc tra cứu liệu thường thực thơng qua chương trình chương trình truy cập trực tiếp vào CSDL xử lý theo yêu cầu tra cứu Do đó, hoạt động tra cứu thơng thường trích liệu có sẵn sở liệu

Kiểu sử dụng liệu dạng thống kê thường thiên tính đếm để rút đặc trưng thống kê tính tổng có điều kiện, lấy trung bình, tính giá trị lớn hay nhỏ Ví dụ, sau cập nhật kết kỳ thi phải đánh giá chất lượng sinh viên thông qua thống kê điểm xuất sắc, giỏi, khá, trung bình, yếu,

mềm quản lý thường phải xây dựng sở hoạt động hỗ trợ định, không đơn giản tra cứu hay thống kê

Quản lý lĩnh vực sử dụng tin học nhiều Người ta ước tính 85% đầu tư tin học dành cho quản lý Những hệ thống quản lý ngân hàng, kế tốn xí nghiệp, quản lý bán hàng kho tàng, quản lý nhân ứng dụng lĩnh vực quản lý

1.4.3 Tự động hóa

Trước đây, CNTT chưa phát triển, kỹ thuật tự động hóa đơn giản chủ yếu theo kiểu điện cơ, cịn hạn chế việc đáp ứng trình điều khiển phức tạp

Ngày nay, với việc ứng dụng CNTT cho đời loại hình điều khiển có tính thích nghi, hệ hỗ trợ định Ví dụ: ứng dụng tự động hóa nhà máy sản xuất ô tô, máy bay không người lái, robot

Mức độ tự động hố: có mức độ

Tự động hố phần: có phân chia việc xử lý thông tin người máy tính Nhược điểm: Thường xảy mâu thuẫn kết nối phần nhỏ

Tự động hố tồn bộ: tồn hệ thơng tin xử lý máy tính, người có vai trị phụ

Ưu điểm: Xử lý thông tin tổng thể tập trung, điều khiển chung nằm khối nên hiệu Dữ liệu tập trung nơi có nên giảm chi phí tránh sai lệch

Nhược điểm: Khó xây dựng

Các hệ thống nhúng ví dụ phổ biến tự động hóa sở máy tính trở nên phổ biến đến mức người ta để ý đến có mặt

1.4.4 Cơng tác văn phịng

Cơng tác văn phịng cơng tác thường gặp quan, tổ chức, đồn thể Do đó, ứng dụng CNTT vào hoạt động văn phòng ý từ sớm lĩnh vực ứng dụng phổ biến CNTT

Việc ứng dụng CNTT giảm tải nhiều thời gian, công sức nhân lực thay đổi hoàn toàn mặt hoạt động cơng tác văn phịng Các hoạt động cơng tác văn phịng:

- Lưu trữ văn bản, tài liệu - Xử lý lập kế hoạch

- Nhận lưu chuyển văn bản, tài liệu - Tạo gửi văn bản, tài liệu

Với đời phần mềm văn phòng điện tử đánh dấu thay đổi việc ứng dụng CNTT vào quan, tổ chức, xí nghiệp

1.4.5 Giáo dục

Người học có nhiều hội tiếp cận với kiến thức nhân loại mà khơng phải gói gọn nội dung học mình, tiếp cận với phương pháp dạy học tiên tiến giới, có nhiều hội giao lưu học hỏi, tăng tính chủ động sáng tạo

Với người dạy, có nhiều phương pháp hỗ trợ việc bổ sung kiến thức việc truyền tải giảng đến người học phong phú sinh động Tạo mối liên kết chặt chẽ nhà trường gia đình Thơng qua có cách đánh giá xác đến người học

Với người quản lý, ứng dụng CNTT mang lại nhiều lợi ích việc quản lý giáo dục, quản lý người dạy, người học, nội dung chương trình dạy học, có đánh giá khách quan

Việc đời hệ thống thư viện điện tử, giảng điện tử, sổ liên lạc điện tử, website sở giáo dục minh chứng mạnh mẽ CNTT lan tỏa ngành giáo dục nước nhà giới

1.4.6 Thương mại điện tử

CNTT phát triển kéo theo phát triển nhiều ngành nghề thương mại điện tử khơng nằm ngồi xu Có thể kể đến số hoạt động thương mại điện tử điển hình như:

- Quảng cáo mạng

- Mua bán toán qua mạng - Thương thảo hợp đồng qua mạng

Cùng với đời website bán hàng, website quảng cáo, website công ty Tuy nhiên, với phát triển thương mại điện tử phải đối diện với nhiều thách thức lớn vấn đề pháp lý, vấn đề bảo mật an tồn thơng tin

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1 Nêu khái niệm: Dữ liệu, Thông tin, Tin học, Công nghệ thơng tin? Thơng tin số gì?

3 Đơn vị đo dung lượng thông tin?

4 So sánh bảng mã ASCII bảng mã UNICODE? Mã hóa liệu kiểu số?

6 Mã hóa liệu phi số?

Chương

CẤU TRÚC MÁY TÍNH

Các loại máy tính máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy tính bảng hay điện thoại di động có cấu trúc chung gồm khối chức năng: xử lý trung tâm, nhớ, hệ thống vào-ra và liên kết hệ thống Chương giới thiệu số vấn đề cấu trúc máy tính gồm khối nêu Mục 2.1 giới thiệu sơ lược lịch sử đời trình phát triển máy tính điện tử Mục 2.2 trình bày chức năng, sơ đồ cấu trúc chung nguyên lý hoạt động máy tính Mục cuối 2.3 giới thiệu chức cấu trúc thành phần máy tính

2.1 GIỚI THIỆU

Máy tính điện tử (từ sau gọi tắt máy tính) đời năm 1946, có tên ENIAC (Electronic Numerical Intergator and Computer), sản phẩm dự án thuộc Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ phục vụ mục đích quân ENIAC thiết kế John Mauchly John Presper Eckert Đại học Pennsylvania Chiếc máy tính nặng 30 tấn, kích thước 140m2, thực 5.000 phép cộng/giây, xử lý theo số thập phân, nhớ lưu trữ liệu lập trình cách thiết lập vị trí chuyển mạch cáp nối

Năm 1952, máy tính von Neumann đời Học viện Nghiên cứu tiên tiến Princeton Chiếc máy tính xây dựng theo ý tưởng “chương trình lưu trữ”, xử lý theo số nhị phân Những nguyên lý von Neumann (phần 2.2.3) trở thành mơ hình máy tính ngày

Năm 1980, hãng IBM cho đời máy tính cá nhân đầu tiên, sử dụng vi xử lý bit 8085 Intel

Với 70 năm phát triển, máy tính trải qua hệ: dùng đèn điện tử (1943-1956), dùng transistor (1957-1965), dùng vi mạch tích hợp (1966-1980) dùng siêu vi mạch tích hợp (1981-nay) Ngày nay, máy tính cá nhân, máy tính bảng, điện thoại thơng minh có kích thước nhỏ gọn, cấu hình mạnh mẽ Tất có cấu trúc chung sử dụng nguyên lý đề von Neumann

Trong phần giới thiệu chức máy tính, nguyên lý hoạt động sơ đồ cấu trúc chung máy tính Phần 2.3 giới thiệu cấu tạo đặc tính kỹ thuật thành phần máy tính gồm CPU, nhớ thiết bị ngoại vi 2.2 CHỨC NĂNG VÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA MÁY TÍNH

2.2.1 Chức máy tính:

Máy tính có chức sau:

- Nhận thông tin vào (input) từ người sử dụng từ máy tính khác thơng qua thiết bị vào;

- Xử lý thông tin nhận theo dãy lệnh nhớ sẵn bên trong;

- Đưa thông tin sau xử lý (output) tới người sử dụng tới máy tính khác thơng qua thiết bị ra;

- Lưu trữ thông tin dạng số hóa 2.2.2 Sơ đồ cấu trúc chung máy tính

Bộ nhớ

Các thiết bị vào-ra

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc máy tính

Các khối chức năng:

Bộ xử lý trung tâm (CPU):

 Chức

- Điều khiển hoạt động máy tính;

 Nguyên tắc hoạt động

- CPU hoạt động theo chương trình nằm nhớ

 Các thành phần

- Đơn vị điều khiển (Control Unit);

- Đơn vị số học logic (Arithmetic and Logic Unit); - Tập ghi (Registers)

Bộ nhớ:

 Chức năng: Lưu trữ chương trình liệu

 Các thao tác với nhớ

- Đọc (Read); - Ghi (Write)

 Các thành phần

- Bộ nhớ (Internal Memory);

- Bộ nhớ (External Memory)

Hệ thống vào-ra:

 Chức năng: Trao đổi thông tin máy tính với giới bên ngồi

 Các thao tác

- Vào liệu (Input);

- Ra liệu (Output)

 Các thành phần

- Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) ;

- Các môđun vào-ra (IO Modules) 2.2.3 Nguyên lý hoạt động máy tính

Từ đời đến nay, máy tính hoạt động theo nguyên lý đề xuất năm 1946 nhà khoa học lỗi lạc người Mỹ gốc Hungary John von Neumann (1903-1957)

a Nguyên lý Von Neumann

- Nguyên lý điều khiển chương trình: máy tính hoạt động theo chương trình lưu trữ sẵn nhớ Nguyên lý đảm bảo cho máy tính có khả tự điều khiển khơng cần có can thiệp người sử dụng q trình xử lý thơng tin

- Nguyên lý truy cập theo địa chỉ: chương trình, liệu trước, sau xử lý đưa vào nhớ vùng nhớ đánh địa Việc truy cập liệu gián tiếp thơng qua địa nhớ Nguyên lý đảm bảo tính mềm dẻo xử lý thơng tin: người lập trình cần viết yêu cầu cách tổng quát theo vị trí đối tượng mà không cần biết giá trị cụ thể chúng

b Cấu trúc lệnh trình thực lệnh

Để xử lý thông tin tự động, máy tính cần cài đặt sẵn tập lệnh, thường vào nhớ ROM Mỗi lệnh máy chuỗi số nhị phân, yêu cầu CPU thực thao tác toán hạng Các lệnh phải đầy đủ thông tin sau:

- Nơi đặt liệu lệnh nơi đặt kết xử lý: nhớ ghi CPU

Cấu trúc chung lệnh máy sau:

Mã thao tác Địa tốn hạng Ví dụ:

Mã lệnh Đ.chỉ Đ.chỉ 2 Giá trị trung gian

350

Lệnh gợi nhớ tương ứng: $r1 $r2

Hình 2.3 Một lệnh cộng tập lệnh MIPS32

Một chương trình máy tính dãy lệnh Do chương trình nằm nhớ nên lệnh có địa chỉ, địa byte lệnh

Quá trình thực chương trình thường trình thực liên tiếp lệnh Để quản lý thứ tự thực lệnh, vi xử lý có ghi gọi Bộ đếm chương trình (Program Counter – PC) để ghi địa lệnh thực Giá trị khởi tạo PC địa lệnh chương trình

Máy tính điện tử điều khiển lệnh chương trình Chu lệnh bao gồm bước sau:

- Nhận lệnh (Fetch Instruction): Bộ điều khiển CPU gửi nội dung PC vào Bộ giải mã địa để đọc byte lệnh lên ghi lệnh Nếu khơng có lệnh nhảy (ví dụ lệnh goto Pascal) PC tăng lên đơn vị để điều khiển chuẩn bị đọc byte tiếp theo, trường hợp ngược lại PC nạp vào địa lệnh nhảy đến

- Giải mã lệnh (Decode Instruction): Bộ điều khiển vào mã lệnh để biết lệnh dài byte để đọc nốt thông tin địa lệnh hoàn thành việc đọc lệnh PC tiếp tục tăng theo số lượng byte đọc vào

- Nhận liệu (Fetch Data): Nhận liệu từ nhớ cổng vào-ra

- Xử lý liệu (Process Data): Thực phép toán số học hay phép toán logic với liệu

- Ghi liệu (Write Data): Ghi liệu nhớ hay cổng vào-ra Sau quay lại chu kỳ mới, nhận lệnh

2.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH

Quạt hệ thống

Tản nhiệt cho CPU Ổ đĩa cứng Ổ đĩa mềm

Ổ đĩa quang Nguồn điện

Bo mạch chủ

Bộ vi xử lý Hộp máy

Hình 2.4 Các thành phần phổ biến bên hộp máy tính cá nhân 2.3.1 Bộ xử lý trung tâm

Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit), hay vi xử lý (microprocessor, processor) mạch xử lý liệu theo chương trình thiết lập trước Nó mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor bảng mạch nhỏ Đây thành phần quan trọng nhất, xem não thường đắt máy tính Hai nhà sản xuất CPU lớn Intel AMD (Advanced Micro Devices)

Những chức CPU:

- Nhận lệnh, giải mã lệnh điều khiển khối khác thực lệnh;

- Thực phép tính số học, logic phép tính khác;

- Sinh tín hiệu địa để truy nhập nhớ

Một vi xử lý gồm khối là: Khối điều khiển, khối số học logic, ghi (hình 2.5)

Đơn vị điều khiển

(CU)

Đơn vị số học logic

(ALU)

Tập ghi

(RF)

Đơn vị phối ghép bus (BIU)

bus điều khiển bus liệu bus địa

bus bên

Khối điều khiển (CU: control unit): khối có chức điều khiển hoạt động máy tính theo chương trình định sẵn

Khối số học logic (ALU: arithmetic and logic unit): gồm mạch chức để thực phép toán sở phép toán số học, phép toán logic, phép tạo mã

Các ghi (registers): dùng nhớ nhanh, tương tác trực tiếp với mạch xử lý CPU Có ghi ghi địa lệnh thực hiện, có ghi ghi lệnh thực hiện, có ghi ghi liệu, có ghi ghi kết xử lý

Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu vi xử lý bao gồm: tốc độ đồng hồ, tốc độ bus, kích thước từ nhớ, dung lượng nhớ cache, tập lệnh, số lượng lõi, kỹ thuật xử lý

Đồng hồ vi xử lý (clock): thiết bị thiết lập bước thực lệnh Mạch xung nhịp đồng hồ dùng để đồng thao tác xử lý CPU theo khoảng thời gian không đổi Khoảng thời gian chờ hai xung gọi chu kỳ xung nhịp Xung nhịp hệ thống tạo xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính triệu tỷ đơn vị giây (MHz/GHz) Tuy nhiên, cần hiểu tốc độ đồng hồ không số lệnh mà vi xử lý thực giây Trong nhiều máy tính, chu kỳ có vài lệnh, lệnh khác cần nhiều chu kỳ

Bạn nghĩ máy tính có vi xử lý 1,6 GHz thực chậm máy tính có vi xử lý 2.3 GHz Điều so sánh vi xử lý họ chip Ví dụ, vi xử lý 1.87 GHz i7 840QM nhanh vi xử lý 1.6 GHz i7 720QM Bạn ngạc nhiên vi xử lý i7 1.6 GHz nhanh vi xử lý i5 2.4 GHz i7 có nhiều lõi i5

Bộ vi xử lý nhiều lõi (multi-core processor): Một vi xử lý có nhiều đơn vị xử lý, gọi xử lý nhiều lõi Nhiều lõi thường có hiệu nhanh Bộ vi xử lý i5 2.4 GHz có lõi, hiệu tương đương 4.8 GHz Cịn vi xử lý i7 1.6 GHz có lõi, hiệu tương đương 6.4 GHz

Tốc độ bus (FSB: front side bus): đường truyền liệu đến khỏi vi xử lý Bus tốc độ cao giúp chuyển liệu nhanh, giúp CPU hoạt động với công suất lớn Tốc độ bus đo megahertz Megahertz (MHz) có nghĩa triệu chu kỳ/giây Các máy tính ngày có tốc độ bus từ 1000-1600 MHz

Dung lượng cache: CPU cache nhớ đệm tốc độ cao, cho phép vi xử lý truy cập liệu nhanh từ nhớ RAM Dung lượng cache lớn làm tăng hiệu máy tính CPU cache chia thành 2-3 mức Cache L1 (mức 1) có tốc độ nhanh nhất; cache L2, L3 có tốc độ chậm chút nhanh tốc độ truy nhập nhớ (RAM) hay đĩa Dung lượng cache thường đo megabytes (MB)

Kích thước từ nhớ: Là số bit mà vi xử lý thực lần Kích thước từ nhớ dựa kích thước ghi khối số học logic (ALU) mạch dẫn đến ghi Ví dụ, vi xử lý 64-bit có ghi 64-bit xử lý lần 64 bit Kích thước từ nhớ lớn giúp cho vi xử lý có khả xử lý nhiều liệu chu kỳ - yếu tố làm tăng hiệu máy tính Các máy tính cá nhân ngày thường có vi xử lý 32-bit 64-bit

cần nhiều lệnh đơn giản để hoàn thành tác vụ so với VXL CISC Đa số VXL máy tính cá nhân sử dụng cơng nghệ CISC Nhiều VXL thiết bị cầm tay iPod, Droid, BlackBerry ARM (advanced RISC machine)

Các kỹ thuật xử lý:

- Serial processing (xử lý tuần tự): VXL phải hoàn thành tất bước chu kỳ lệnh trước bắt đầu thực lệnh

- Pipelining (kỹ thuật đường ống lệnh): công nghệ giúp cho VXL bắt đầu thực lệnh trước hồn thành lệnh trước

- Parallel processing (xử lý song song): công nghệ giúp cho VXL thực nhiều lệnh lúc

Minh họa cho kỹ thuật thể hình 2.6

Trong xử lý tuần tự, lệnh xử lý thời điểm

Trong đường ống lệnh, lệnh bắt đầu xử lý trước

lệnh trước kết thúc

Trong xử lý song song, nhiều lệnh xử lý

cùng thời điểm

Hình 2.6 Các kỹ thuật xử lý lệnh CPU

So sánh hiệu tổng quát vi xử lý: Nhiều phịng thí nghiệm chạy loạt thí nghiệm để đánh giá tốc độ tổng quát VXL Các kết gọi benchmark (điểm chuẩn) dùng để so sánh với VXL khác Những kết thí nghiệm benchmark thường đưa lên Web xuất tạp chí máy tính

Subscore đánh giá hiệu

năng thành phần Base score đánh giá hiệu tổng quát

2.3.2 Bộ nhớ

Hệ thống nhớ (hình 2.8) máy tính gồm nhiều mức nhớ để sử dụng ưu điểm, khắc phục nhược điểm loại nhớ

Bộ vi xử lý CPU Bộ nhớ Bộ nhớ ngồi Tập ghi Bộ nhớ Cache L1 Bộ nhớ Cache L2 g Bộ nhớ mạng Bộ nhớ mạng Bộ nhớ mạng Bộ nhớ mạngBộ nhớ mạng

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống nhớ

Các ghi đề cập nói Bộ vi xử lý Trong phần xem xét mức nhớ lại

a Bộ nhớ Khái niệm:

Bộ nhớ (memory) nhớ có thời gian truy cập nhỏ, dùng để nạp hệ điều hành, ghi chương trình liệu thời gian xử lý Bộ nhớ gồm mức nhớ mà CPU truy cập trực tiếp Bộ nhớ gồm loại: cache, RAM ROM Trong cache RAM nhớ đọc ghi liệu, bị thông tin nguồn ni; cịn ROM nhớ cho phép đọc, liệu khơng bị xóa nguồn

Cấu tạo:

Bộ nhớ cấu tạo từ phần tử vật lý có trạng thái đối lập Một trạng thái dùng để thể bit 0, cịn trạng thái thể bit Có nhiều kỹ thuật chế tạo phần tử có trạng thái dùng từ tính, dùng mạch bán dẫn Ngày nay, người ta dùng nhớ bán dẫn mạch bán dẫn điều khiển có trạng thái đóng/mở để thể bit

Nhờ tiến công nghệ vi điện tử, nhớ bán dẫn chế tạo vi mạch tích hợp (vài cm2) có dung lượng vài gigabyte (GB)

Tổ chức:

Ta hình dung nhớ dãy liên tiếp byte nhớ đánh số thứ tự - địa byte nhớ Địa đánh số từ 0, 1, Mỗi byte gồm bit, bit thiết lập Byte đơn vị thông tin thuận lợi cho xử lý liệu chứa vừa đủ ký tự mã hóa theo bảng mã ASCII hay số nguyên nhỏ 256 (= 28-1) Để thể liệu dài ký tự mã hóa theo bảng mã Unicode cần byte, số nguyên lớn cần byte, số thực cần 4, 10 byte liền

00101011 11010101 00001010 01011000 11111011 0000 0001 0010 0011 0100 00001000 0101 11101010 0110 00000000 0111 10011101 1000 00101011 1001 11101011 1010 00101000 1011 11111111 1100 10101010 1101 00101011 1110 01010101 1111

Nội dung Địa chỉ

Hình 2.9 Hình ảnh địa hóa nhớ Như vậy, byte nhớ có đặc trưng:

- Địa chỉ: thứ tự vị trí byte nhớ Bộ nhớ Địa byte nhớ cố

định

- Nội dung: giá trị số dạng mã nhị phân, lưu trữ trạng thái vật lý byte nhớ Nội dung byte nhớ thay đổi

Do byte nhớ có địa riêng nên truy cập tới liệu byte nhớ không phụ thuộc vào byte nhớ khác

Đọc/ghi với nhớ trong:

Khi đọc nhớ, nội dung chứa ô nhớ không thay đổi Q trình đọc thơng tin từ nhớ diễn sau:

- Đầu tiên CPU gửi địa vùng nhớ thông qua bus địa tới mạch gọi giải

mã địa

- Tiếp theo, CPU gửi tín hiệu điều khiển qua bus điều khiển tới kích hoạt giải mã địa

- Bộ giải mã địa mở mạch điện thực chức chép liệu vùng nhớ đưa bus liệu, CPU ghi nhận liệu vào ghi

Quá trình ghi tương tự xảy theo chiều ngược lại, liệu từ CPU đến nhớ Khi ghi vào nhớ nội dung có nhớ bị xóa để lưu nội dung

Do chế địa hóa giá thành cao nên nhớ thường có dung lượng không lớn lắm, từ vài megabyte (cache) đến vài gigabyte (RAM)

Các loại nhớ trong:

CPU cache Bộ nhớ

Truyền theo block nhớ Truyền theo

từ nhớ

Hình 2.10 Cache đệm CPU nhớ

Khi CPU cần đọc liệu, tìm liệu cache trước, khơng thấy tìm nhớ đưa liệu vào cache để tăng tốc độ xử lý liệu lệnh

Cache làm từ RAM tĩnh (SRAM, Static Random Access Memory – nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh), bit lưu trữ Flip-Flop, có cấu trúc phức tạp giá thành cao

RAM (Random Access Memory)

Thực chất, RAM cách gọi tắt phổ biến RAM động (DRAM, Dynamic RAM), bit lưu trữ tụ điện, có cấu trúc đơn giản hơn, tốc độ chậm giá thành thấp so với SRAM Khi tụ điện tích điện, biểu diễn bit Ngược lại, tụ điện xả hết biểu diễn bit

Tương tự cache, RAM “phòng đợi” cho CPU Nó dùng để nạp vào hệ điều hành (đặt nhớ ngoài, thường đĩa cứng) khởi động máy tính, để chứa lệnh chương trình ứng dụng, để lưu trữ liệu tạm thời chờ CPU đọc vào mức nhớ phía ghi lên mức nhớ

Các máy tính cá nhân ngày thường có 2-8 GB RAM Để đạt mức hiệu tốt, máy tính cài hệ điều hành Windows nên có 1GB RAM Các ứng dụng/trò chơi đồ họa, video để chạy tốt cần tối thiểu 2GB RAM Lượng RAM mà máy tính cần phụ thuộc vào phần mềm sử dụng Dung lượng RAM yêu cầu thường ghi nhãn gói phần mềm

Các hệ điều hành ngày có khả phân phối tốt khơng gian RAM cho nhiều chương trình thời điểm Trong trường hợp chương trình vượt q khơng gian cấp cho nó, hệ điều hành dùng vùng đĩa cứng, gọi bộ nhớ ảo, để chứa phần chương trình tệp liệu đến chúng cần đến Bằng cách đổi liệu RAM nhớ ảo, máy tính tạo dung lượng nhớ gần khơng giới hạn Tuy nhiên, tốc độ truy cập đĩa cứng nhỏ nhiều so với RAM nên phụ thuộc nhiều vào nhớ ảo hiệu máy tính bị giảm đáng kể

Hình 2.11 DDR3-SDRAM

ROM(Read Only Memory)

ROM loại nhớ có nội dung cố định, cho phép người dùng/máy tính đọc liệu không cho phép ghi vào Dữ liệu thường ghi vào ROM lúc chế tạo, tập lệnh cốt lõi để khởi động máy tính cách truy cập đĩa cứng, tìm hệ điều hành nạp vào RAM Tập lệnh gọi BIOS (Basic Input/Output System)

EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM): nhớ ghi chương trình theo byte xóa điện EEPROM thay công nghệ CMOS dùng pin nhỏ cấp nguồn gắn bo mạch chủ Loại nhớ dùng để lưu trữ thơng tin hệ thống mà bị thay đổi thời gian, dung lượng RAM, dung lượng đĩa cứng Khi người dùng thay đổi cấu hình máy tính – ví dụ lắp thêm RAM – liệu EEPROM phải cập nhật Một số hệ điều hành nhận biết thực cập nhật tự động Người dùng tự thay đổi thiết lập EEPROM cách chạy chương trình cài đặt hình 2.12

b Bộ nhớ

RAM dùng cho việc ghi liệu xử lý, không giữ liệu khơng cịn nguồn ni Vì vậy, liệu cần lưu giữ lâu dài, để RAM Mặt khác, tốc độ truy nhập RAM nhanh, dung lượng nhỏ, khơng thể lưu trữ lượng thơng tin lớn Vì vậy, để lưu trữ thơng tin lâu dài với khối lượng lớn, ta phải sử dụng nhớ

Bộ nhớ (storage devices) gồm loại nhớ mà CPU truy cập trực tiếp, thơng tin lưu trữ khơng bị xóa nguồn, có dung lượng lớn nhớ tốc độ truy cập thấp Bộ nhớ gồm loại đĩa từ tính (đĩa cứng từ, đĩa mềm), đĩa quang (CD, DVD, Bluray), nhớ flash (các loại thẻ nhớ, nhớ usb, ổ cứng thể rắn)

Đặc điểm nhớ thông tin không định vị địa giống nhớ mà tổ chức theo khối logic gọi tệp (file) Do CPU khơng thể làm việc trực tiếp với liệu nhớ Trước sử dụng, liệu file chuyển dần vào nhớ để CPU xử lý

Bộ vi xử lý làm việc với liệu mã hóa thành bit Khi liệu lưu trữ, bit phải chuyển thành dạng tín hiệu hay dấu hiệu lâu dài, thay đổi cần thiết Dễ nhận thấy liệu ghi dạng số 0/1 theo nghĩa đen Thay vào đó, bit phải chuyển thành dạng thể bề mặt phương tiện lưu trữ Có cơng nghệ dùng để chế tạo nhớ ngồi là: từ tính, quang, thể rắn

Đĩa cứng từ(Magnetic Hard Disk)

Đĩa cứng từ (hay gọi tắt đĩa cứng) thường đĩa hợp kim nhơm đường kính 3,5”, có phủ vật liệu từ tính mặt (hình 2.13) Các đĩa từ lưu thơng tin cách từ hóa hạt nhỏ bề mặt đĩa Các hạt trì hướng từ chúng hướng bị thay đổi (hình 2.14) Vì vậy, thơng tin đĩa từ lưu trữ lâu dài thay đổi xóa Tính chất cung cấp linh hoạt việc sửa đổi liệu, sử dụng lại vùng nhớ chứa liệu không cần thiết

Trục quay Đầu đọc-ghi

Các đĩa

Các hạt kim loại lộn xộn (không biểu diễn liệu)

Mặt đĩa Nam châm điện Hướng dòng điện

Hướn g qua

y

trục đ ĩa

Các hạt có tổ chức (biểu diễn liệu)

Khi đĩa quay, đầu đọc-ghi ghi liệu cách từ hóa, đặt hạt có tổ chức

Hình 2.14 Từ hóa hạt bề mặt đĩa từ

Đĩa cứng gồm nhiều đĩa xếp thành chồng, đồng trục Mỗi mặt đĩa chia thành đường tròn đồng tâm gọi đường ghi (track) Các đường ghi lại chia thành cung (sector) Dữ liệu định vị đĩa theo địa chỉ, xác định thông qua số mặt đĩa, số đường ghi số cung (hình 2.15)

Hình 2.15 Cấu tạo đĩa cứng

Dữ liệu đọc/ghi mặt đĩa nhờ đầu từ (còn gọi đầu đọc/ghi) Mỗi mặt đĩa có đầu từ riêng Chúng gắn kết thành khối di chuyển đồng thời Đầu từ dịch chuyển theo phương bán kính, đĩa quay trịn Nhờ kết hợp đó, đầu từ tiếp xúc với vùng thông tin đường ghi Mặc dù tất đầu từ đặt vào mặt đĩa tương ứng đọc/ghi mặt đĩa đầu từ tương ứng kích hoạt

Đĩa quang

Đĩa quang gồm loại đĩa CD (compact disc), DVD (digital video disc, digital versatile disc) BD (bluray disc) Các đĩa quang thường có đường kính 4,75”, làm polycarbonate, có 1-2 lớp ghi liệu, có phủ lớp phim nhơm có tính phản xạ lớp bảo vệ (hình 2.16)

Hình 2.16 Các lớp đĩa quang

Ổ đĩa quang có trục quay để quay tròn đĩa qua đầu đọc/ghi tia laze Bộ phận đặt đường

ghi đĩa lên thấu kính laze

Thấu kính laze chiếu chùm sáng vào

mặt đĩa

Trục quay tròn đĩa

Để ghi liệu lên đĩa quang chúng cần đốt tia laze cường độ mạnh để tạo vùng lõm (trong tiếng Anh gọi pit) vùng (land) lớp polycarbonate (hình 2.18) Việc địi hỏi phải có ổ đĩa có chức ghi

Hình 2.18 Các vùng pitch land đĩa quang

Để đọc liệu từ đĩa quang dùng ổ đĩa với tia laze có cường độ yếu Khi đọc, đầu đọc chiếu tia laze lên đĩa phân tích tín hiệu phản hồi để nhận biết pit land Lưu ý thân pit land không biểu diễn bit “0” hay “1” Tại điểm chuyển đổi từ pit thành land ngược lại tia laze bị hấp thụ bị tán xạ, cảm biến không nhận tia phản xạ, máy tính đọc thành bit “1” Tại điểm khác (trên pit land) cảm biến nhận tia phản xạ, máy tính đọc thành bit “0” (hình 2.19)

Hình 2.19 Nguyên tắc đọc liệu đĩa quang

Bảng 2.1 Dung lượng tốc độ loại đĩa quang

Loại đĩa quang Dung lượng/lớp Tốc độ ghi sở (1X) Tốc độ lớn

CD 700 MB 150 KB/s 52X ~ 78000 KB/s

DVD 4,7 GB 1352.5 KB/s 24X ~ 32500 KB/s BD 25 GB 4394.5 KB/s 16X ~ 70000 KB/s Bộ nhớ bán dẫn dùng công nghệ flash

Loại nhớ gọi nhớ thể rắn, bao gồm loại thẻ nhớ (memory cards), nhớ usb (usb flash drives, memory sticks) ổ cứng thể rắn (SSD, solid-state drives) (hình 2.20) Các nhớ gọn, dùng trực tiếp với máy tính với thiết bị số cầm tay máy ảnh, máy quay phim, điện thoại di động, máy nghe nhạc

Hình 2.20 Các loại nhớ thể rắn

Loại nhớ dùng mạng lưới mạch bán dẫn với công nghệ flash, liệu bị xóa ghi lại Mỗi lưới có transistor đóng vai trò cổng giữ bit Khi cổng mở, dịng điện qua ô tương ứng với bit Ngược lại, cổng đóng, tương ứng với bit (hình 2.21)

Hình 2.21 Các cổng giữ bit 0/1 ô mạch bán dẫn

2.3.3 Thiết bị vào/ra

Các thiết bị vào/ra (Input/Output Devices) dùng để trao đổi liệu máy tính mơi trường bên ngồi Cụ thể hơn, thiết bị vào có chức chuyển liệu từ bên ngồi vào nhớ trong, cịn thiết bị dùng để chuyển thông tin từ nhớ mơi trường bên ngồi

a Thiết bị vào

Các thiết bị vào bao gồm bàn phím, chuột, tay chơi game, máy quét ảnh, máy ảnh số, microphone, bút hình cảm ứng, thiết bị đọc thẻ, đọc mã vạch Chúng ta đề cập kỹ đến thiết bị vào bàn phím chuột

Bàn phím(Keyboard)

Là thiết bị dùng để đưa vào máy lệnh điều khiển, liệu Các bàn phím thường thiết kế tương tự máy đánh chữ (hình 2.22), ưu điểm tránh mắc kẹt khí phím Thiết kế gọi QWERTY (theo phím chữ liên tục hàng bên trái)

Hình 2.22 Một bàn phím máy tính

Bàn phím có khoảng 104 phím, chia thành nhóm sau:

- Nhóm phím chữ: gồm phím chữ cái, chữ số, dấu

- Nhóm phím chức năng: để thực nhanh số yêu cầu Thường phần mềm tự quy định thao tác tương ứng với chúng Bàn phím máy tính cá nhân thường để sẵn 12 phím chức F1, F2,… , F12

- Nhóm phím điều khiển: xác định số chức đặc biệt thiết lập chế độ khác bàn phím, khỏi chương trình Nhóm gồm phím: Esc (Escape), Caps Lock, Shift, Ctrl (Control), Alt (Alternate), Insert, Delete, Print Screen, Scroll Lock, Pause/Break, Num Lock

- Nhóm phím điều khiển trỏ hình: gồm phím mũi tên lên, xuống, trái, phải,

Home, End, Page Up, Page Down, Tab, Back space

Con chuột(Mouse)

Là thiết bị định điểm làm việc hình phổ biến nhất, hoạt động theo nguyên lý phát chuyển động theo hai hướng so với bề mặt bên Chuyển động chuột bề mặt phiên dịch thành chuyển động trỏ hình giao diện đồ họa Dạng phổ biến chuột gồm nút bấm nút cuộn (hình 2.23) Thông thường, nút bên trái dùng cho thao tác lựa chọn, đặt vị trí trỏ hình, nút bên phải để menu ngữ cảnh gồm lệnh thực với đối tượng vị trí trỏ

Hình 2.23 Con chuột máy tính

Chuột bi: loại sử dụng chế học Một viên bi hình cầu chuột, chuột di chuyển truyền chuyển động vào trụ đặt vng góc (hình 2.24) Mỗi trụ gắn với thiết bị đếm xung mà số lượng xung tỷ lệ với góc quay Các xung truyền vào máy tính dùng để tính vị trí dịch chuyển trỏ hình Loại chuột có nhược điểm dễ bị kẹt bẩn

Chuột quang: loại chuột chụp ảnh liên tiếp bề mặt bên chuột (khoảng 1.000 ảnh giây), so sánh để phát chuyển dịch Chuột quang thường dùng đi-ốt phát quang phát laze hồng ngoại để chiếu sáng bề mặt bên (hình 2.25) Ưu điểm chuột quang độ phân giải đạt cao nên cho kết xác hơn, hoạt động tốt nhiều loại bề mặt khác (chuột laze chí hoạt động bề mặt kính), khơng bị kẹt bẩn giống chuột bi

Ánh sáng Nút trái

Thấu kính

Gương

Nút chuột Camera

Hình 2.25 Cấu tạo bên chuột quang

Chú thích: DSP (Digtal Signal Processor): Bộ xử lý tín hiệu số; LED (Light-Emitting Diode): Đi-ốt phát quang;

Các máy tính xách tay thường có bàn cảm ứng Người sử dụng dùng thay chuột cách di ngón tay lên mặt bàn cảm ứng để điều khiển trỏ di chuyển

b Thiết bị

Các thiết bị bao gồm hình, máy in, máy chiếu, máy vẽ, loa máy tính Chúng ta tìm hiểu kỹ loại thiết bị thông dụng hình máy in

Màn hình (Display Monitor)

Màn hình thiết bị hiển thị chữ hay ảnh cách tạo lưới điểm ảnh (pixel) nhỏ có màu sắc khác Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh bao gồm: kích thước hình, khoảng cách điểm ảnh (dot pitch), độ rộng góc nhìn, tốc độ đáp ứng, độ phân giải độ sâu màu sắc

Độ rộng góc nhìn xác định góc lớn mà người sử dụng nhìn rõ ảnh hình Độ rộng từ 1700 trở lên cho phép bạn nhìn hình từ vị trí khác mà khơng làm giảm chất lượng hình ảnh

Tốc độ đáp ứng khoảng thời gian cần thiết để điểm ảnh thay đổi từ đen thành trắng đổi lại thành đen Màn hình có tốc độ đáp ứng nhanh hiển thị hình ảnh đối tượng chuyển động sắc nét với độ bóng mờ tối thiểu Tốc độ đo mili giây (ms) Với máy chuyên chơi game tốc độ đáp ứng lý tưởng 5ms nhỏ

Độ sâu màu sắc (hoặc độ sâu bit) số màu mà hình hiển thị Các hình ngày hiển thị hàng triệu màu Khi thiết lập độ sâu 24-bit màu, hình bạn hiển thị 16 triệu màu (224)

Độ phân giải thước đo khả thể tinh tế hình, xác định số lượng điểm ảnh theo chiều ngang chiều dọc mà hình hiển thị Độ phân giải chuẩn theo tỷ lệ 4:3 Màn hình rộng tỷ lệ 16:9 Các hình máy tính cá nhân ngày thường có độ phân giải đạt chuẩn HD (high definition) 1280 x 720 (720p), chí đạt full HD 1920 x 1080 (1080p), cao Thực ra, hai tính Độ sâu màu sắc Độ phân giải khơng phụ thuộc vào hình mà cịn phụ thuộc vào thiết bị điều khiển hình (video card)

Trước đây, loại hình phổ biến đèn tia âm cực (đèn CRT) – loại đèn dùng cho tivi Các điểm ảnh tạo súng bắn điện tử đèn hình có phủ vật liệu phát quang Loại hình nặng, có độ dầy lớn, chiếm nhiều diện tích

Ngày nay, dùng phổ biến loại hình mỏng, nhẹ, dùng cơng nghệ tinh thể lỏng (LCD – liquid crystal display) plasma Màn hình tinh thể lỏng hiển thị hình ảnh cách lọc ánh sáng qua lớp ô tinh thể lỏng Nguồn sáng dùng đèn huỳnh quang catốt lạnh (CCFL) dùng điốt phát sáng (LED)

Hình 2.26 Màn hình CRT (trái) LCD (phải)

Máy in (Printer)

Máy in kim (Dot matrix printer) loại đời đầu tiên, với đời máy tính cá nhân Loại sử dụng kim in bố trí dạng ma trận, ảnh hay chữ tạo chấm kim in đập vào băng mực làm băng mực in lên giấy, chữ thể qua tổ hợp điểm tách từ ma trận điểm (hình 2.27) Mặc dù chất lượng hình ảnh in không mịn loại máy in khác có cơng việc cần in in nhiều liên bắt buộc phải in theo nguyên tắc va đập (như in hóa đơn) nên loại máy in phổ biến quầy toán ngân hàng

Đầu in gồm

ma trận kim Các ký tự tạo chấm đầu kim in

Hình 2.27 Bên máy in kim

Máy in phun (ink jet printer, hình 2.28) tạo điểm giấy cách phun tia mực siêu nhỏ Công nghệ phổ biến dùng tinh thể áp điện để làm bơm mực Một tinh thể áp điện co hay giãn tùy thuộc vào điệp áp đặt vào hai mặt đối diện tinh thể Một nguyên lý khác dùng đầu in có ống phun mực nhỏ li ti Khi ống bị nóng mực bị sơi tạo thành bong bóng siêu nhỏ bắn vào giấy Đa số máy in phun dùng hệ màu CMYK – dùng màu xanh cẩm thạch, đỏ tím vàng, đen (Cyan, Magenta, Yellow, Black) phối trộn với để tạo thành hàng nghìn màu cho in Loại máy in có ưu điểm chất lượng in tốt, tốn nhiều mực giá hộp mực cao

Hộp mực đen

Hộp mực màu

Hình 2.28 Bên máy in phun màu

hơn công nghệ phun mực nên giá máy in laze cao Ưu điểm loại máy in chất lượng ảnh cao, tốn mực nên dùng rộng rãi

Hình 2.29 Máy in laze

Ngoài thiết bị vào-ra kể có số thiết bị vừa thiết bị vào vừa thiết bị hình cảm ứng, modem, ổ đọc ghi đĩa

2.3.4 Liên kết hệ thống

Các thiết bị máy tính liên kết với thơng qua đường bus, khe cắm mở rộng loại cổng kết nối (hình 2.30) Các thành phần thường thiết kế bo mạch chủ (hình 2.31)

Hình 2.30 Liên kết thành phần hệ thống

Bus tuyến đường để thông tin (dữ liệu, lệnh, địa chỉ) chạy Chúng đường mạch bo mạch chủ (ví dụ nối CPU RAM) loại cáp mở rộng (ví dụ cáp nối ổ đĩa cứng với bo mạch chủ)

Hình 2.31 Các thành phần kết nối hệ thống bo mạch chủ

Các cổng (port) gồm nhiều loại, dùng để kết nối máy tính với thiết bị vào-ra Một số loại cổng phổ biến là: PS/2 kết nối chuột bàn phím, VGA kết nối hình, LPT kết nối máy in, RJ45 kết nối modem, USB kết nối nhiều thiết bị giao tiếp qua chuẩn USB, cổng âm thanh, cổng đọc thẻ nhớ

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1 Nêu chức Bộ xử lý trung tâm (CPU) Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu CPU?

2 Cho biết khác cách thức lưu trữ liệu nhớ nhớ ngoài?

3 Kể tên nêu đặc điểm cấu tạo, lưu trữ loại nhớ trong? So sánh tốc độ truy nhập liệu nhớ

4 Kể tên nêu đặc điểm cấu tạo, lưu trữ loại nhớ ngoài?

5 Cho biết tên đặc điểm cấu tạo hoạt động số loại thiết bị vào điển hình? Cho biết tên đặc điểm cấu tạo hoạt động số loại thiết bị điển hình?

Chương

PHẦN MỀM MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH

Máy tính khơng thể hoạt động không cài đặt hệ điều hành phần mềm ứng dụng Chương giới thiệu vấn đề hệ điều hành phần mềm máy tính

Phần 3.1 trình bày khái niệm phần mềm, quy trình sản xuất phần mềm phân loại phần mềm Phần 3.2 trình bày lịch sử hình thành phát triển hệ điều hành, vai trò hoạt động hệ điều hành máy tính Bên cạnh giới thiệu số loại hệ điều hành điển hình cài đặt máy tính cá nhân thiết bị di động Phần cuối chương giới thiệu vấn đề liên quan tới tệp thư mục

3.1 PHẦN MỀM MÁY TÍNH 3.1.1 Khái niệm phần mềm

Phần mềm, hay gọi chương trình, một tập hợp câu lệnh thị (Instruction) viết nhiều ngơn ngữ lập trình theo trật tự xác định, kết hợp với liệu hay tài liệu liên quan nhằm tự động thực số nhiệm vụ hay chức giải vấn đề cụ thể

Phần mềm thực chức cách gửi thị trực tiếp đến phần cứng máy tính (Computer hardware) cách cung cấp liệu để phục vụ chương trình hay phần mềm khác

Thơng thường, người dùng tương tác với phần mềm thơng qua giao diện Ngày giao diện phần mềm thường giao diện đồ họa, người dùng tương tác với phần mềm thông qua đoạn văn bản, hình ảnh biểu tượng

Hình 3.1 Giao diện đồ họa phần mềm hệ điều hành Windows XP

Các biểu tượng Phần mềm ứng

dụng

3.1.2 Phân loại phần mềm

Có hai loại phần mềm bản: phần mềm hệ thống phần mềm ứng dụng, hình 3.1 minh họa giao diện hệ điều hành phần mềm ứng dụng soạn thảo văn

a) Phần mềm hệ thống

Phần mềm hệ thống chương trình điều khiển trì hoạt động máy tính thiết bị liên quan Phần mềm hệ thống hỗ trợ giao tiếp người dùng, phần mềm ứng dụng phần cứng máy tính Có kiểu phần mềm hệ thống: hệ điều hành chương trình tiện ích

Hệ điều hành tập chương trình phối hợp tất hoạt động thiết bị phần cứng Nó phương tiện cho người dùng để giao tiếp với máy tính phần mềm khác Những dòng hệ điều hành phổ biến Microsoft Windows, số phiên Windows XP thể hình 3.1, hay Mac OS, hệ điều hành Apple

Chương trình tiện ích cho phép người dùng thực cơng việc liên quan tới việc bảo trì máy tính, thiết bị chương trình cài đặt máy Hầu hết hệ điều hành bao gồm nhiều chương trình tiện ích như: quản lý ổ đĩa, máy in thiết bị khác Người dùng mua chương trình tiện ích cho phép thực chức quản lý máy tính bổ sung

Hình 3.2 Chương trình tiện ích Disk Defragmenter giúp chống phân mảnh ổ cứng b) Phần mềm ứng dụng

Có phần mềm ứng dụng thiết kế dựa yêu cầu chung nhiều người, không theo yêu cầu đặt hàng riêng Chúng viết hoàn chỉnh thường kèm theo phương tiện để cài đặt lên máy cách tự động Người mua cần mua về, thiết lập chế độ làm việc thích hợp sử dụng Những phần mềm gọi phần mềm đóng gói

Phần mềm đóng gói có nhiều loại khác giúp người dùng thực công việc đa dạng Ví dụ phần mềm quản lý thơng tin cá nhân, nhắc việc, quản lý dự án, phần mềm kế toán, quản lý hồ sơ tài liệu, trợ giúp thiết kế (hình 3.3), chỉnh sửa hình ảnh, âm thanh, video phần mềm đa phương tiện khác Bên cạnh có loại phần mềm giúp người dùng tạo trang Web cá nhân cách đơn giản, phần mềm quản lý tài cá nhân, pháp lý, thuế, phần mềm mang tính giáo dục, hệ thống tài liệu tham khảo giải trí (ví dụ phần mềm trị chơi mơ phỏng)

Hình 3.3 Các phần mềm hỗ trợ thiết kế

Các phần mềm đóng gói thường có sẵn cửa hàng bán sản phẩm máy tính tải trực tuyến nhiều trang Web khác

Phần mềm phát triển ứng dụng phần mềm để tạo phần mềm khác Đây phần mềm mà chuyên gia tin học thường sử dụng để phát triển phần mềm Đối với người làm việc lĩnh vực tin học phần mềm ứng dụng dành cho người dùng cuối, sản phẩm mục tiêu họ Để hỗ trợ cho việc làm sản phẩm phần mềm, họ lại dùng phần mềm khác gọi phần mềm hỗ trợ phát triển

Ngày thiết bị điện tử dân dụng trở nên thông minh nhờ công nghệ vi xử lý Các phần mềm điều khiển thiết bị ghi ROM Tivi, ô tô, điện thoại di động, lị vi sóng sử dụng hệ vi xử lý Phần mềm ghi vào ROM dùng hệ vi xử lý gắn liền với thiết bị gọi phần mềm nhúng Ngày nay, phần mềm nhúng chiếm tỷ trọng lớn thị trường phần mềm nói chung

3.1.3 Quy trình phát triển phần mềm

Phát triển phần mềm bao gồm bốn hoạt động bản: đặc tả, phát triển (thiết kế thực thi), kiểm thử cài đặt bảo trì phần mềm Các hoạt động tổ chức cách khác tùy theo tiến trình phát triển lựa chọn

Ở mơ hình thác nước, hoạt động tổ chức cách tuần tự, đó, với mơ hình phát triển tiến hóa, hoạt động lại tổ chức cách xen kẽ Các hoạt động thực phụ thuộc vào kiểu phần mềm, tình hình nhân cấu trúc tổ chức

a) Đặc tả phần mềm

Đặc tả phần mềm tiến trình để hiểu xác định dịch vụ cần có hệ thống xác định ràng buộc việc phát triển chức hệ thống Đây giai đoạn quan trọng tiến trình phần mềm, lỗi giai đoạn không tránh khỏi việc dẫn đến sai lầm giai đoạn

Tiến trình sinh tài liệu yêu cầu, đặc tả hệ thống Các yêu cầu thường trình bày hai mức độ chi tiết khác tài liệu Khách hàng người dùng cuối cần mô tả yêu cầu mức cao, người phát triển hệ thống lại cần đặc tả hệ thống chi tiết

b) Thiết kế thực thi phần mềm

Giai đoạn liên quan tới việc chuyển yêu cầu phần mềm thành hệ thống thực thi Thơng thường liên quan đến việc thiết kế lập trình

Thiết kế phần mềm việc mô tả cấu trúc phần mềm thực thi, liệu hệ thống, giao diện giao tiếp thành phần đơi khi, thuật toán sử dụng Người làm thiết kế đưa thiết kế hồn chỉnh, mà thơng thường phải chỉnh sửa lặp lặp lại nhiều lần

Tiến trình thiết kế liên quan tới việc phát triển vài mơ hình hệ thống mức độ trừu tượng khác Khi thiết kế phân tích, lỗi điểm thiếu sót giai đoạn trước bộc lộ, điều giúp cho việc chỉnh sửa thiết kế trước

Thực thi phần mềm giai đoạn lập trình viên dùng ngơn ngữ lập trình để viết lệnh (mã nguồn) thực để tạo hệ thống dựa đặc tả thiết kế chi tiết Để đảm bảo chương trình xây dựng thỏa mãn yêu cầu đặc tả thiết kế, kỹ sư lập trình đồng thời tiến hành thử nghiệm phần chương trình tạo Phần thử nghiệm giai đoạn gọi kiểm thử đơn vị Người viết mã nguồn chạy thử chương trình với liệu giả định để xem chương trình có cho kết mong đợi Giai đoạn gọi kiểm thử hộp trắng Bên cạnh đó, người ta tiến hành thử nghiệm đơn vị độc lập Công việc thành viên khác nhóm đảm nhiệm để đảm bảo tính “độc lập”, tiến hành dựa kế hoạch kiểm thử người viết mã nguồn soạn

c) Kiểm thử phần mềm

Tuy nhiên, để đảm bảo phần mềm phát triển theo đặc tả đáp ứng tốt yêu cầu người dùng hoạt động kiểm thử phần mềm, suốt tiến trình phát triển phần mềm người ta cần phải tiến hành hoạt động xác minh thẩm định phần mềm

Xác minh kiểm tra xem sản phẩm có với đặc tả hay khơng, tức trọng vào việc phát lỗi phần mềm qua giai đoạn phát triển

Thẩm địnhlà kiểm tra xem sản phẩn có đáp ứng yêu cầu người dùng hay không, tức trọng vào việc phát khác biệt sản phẩm làm với mà người dùng mong đợi

Xác minh thẩm định tĩnh việc kiểm tra phần mềm mà khơng thực chương trình (xét duyệt yêu cầu, xét duyệt thiết kế, tra mã nguồn, sử dụng biến đổi hình thức để kiểm tra tính chương trình)

Xác minh thẩm định động việc kiểm tra thông qua việc thực chương trình, tiến hành sau xây dựng chương trình (mã nguồn) Đây kỹ thuật kiểm tra áp dụng phổ biến nhất, gọi kiểm thử phần mềm

d) Cài đặt bảo trì phần mềm

Trong giai đoạn này, hệ thống vừa phát triển cài đặt triển khai cho người dùng sử dụng Trước người dùng thật bắt tay vào sử dụng hệ thống, nhóm phát triển cần tạo tập liệu cần thiết huấn luyện cho người dùng sử dụng chương trình để đảm bảo hệ thống sử dụng hữu hiệu

Bảo trì phần mềm việc điều chỉnh lỗi chưa phát giai đoạn trước chu kỳ sống phần mềm, nâng cấp tính sử dụng an toàn vận hành phần mềm Bảo trì phần mềm chiếm đến 65%-75% cơng sức chu kỳ sống phần mềm Nhiệm vụ giai đoạn bảo trì phần mềm giữ cho phần mềm cập nhật môi trường thay đổi yêu cầu người sử dụng thay đổi

3.1.4 Phần mềm mã nguồn đóng mã nguồn mở a) Phần mềm mã nguồn đóng

Phần mềm mã nguồn đóng phần mềm mà mã nguồn không công bố Muốn sử dụng hợp pháp phần mềm nguồn đóng, người dùng cần cho phép người giữ quyền phần mềm, thường tổ chức hay cá nhân phát triển phần mềm Phần mềm nguồn đóng thường có phí, nhiên số phiên giản lược chức miễn phí Ví dụ phần mềm mã nguồn đóng có phí hệ điều hành Microsoft Windows, phần mềm ứng dụng văn phòng Microsoft Office, phần mềm gõ tiếng Việt Vietkey, hệ quản trị sở liệu SQL Server, môi trường phát triển phần mềm Microsoft Visual Studio Phần mềm nghe nhạc JetAudio ví dụ phần mềm nguồn đóng miễn phí phiên giản lược (jetAudio Basic) có phí phiên đầy đủ (jetAudio Plus VX) Trình duyệt web Google Chrome ví dụ cho phần mềm mã nguồn đóng miễn phí

Hầu hết cơng ty phát triển mã nguồn đóng cố gắng dùng công nghệ để hạn chế người dùng thay đổi chép phần mềm cách bất hợp pháp Ngay với phần mềm miễn phí mã nguồn khơng cơng khai tác giả khơng muốn người khác thay đổi mã nguồn lợi dụng để biến thành sản phẩm riêng (giống hình thức đạo văn)

b) Phần mềm mã nguồn mở

Phần mềm mã nguồn mở (open-source software) hiểu theo nghĩa rộng khái niệm chung sử dụng cho tất phần mềm mà mã nguồn cơng bố rộng rãi, công khai cho phép người tiếp tục phát triển phần mềm Những phần mềm nguồn mở ngày phát triển chất lượng số lượng Hệ điều hành Linux, trình duyệt web Mozilla Firefox, phần mềm ứng dụng văn phòng Open Office, phần mềm gõ tiếng Việt Unikey, phần mềm máy chủ web Apache, hệ quản trị sở liệu MySQL, ngơn ngữ lập trình Perl ví dụ điển hình phần mềm mã nguồn mở

Mã nguồn mở khơng có nghĩa chúng chép, sửa chữa thoải mái hay sử dụng vào mục đích Mã nguồn mở công bố nhiều điều kiện khác nhau, số cho phép phát triển, sử dụng bán tùy ý miễn giữ nguyên dòng nguồn gốc sản phẩm, số bắt buộc tất sản phẩm làm từ phải open-source, số khác địi hỏi phải cơng bố trọn vẹn mã nguồn, số khác không cho phép sử dụng vào mục đích thương mại, số khác lại khơng có ràng buộc đáng kể

Qua ta thấy khái niệm open source chuẩn xác mà muốn nói đến tính pháp lý việc sử dụng phần mềm mã nguồn mở, phải xem xét đến điều kiện sử dụng công bố Một điều kiện hay áp dụng GPL: GNU General Public License (http://www.fsf.org/licenses/gpl.html) tổ chức Free Software Foundation

GPL có đặc điểm phân biệt, là:

- Tác giả gốc giữ quyền phần mềm cho phép người dùng nhiều quyền khác, có quyền tìm hiểu, phát triển, công bố quyền khai thác thương mại sản phẩm

- Tác giả sử dụng luật quyền để bảo đảm quyền khơng bị vi phạm tất người, phần mềm có sử dụng mã nguồn

Đặc biệt điểm thứ hai thường gọi hiệu ứng virus (viral effect) biến tất phần mềm có dùng mã nguồn GPL biến thành phần mềm GPL Trên thực tế điều có ý nghĩa: tác giả sử dụng dù phần nhỏ mã nguồn GPL chương trình phải cơng bố chương trình điều kiện GPL Điều kiện quy định: phần mềm GPL phải công bố mã nguồn rộng rãi cơng khai phải tạo điều kiện cho người truy cập mã nguồn (ví dụ qua web qua việc bán CD giá rẻ); giữ ngun dịng thích nguồn gốc tác giả, quyền họ điều kiện áp dụng phần mềm (trong tệp tin có tên LICENSE); cấm việc bán mã nguồn cho phép kinh doanh chương trình tạo từ mã nguồn dịch vụ hỗ trợ liên quan

3.2 HỆ ĐIỀU HÀNH

3.2.1 Khái niệm hệ điều hành

điều hành hệ thống đứng người máy tính, giúp người thực cơng việc xử lý họ (thơng qua chương trình ứng dụng) cách hiệu Hoạt động máy tính khơng thể tách rời khỏi hệ điều hành Hệ điều hành có chức sau:

- Quản lý điều phối thiết bị máy để phục vụ cho cơng việc xử lý Hình 3.4 minh họa cách thức người dùng tiến hành in văn điều khiển hệ điều hành

Hình 3.4 Tiến trình in văn từ máy tính

- Quản lý thơng tin nhớ ngồi: Các thơng tin nhớ ngồi tổ chức thành đơn vị lưu trữ gọi file (tệp tin) Phân hệ thực chức quản lý thông tin nhớ gọi phân hệ quản lý file (file management system) Các ứng dụng tìm file, khai thác thông tin file, lưu trữ file vào nhớ ngồi phải thơng qua hệ quản lý file Chức giải phóng chương trình ứng dụng khỏi công việc phức tạp tỉ mỉ

- Quản lý tiến trình (process management) Về bản, tiến trình chương trình thực máy tính Ngồi chương trình người dùng cịn có tiến trình hệ thống quản lý thông tin giao tiếp với thiết bị ngoại vi, điều phối tài nguyên Thực chất quản lý tiến trình lập lịch thực tiến trình phù hợp với yêu cầu tài ngun tiến trình

- Cung cấp mơi trường giao tiếp với người sử dụng cung cấp tiện ích Mỗi hệ điều hành thường cung cấp ngôn ngữ giao tiếp với người sử dụng Trước đây, ngôn ngữ giao tiếp thường lệnh mà người sử dụng phải gõ trực tiếp từ bàn phím Ngày nay, hệ điều hành thường cung cấp môi trường đồ họa để người dùng giao tiếp với máy, theo người dùng sử dụng chuột để công việc thể qua biểu tượng gõ lệnh

Hệ điều hành phải khởi động trước máy tính làm việc với chương trình khác Hệ điều hành phải thường trực máy ngừng hoạt động

3.2.2 Lịch sử phát triển phân loại hệ điều hành a) Thế hệ (1945 – 1955)

Vào khoảng thập niên 1940, Howard Aiken Havard John von Neumann Princeton, thành cơng việc xây dựng máy tính dùng ống chân không Những máy lớn với 10.000 ống chân không chậm nhiều so với máy rẻ ngày

Mỗi máy nhóm thực tất từ thiết kế, xây dựng lập trình, thao tác đến quản lý Lập trình ngôn ngữ máy, thường cách dùng bảng điều khiển để thực

2 Phần mềm văn truyền tín hiệu cho hệ điều hành tài liệu cần chuyển tới máy in

1 Người dùng thực lệnh in từ ứng dụng (ví dụ: từ phần

mềm soạn thảo văn bản) HĐH gửi tài liệu tới thiết bị điều khiển máy in

các chức Ngơn ngữ lập trình chưa biết đến hệ điều hành chưa nghe đến

Vào đầu thập niên 1950, phiếu đục lỗ đời viết chương trình phiếu thay cho dùng bảng điều khiển Khơng có phân biệt chương trình người sử dụng chương trình điều khiển

b) Thế hệ (1955 – 1965)

Sự đời thiết bị bán dẫn vào thập niên 1950 làm thay đổi tranh tổng thể Máy tính trở nên đủ tin cậy hơn, sản xuất cung cấp cho khách hàng Lần có phân chia rõ ràng người thiết kế, người xây dựng, người vận hành, người lập trình người bảo trì

Để thực cơng việc (một chương trình hay tập hợp chương trình), lập trình viên trước hết viết chương trình giấy (bằng hợp ngữ hay FORTRAN) sau đục lỗ phiếu cuối đưa phiếu vào máy Sau thực xong xuất kết máy in

Hệ thống xử lý theo lơ đời, lưu u cầu cần thực lên băng từ hệ thống đọc thi hành Sau đó, ghi kết lên băng từ xuất cuối người sử dụng đem băng từ xuất in

Hệ thống xử lý theo lô hoạt động điều khiển chương trình đặc biệt tiền thân hệ điều hành sau Ngôn ngữ lập trình sử dụng giai đoạn chủ yếu FORTRAN hợp ngữ

c) Thế hệ (1965 – 1980)

Trong giai đoạn này, máy tính sử dụng rộng rãi khoa học thương mại Máy IBM 360 máy tính sử dụng mạch tích hợp, từ kích thước giá hệ thống máy giảm đáng kể máy tính phổ biến Các thiết bị ngoại vi dành cho máy tính xuất ngày nhiều thao tác điều khiển bắt đầu phức tạp

Hệ điều hành đời nhằm điều phối, kiểm soát hoạt động giải yêu cầu tranh chấp thiết bị Chương trình hệ điều hành dài triệu dòng hợp ngữ hàng ngàn lập trình viên thực

Một cải tiến quan trọng hệ máy tính thứ chế độ đa chương trình (multi-program) Trong hệ máy tính thứ 2, chương trình sử dụng thiết bị xuất nhập liệu CPU phải chờ cơng việc xuất nhập kết thúc tiếp tục cơng việc xử lý Chế độ đa chương trình nhằm song song hóa thiết bị ngoại vi để tận dụng thời gian CPU Trong chế độ này, nhiều chương trình nạp vào nhớ Trong chương trình sử dụng CPU chương trình thứ hai đọc liệu từ đĩa, cịn chương trình thứ ba sử dụng máy in Vai trò hệ điều hành chế độ xử lý đa chương trình điều phối tài nguyên hệ thống cách hợp lý phục vụ cho chương trình để giảm thời gian “chết” thiết bị Việc phân phối nhớ cho chương trình nạp vào nhớ việc điều phối “tài nguyên”

Một phát minh quan trọng khác lần đưa vào hệ điều hành máy tính hệ thứ cơ chế phân chia thời gian (time sharing) Chế độ thường áp dụng với máy tính có nhiều người sử dụng thơng qua trạm cuối Mỗi trạm cuối thường có hình bàn phím, người sử dụng giao tiếp trực tiếp với máy tính qua hệ điều hành Tốc độ làm việc người chậm so với khả máy Trong chế độ phân chia thời gian, hệ điều hành cấp CPU cho người sử dụng khoảng thời gian định

Hệ điều hành phân chia thời gian kiểu phát triển cao hệ điều hành đa chương trình Điểm việc xử lý chương trình phiên không đợi xử lý xong chương trình chuyển đến chương trình khác Tính giúp cho nhiều nhiệm vụ thực thi thời điểm Chính lý mà hệ điều hành có chế phân chia thời gian gọn hệ điều hành đa nhiệm (multi-task)

Bên cạnh đó, có số phiên hệ điều hành cho phép nhiều người đồng thời sử dụng hệ thống, người ta gọi hệ điều hành nhiều người sử dụng. Trong chế độ này, nhiều người dùng phần mềm máy tính phải nạp phần mềm vào máy tính nhiều chạy động thời, phục vụ người dùng khơng người đóng ứng dụng mà hồn tồn khơng biết người dùng

Trong thời kỳ hệ máy tính hệ người ta đưa vào hệ điều hành chế độ vận hành gọi bộ nhớ ảo Để máy tính chạy chương trình có kích thước lớn

hơn nhớ trong, người ta tổ chức chế phân trang Mỗi trang nhớ có độ dài nhau, chương trình làm việc hệ điều hành cấp cho số trang nhớ Như vậy, phần chương trình chạy có mặt nhớ trong, phần cịn lại chương trình nằm đĩa từ Khi cần sử dụng đến lệnh nằm đĩa hệ điều hành tổ chức hoán chuyển phần nằm nhớ lên đĩa nạp phần chương trình cần thiết từ đĩa vào trang dành cho chương trình

d) Thế hệ (1980 - nay)

Phù hợp với hai khuynh hướng xây dựng máy tính nhỏ - máy tính cá nhân xây dựng máy tính lớn hệ điều hành phát triển theo hai khuynh hướng khác

Với máy vi tính, hệ điều hành có hướng phát triển ưu tiên mới, tính thân thiện đối tượng sử dụng thường người không chuyên nghiệp Một số hệ điều hành tiếng thời kỳ DOS, WINDOWS dòng máy PC, MAC OS dòng máy Macintosh

Đối với dịng máy tính lớn mini mainframe hệ điều hành chủ đạo UNIX, kế thừa từ MULTICS UNIX thiết kế hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng với chế phân chia thời gian Do quan niệm có nhiều người dùng nên có chế kiểm soát thẩm quyền nghiêm ngặt để đảm bảo an tồn cho chương trình chạy máy tính

Hệ thống tệp tin UNIX phân cấp theo thư mục có thuộc tính để kiểm sốt thẩm quyền: quyền đọc, quyền sửa, quyền thực cho thân người tạo tệp tin, nhóm người sử dụng cho người khác UNIX cung cấp nhiều tiện ích dạng lệnh, bao gồm lệnh thao tác với tệp tin thư mục, phương tiện để lọc, phương tiện để lập trình, hệ soạn thảo văn bản, lệnh để quản trị hệ thống

trên PC, SCO UNIX gần LINUX, hệ điều hành nguồn mở, tạo điều kiện để người quan tâm tham gia phát triển UNIX Ngoài giao diện truyền thống UNIX, người ta sử dụng giao diện đồ họa X-WINDOWS

Do khuôn khổ giáo trình tin học đại cương, không giới thiệu thêm hệ điều hành khác hệ điều hành song song, hay môi trường mạng máy

tính hệđiều hành mạng, hệ điều hành phân tán. 3.2.3 Một số hệ điều hành điển hình

a) Hệ điều hành cho máy tính

Hệ điều hành MS-DOS

Hệ điều hành hướng đĩa MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) hệ điều hành hãng phần mềm Microsoft Đây hệ điều hành có giao diện dịng lệnh (command-line interface) thiết kế cho máy tính cá nhân (PC - Personal Computer) MS-DOS phổ biến suốt thập niên 1980 đầu thập niên 1990, Windows 95 đời

Phiên DOS đời vào tháng năm 1981, với tên thức PC DOS 1.0 Tên gọi MS-DOS biết đến kể từ tháng năm 1982 (MS-DOS 1.25) Sau đó, Microsoft cho đời phiên MS-DOS song song với PC-DOS

MS-DOS 5.0 đời vào tháng năm 1991 bao gồm nhiều tính quản lý nhớ (MEMMAKER.EXE), trình soạn thảo văn (MS-DOS Editor), ngơn ngữ lập trình QBASIC trở nên phổ biển thời trước MS-DOS 6.22 đời vào tháng năm 1994 MS-DOS 6.22 phiên DOS cuối chạy hệ điều hành độc lập Sau Windows 95 đời vào năm 1995, phiên MS-DOS phát hành kèm với Windows, chẳng hạn MS-DOS 7.0 (8/1995) Windows 95 khởi động MS-DOS 8.0 kèm với Windows ME Đây phiên cuối hệ điều hành

Hình 3.5 Giao diện làm việc hệ điều hành MS-DOS

Điều khác hẳn với Windows, vốn hệ điều hành đa nhiệm - người dùng thi hành nhiều ứng dụng lúc Mặc dù vậy, sau người ta thiết kế số ứng dụng chạy thường trú cho MS-DOS Các ứng dụng chạy ứng dụng khác, khiến người sử dụng thực nhiều thao tác lúc Ở Việt Nam, phần mềm chạy thường trú MS-DOS phổ biến chương trình hỗ trợ gõ tiếng Việt, VietRes

Một số môi trường làm việc đa nhiệm Deskmate hay Desqview thiết kế để chạy DOS Những phiên Windows phải khởi động từ dấu nhắc DOS Tuy nhiên, ngày nay, MS-DOS trở nên phổ biến Nó cịn tồn phiên Windows sau (2000, XP) dạng ứng dụng cho phép người dùng kích hoạt chế độ dịng lệnh thường dùng để thực tác vụ liên quan mật thiết đến hệ thống mà giao diện đồ họa Windows không làm

Hệ điều hành Microsoft Windows

Microsoft Windows tên dòng phần mềm hệ điều hành độc quyền hãng Microsoft Lần Microsoft giới thiệu môi trường điều hành mang tên Windows (Cửa sổ) vào tháng 11 năm 1985 với tính thêm vào Hệ điều hành MS-DOS giao diện đồ hoạ - quan tâm cao vào thời điểm đó, đồng thời để cạnh tranh với hãngApple Computer

Windows khởi đầu phát triển cho máy tính tương thích với IBM (dựa vào kiến trúc x86 Intel) ngày hầu hết phiên Windows tạo cho kiến trúc (tuy nhiên Windows NT viết hệ thống xuyên cấu trúc cho xử lý Intel MIPS) sau xuất cấu trúc PowerPC DEC Alpha Sự phổ biến Windows khiến xử lý Intel trở nên phổ biến ngược lại

Hình 3.6 Giao diện hệ điều hành Windows

hiện hình máy tính Mỗi cửa sổ làm việc hiển thị tài liệu chương trình khác nhau, cung cấp mơ hình trực quan thể khả đa nhiệm hệ điều hành (hình 3.6)

Hệ điều hành MAC OS

Mac OS tên viết tắt hệ điều hành Macintosh hệ điều hành thiết kế riêng cho dịng máy tính Macintosh hãng Apple Computer Mặc dù hệ điều hành Mac phát triển vài năm trước Windows đời, hai hệ điều hành có nhiều khu vực làm việc hình chữ nhật để phản ánh khả xử lý đa nhiệm Cả Windows Mac OS cung cấp dịch vụ mạng Tính độc đáo máy tính để bàn Mac chúng bao gồm biểu tượng Apple, Dock trình đơn ứng dụng cố định phía hình Hình 3.7 minh hoạ số tính hệ điều hành dùng cho máy tính để bàn Mac

Hình 3.7 Giao diện làm việc hệ điều hành Mac OS

Mac OS hệ điều hành có nhiều nét tương đồng với Microsoft Windows Tuy nhiên, có số điểm vượt trội so với hệ điều hành Windows như: độc lập độ phân giải, có phần mềm nghe nhìn Quick Time, có hệ thống lưu liệu Time Machine, tiện ích tìm kiếm liệu máy tính 200 tiện ích Là hệ điều hành mang tính cách mạng bảo mật cao từ trước đến nay, không cần phần mềm bảo vệ riêng, bị virus cơng Windows bị hàng loạt lỗi bảo mật nguy hiểm

Nhược điểm lớn Mac OS đòi hỏi tương đồng phần cứng phần mềm ứng dụng Trong năm 90, Apple cho phép hãng sản xuất khác liên minh PowerPC sử dụng hệ điều hành Mac OS, việc chấm dứt vào khoảng năm 1998 Mac OS trở mã nguồn đóng

Mac OS X vào máy ảo Windows (sử dụng vài phần mềm máy ảo VMWare, VirtualBox), hai cài song song (dual-boot) với Windows Cả cách dùng đĩa cài đặt gốc Mac OS X Apple sản xuất, mà phải dùng phiên tùy chỉnh cộng đồng OSX86 tương thích với máy khơng thuộc Apple (có thể kể đến Leo4all, iPC, Hazard, Kalyway, JaS ) tự thêm driver vào đĩa cài đặt gốc để việc cài đặt sử dụng diễn suôn sẻ

Hệ điều hành UNIX LINUX

Hệ điều hành UNIX phát triển năm 1969 AT&T Bell Labs Ưu điểm bật UNIX độ tin cậy cao môi trường đa người dùng, nhiều phiên UNIX cài đặt hệ thống máy tính lớn (mainframes) máy vi tính (microcomputers)

Phiên Linux Linus Torvalds viết vào năm 1991, lúc ông sinh viên Đại học Helsinki Phần Lan Ông làm việc cách hăng say vòng năm liên tục cho đời phiên Linux 1.0 vào năm 1994 Bộ phận chủ yếu phát triển tung thị trường quyền GNU General Public License Do mà tải xem mã nguồn Linux

Linux lấy cảm hứng dựa dẫn xuất UNIX gọi Minix, tạo Andrew Tanenbaum Linux thường sử dụng hệ điều hành cho máy chủ, khơng phổ biến cho ứng dụng máy tính để bàn Windows hay Mac OS

Linux độc đáo phân phối với mã nguồn theo điều khoản mã nguồn mở GPL (General Public License), cho phép tất người tự sửa đổi để tạo cho riêng mình, cho người khác với mục đích thương mại Chính sách cấp phép khuyến khích lập trình viên phát triển tiện ích, phần mềm cải tiến Linux Linux phân phối chủ yếu web

Linux chia sẻ số tính kỹ thuật với UNIX, chẳng hạn khả đa nhiệm đa người dùng, an toàn đáng tin cậy Hệ điều hành Android, Symbian Chromium cho thiết bị cầm tay xây dựng dựa Linux

Tuy nhiên, Linux khơng có giao diện thân thiện người dùng hệ điều hành Windows Mac Các hệ thống phần mềm chạy Linux hạn chế chủ yếu hướng tới đối tượng khách hàng doanh nghiệp kỹ thuật viên

Hình 3.8 Giao diện đồ họa phiên Ubuntu b) Hệ điều hành cho thiết bị di động

Có loại hệ điều hành thống trị thiết bị cầm tay, là: iOS, Symbian, BlackBerry OS, Android OS, Windows Phone HP webOS (như hình 3.9)

Hình 3.9 Sáu loại hệ điều hành điển hình cho thiết bị cầm tay

của Apple iPod touch, iPad Apple TV Ngày 31/5/2011, App Store Apple chứa khoảng 500.000 ứng dụng iOS tải tổng cộng khoảng 15 tỷ lần Trong quý năm 2010, có khoảng 26% điện thoại thơng minh chạy hệ điều hành iOS, sau hệ điều hành Android Google Symbian Nokia, giao diện người dùng iOS dựa sở thao tác tay Người dùng tương tác với hệ điều hành thông qua nhiều động tác tay hình cảm ứng thiết bị Apple

Symbian hệ điều hành viết sử dụng cho số điện thoại di động Symbian sử dụng nhiều điện thoại cao cấp Nokia Hãng thành công với hệ điều hành có thời giúp Symbian trở thành hệ điều hành dành cho thiết bị di động phổ biến giới Tuy nhiên kể từ tháng 9/2012, Symbian vào giai đoạn thối trào khơng cạnh tranh với hệ điều hành tân tiến iOS, Android Số người dùng ngày khiến thị phần Symbian thu hẹp trở nên khiêm tốn so với tảng khác Đến ngày 25/1/2013, tập đồn Nokia thức khai tử tảng Symbian, thiết bị cuối chạy Symbian Nokia 808 pureview

BlackBerry OS tảng phần mềm tư hữu Research In Motion phát triển cho dòng sản phẩm cầm tay BlackBerry BlackBerry OS cung cấp khả đa nhiệm thiết kế cho thiết bị sử dụng phương pháp nhập đặc biệt, thường trackball hình cảm ứng Hệ điều hành hỗ trợ MIDP 1.0 WAP 1.2 Các phiên trước cho phép đồng hóa khơng dây thư điện tử lịch với Microsoft Exchange Server với Lotus Domino Phiên OS hỗ trợ MIDP 2.0, có khả kích hoạt khơng dây hồn tồn đồng thư điện tử, lịch, công việc, ghi danh bạ với Exchange khả hỗ trợ Novell GroupWise, Lotus Notes kết hợp với BlackBerry Enterprise Server

Các cập nhật cho BlackBerry OS có nhà mạng cung cấp thông qua dịch vụ BlackBerry OTASL

Android là hệ điều hành dựa tảng Linux thiết kế dành cho thiết bị di động có hình cảm ứng điện thoại thơng minh máy tính bảng Ban đầu, Android phát triển Tổng công ty Android, với hỗ trợ tài từ Google sau Google mua lại vào năm 2005

Android có mã nguồn mở Google phát hành mã nguồn theo Giấy phép Apache Chính mã nguồn mở với giấy phép khơng có nhiều ràng buộc cho phép nhà phát triển thiết bị, mạng di động lập trình viên nhiệt huyết điều chỉnh phân phối Android cách tự Ngồi ra, Android cịn có cộng đồng lập trình viên đơng đảo chun viết ứng dụng để mở rộng chức thiết bị, loại ngơn ngữ lập trình Java có sửa đổi

Những yếu tố giúp Android trở thành tảng điện thoại thông minh phổ biến giới Mặc dù thiết kế để chạy điện thoại máy tính bảng, Android xuất TV, máy chơi game thiết bị điện tử khác Bản chất mở Android khích lệ đội ngũ đơng đảo lập trình viên người đam mê sử dụng mã nguồn mở để tạo dự án cộng đồng quản lý Những dự án bổ sung tính cao cấp cho người dùng thích tìm tịi đưa Android vào thiết bị ban đầu chạy hệ điều hành khác

Windows Phone 7 hệ dòng điện thoại chạy hệ điều hành Microsoft Windows Mobile Windows Phone phát triển dựa phần lõi Windows CE giống Zune HD, phiên trước lại dựa Windows CE

cấu hình phần cứng khắt khe đối tác sản xuất Ngoài ra, Windows Phone hỗ trợ Outlook Office

HP WebOS hệ điều hành di động dựa hạt nhân Linux, ban đầu phát triển Palm, mà sau mua lại Hewlett-Packard Nói theo cách dễ hiểu nhất, WebOS hệ điều hành ảo chạy trình duyệt Web Đến nay, LG Electronics mua lại hệ điều hành nhằm phát triển dịng tivi thơng minh hãng Nếu Android hay iOS, người dùng chạy ứng dụng hình, việc chuyển qua chuyển lại ứng dụng phải thông qua danh sách ứng dụng chạy gọi lên thao tác WebOS ứng dụng chạy quản lý dạng cửa sổ Hoặc hệ thống hiển thị thông báo từ email, tin nhắn thông báo từ ứng dụng WebOS đánh giá tốt hẳn so với hệ điều hành khác iOS hay Windows Phone

3.2.4 Quản lý liệu nhớ

Dữ liệu nhớ ngồi mà Windows nói riêng hệ điều hành nói chung quản lý tệp thư mục

a) Khái niệm tệp tin

Tệp, hay tệp tin (file) tập hợp thông tin có liên quan đến người dùng tạo máy tính thiết bị số hóa khác (ảnh, video), lưu trữ máy Các thông tin giá trị số, hay nhiều chuỗi ký tự, ký hiệu giống khác Tệp tin đặt tên lưu trữ thiết bị lưu trữ khác đĩa cứng, đĩa CD, USB

Tên tệp tin gồm hai phần, phần tên phần mở rộng, cách dấu chấm (.) Phần tên thơng thường người dùng đặt, phần mở rộng thường quy định phần mềm tạo tệp, ban đầu phần tên bao gồm tám ký tự phần mở rộng từ đến ba ký tự, tên tệp có độ dài tùy ý tùy thuộc vào hệ thống tệp tin hệ điều hành, số trường hợp đặt tên có dấu tiếng Việt

Một tệp tin luôn kết thúc ký tự đặc biệt (hay dấu kết thúc) có mã ASCII 255 hệ thập phân Ký tự thường ký hiệu EOF (từ chữ End Of File)

Một tệp tin khơng chứa thông tin ngoại trừ tên dấu kết thúc Tuy nhiên, điều không mâu thuẫn với định nghĩa thân tên tệp tin chứa thông tin Những tệp tin gọi tệp tin rỗng hay tệp tin trống

Độ dài (kích thước) tệp tin phụ thuộc vào khả máy tính, khả hệ điều hành vào phần mềm ứng dụng dùng nó, đơn vị nhỏ dùng để đo độ dài tệp tin byte, độ dài tệp tin không bao gồm độ dài tên tệp tin dấu kết thúc

b) Khái niệm thư mục

Để tổ chức quản lý tốt tệp tin đĩa người ta lưu tệp tin thành nhóm lưu chỗ riêng gọi thư mục Nói cách khác, thư mục dạng tệp tin đặc biệt có cơng dụng ngăn chứa, dùng việc quản lý xếp tệp tin Thư mục chứa tệp tin thư mục bên trong, thư mục chứa thêm tệp tin thư mục khác tạo thành cây thư mục đĩa Có thể tạo nhiều thư mục dùng để chứa tệp tin khác giúp phân loại chúng để thuận tiện việc tìm kiếm, sử dụng

Cũng giống tệp tin, thư mục đặt tên tùy ý khơng cần phải có phần mở rộng, độ dài tên tùy thuộc vào hệ thống tệp tin hệ điều hành, số trường hợp đặt tên có dấu tiếng Việt Bản thân thư mục chiếm dung lượng không đáng kể thiết bị lưu trữ, có chứa tệp tin bên có dung lượng tổng dung lượng tất tệp tin cộng dồn lại

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Khái niệm phần mềm?

2 Có loại phần mềm? Đặc điểm để phân loại phần mềm ứng dụng phần mềm hệ thống gì?

3 Kể tên số loại phần mềm nhúng điển hình Kể tên số loại phần mềm tiện ích điển hình

5 Phần mềm nguồn mở gì? Hãy nêu điểm ưu việt phần mềm nguồn mở Trình bày khái niệm chức hệ điều hành?

7 Hệ điều hành phát triển qua hệ? Thế hệ bắt đầu xuất hệ điều hành đa nhiệm? Ưu điểm hệ điều hành đa nhiệm gì?

Chương

MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET

Chương giới thiệu sơ lược mạng máy tính, thành phần mạng máy tính, cách kết nối mạng cách phân loại mạng máy tính Từ giúp sinh viên có kiến thức tổng quan mạng máy tính, đồng thời sinh viên trang bị kiến thức mạng Internet, lịch sử dịch vụ Internet

4.1 MẠNG MÁY TÍNH

Ngày nay, nhu cầu sử dụng máy tính không ngừng tăng lên số lượng ứng dụng, đặc biệt phát triển hệ thống mạng máy tính, kết nối máy tính lại với thông qua môi trường truyền tin để chia sẻ tài nguyên mạng góp phần làm tăng hiệu ứng dụng tất lĩnh vực khoa học kỹ thuật, kinh tế, quân sự, văn hố Sự kết hợp máy tính với hệ thống truyền thông (communication), đặc biệt viễn thông (telecommunication) tạo chuyển biến có tính cách mạng vấn đề tổ chức khai thác sử dụng hệ thống máy tính Từ hình thành môi trường trao đổi thông tin tập trung, phân tán, cho phép đồng thời nhiều người trao đổi thơng tin với cách nhanh chóng hiệu từ vị trí địa lý khác Các hệ thống gọi mạng máy tính (computer network) Như vậy, mạng máy tính tập hợp gồm nhiều máy tính hoặc thiết bị xử lý thông tin kết nối với qua đường truyền vật lí theo kiến trúc mạng định có trao đổi liệu với Nhờ có mạng máy tính, thơng tin từ máy tính truyền sang máy tính khác

Ví dụ mạng:

- Mạng máy tính Học viện Nơng nghiệp Việt Nam

- Mạng Công ty FPT

4.1.1 Các thành phần mạng máy tính Một mạng máy tính có thành phần sau: -Các máy tính (Computer): Được dùng

để xử lý, lưu trữ trao đổi thơng tin Mỗi máy tính mạng máy tính nút mạng

Máy tính

- Cạc mạng (Network Interface Card, NIC): Là mạch cung cấp khả truyền thơng mạng cho máy tính

- Đường truyền vật lý: Là phương tiện (media) truyền tải liệu, nơi liệu truyền Ta chia đường truyền thành hai loại hữu tuyến vô tuyến

Dây cáp mạng Sóng vơ tuyến

- Các thiết bị kết nối mạng: Là thiết bị để liên kết máy tính mạng

với HUB, SWITCH, ROUTER Switch

Hub Router

-Các thiết bị đầu cuối (terminal) như: Máy photo, máy in, máy scan, camera máy tính

Máy photo Máy in Máy scan Webcam

-Các phụ kiện mạng giắc cắm, ổ cắm

Giắc cắm mạng Ổ cắm mạng

Hình 4.1 Các thành phần mạng

- Hệ điều hành mạng phần mềm điều khiển hoạt động mạng

- Các ứng dụng mạng (ví dụ: email, tìm kiếm, www, hệ quản trị sở liệu ) - Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể cách kết nối máy tính với qui ước truyền liệu máy tính Cách nối máy tính với gọi hình trạng (topology) mạng Tập qui ước truyền thông gọi giao thức (protocol) 4.1.2 Mơ hình kết nối giao thức mạng

a) Mơ hình kết nối (Topo mạng)

Dựa theo kĩ thuật truyền tải thông tin, người ta chia mạng thành hai kiểu nối mạng chủ yếu điểm-điểm (point-to-point network) quảng bá (broadcast hay point-to-multipoint network).

Trong hệ thống mạng này, đường truyền nối nút thành cặp nút có trách nhiệm lưu trữ liệu tạm thời, sau chuyển tiếp liệu đến nút lân cận (nút nối trực tiếp với nó) Nút lân cận chuyển tiếp liệu liệu đến đích, cách thức làm việc nên mạng kiểu gọi mạng “Lưu chuyển tiếp” (Store and Forward) Kiểu nối mạng điểm - điểm có ba dạng là: hình (star), chu trình (loop) hình (tree)

Topo mạng hình – Star o Topo mạng chu trình – Loop o Topo mạng hình – Tree

Hình 4.2 Các mạng có cấu trúc điểm – điểm - Kiểu kết nối quảng bá

Trong hệ thống mạng quảng bá tồn kênh truyền vật lý, tất nút mạng truy cập chung kênh truyền vật lý Dữ liệu gửi từ nút tất nút cịn lại tiếp nhận, cần địa đích liệu để nút vào kiểm tra liệu xem có phải gửi đến hay khơng Kiểu kết nối quảng bá có số dạng chính: bus vịng trịn

Topo mạng – Bus Topo mạng – Ring Vệ tinh

Hình 4.3 Các mạng có cấu trúc quảng bá b) Giao thức mạng (Network protocol)

dụng cao quy tắc nhiều phức tạp Tập hợp tất quy tắc, quy ước gọi giao thức (protocol) mạng Các thành phần giao thức bao gồm:

- Cú pháp: Định dạng liệu, phương thức mã hóa mức tín hiệu

- Ngữ nghĩa: Thông tin điều khiển, điều khiển lưu lượng xử lý lỗi 4.1.3 Phân loại mạng máy tính

Có nhiều cách phân loại mạng khác tùy theo yếu tố chọn để làm tiêu phân loại theo khoảng cách địa lý, theo topo kết nối hay kiểu truyền thông mà mạng sử dụng

Cách 1: Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý

Nếu lấy “khoảng cách địa lý” làm yếu tố mạng phân chia thành mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu

- Mạng cục bộ (LAN: Local Area Network): mạng cài đặt phạm vi tương đối nhỏ (ví dụ quan, công ty, trường học )

- Mạng đô thị (MAN: Metropolitan Area Network): mạng cài đặt phạm vi thành phố, trung tâm kinh tế, phạm vi địa lý hàng trăm km

- Mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network): phạm vi hoạt động mạng vượt qua biên giới quốc gia, khu vực

- Mạng toàn cầu (VAN: Vast Area Network): phạm vi mạng trải rộng khắp lục địa

Khoảng cách địa lý có tính chất tương đối, đặc biệt thời đại ngày Những tiến phát triển công nghệ truyền dẫn quản lý mạng khiến ranh giới khoảng cách địa lý mạng trở nên mờ nhạt Hiện tại, phân loại mạng theo khoảng cách địa lý người ta thường đồng loại mạng thành loại sau:

- WAN mạng lớn diện rộng, hệ thống mạng truyền thơng trao đổi liệu phạm vi rộng lớn quốc gia hay quốc tế

- LAN mạng cục bố trí phạm vi hẹp quan, bộ, ngành Một số mạng LAN nối lại với để tạo thành mạng LAN lớn

Cách 2: Phân loại mạng theo mối quan hệ máy mạng

- Mạng bình đẳng (peer-to-peer, gọi mạng ngang hàng): Các máy có quan hệ ngang hàng, máy yêu cầu máy khác phục vụ

4.2 INTERNET

4.2.1 Một số khái niệm a) Internet

Internet hệ thống thơng tin tồn cầu gồm mạng máy tính liên kết với Hệ thống sử dụng giao thức truyền thông TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) để truyền liệu

Điểm khác với mạng máy tính thơng thường chỗ Internet khơng thuộc sở hữu khơng có mạng điều hành mạng nào, có ủy ban điều phối kĩ thuật (các tổ chức phi lợi nhuận, phi phủ - non profit, non govermental) quản lý việc cấp địa nghiên cứu sách công nghệ Internet

Hệ thống Internet bao gồm hàng ngàn mạng máy tính doanh nghiệp, viện nghiên cứu trường đại học, người dùng cá nhân phủ tồn cầu Chúng cung cấp khối lượng thơng tin dịch vụ khổng lồ Internet, mạng Internet mang lại nhiều tiện ích hữu dụng cho người sử dụng, tiện ích phổ thơng Internet hệ thống World Wide Web (WWW), thư điện tử (email), trị chuyện trực tuyến (chat), máy tìm kiếm (search engine), dịch vụ thương mại chuyển ngân dịch vụ y tế, giáo dục hình thức đào tạo trực tuyến, chữa bệnh từ xa

- Lịch sử Internet

Nguồn gốc Internet ARPANET, dự án Quốc phòng Mỹ khởi đầu năm 1969 thực kết nối mạng Bộ Quốc phòng Mỹ với số sở nghiên cứu khoa học lớn Mỹ Giao thức truyền thơng lúc dùng NCP (Network Control Protocol), đến năm 70, họ giao thức TCP/IP Vincerf (đại học Stanford) Robert Kahn phát triển, đến năm 1983 họ giao thức hồn tồn thay NCP ARPANET

Sau thời gian kế hoạch sử dụng ARPANET không thực mong muốn số lý kỹ thuật trị Do vậy, năm 1986 Hội đồng Khoa học Quốc gia Hoa kỳ (National Science Foundation - NSF) xây dựng mạng NSFNET, mạng riêng hoạt động nhanh nhiều để nối với trung tâm siêu tính tốn (tốc độ đường truyền 1,5 Mb/s thay 560 Kb/s ARPANET) Sự xuất mạng NSFNET thúc đẩy tăng trưởng Internet, xa lộ thơng tin hình thành nhiều trường đại học, viện nghiên cứu tham gia vào cộng đồng Internet Sau tổ chức phủ, giới kinh doanh vào ngày chiếm tỷ trọng đáng kể giới Internet Về mặt địa lý Internet nhanh chóng vượt khỏi nước Mỹ trở thành mạng toàn cầu với vài chục triệu người dùng nay, đến năm 1990 trình chuyển đổi sang Internet hồn tất ARPANET ngừng hoạt động

b) Máy chủ máy khách

Máy chủ (server) máy tính hệ thống máy tính cung cấp tài nguyên dịch vụ cho hệ thống mạng sử dụng Các máy chủ thường có cấu hình mạnh (tốc độ xử lý nhanh, nhớ lưu trữ lớn) máy chuyên dụng Dựa vào chức chia thành loại server sau:

- File Server: phục vụ yêu cầu hệ thống tệp tin mạng - Print Server: phục vụ yêu cầu in ấn mạng

- Application Server: cho phép ứng dụng chạy server trả kết cho client

- Mail Server: cung cấp dịch vụ gửi nhận e-mail - Web Server: cung cấp dịch vụ web

- Database Server: cung cấp dịch vụ lưu trữ, tìm kiếm thơng tin - Communication Server: quản lý kết nối từ xa

Máy khách (client) máy tính/hệ thống máy tính sử dụng tài nguyên dịch vụ cung cấp máy chủ

c) Địa IP tên miền  Địa IP

Để tham gia Internet, thực thể truyền thơng (máy tính thiết bị mạng có hoạt động xử lý – host) cần cấp địa gọi địa IP Nói cách đơn giản: IP địa máy tính tham gia vào mạng nhằm giúp cho máy tính chuyển thơng tin cho cách xác, tránh thất lạc Có thể coi địa IP mạng máy tính giống địa nhà bạn để nhân viên bưu điện đưa thư cho bạn người khác Giao thức tầng mạng giao thức TCP/IP IPv4 (Internet-working protocol verision 4), IPv4 cung cấp truyền thông host-to-host hệ thống Internet, thiết kế tốt, nhiên với phát triển nhanh chóng ứng dụng máy tính, IPv4 tiến tới giới hạn nó, cụ thể với nhu cầu địa IP tăng nhanh, không gian địa 32 bit phiên bị cạn kiệt Phiên IPv6 phiên Internet Nó xây dựng sở giao thức IPv4 nhằm tận dụng ưu điểm khắc phục hạn chế IPv4

Địa IPv4

Địa IP sử dụng IPv4 có độ dài byte (32 bit), byte tách biệt dấu chấm (.) để dễ đọc địa chỉ, theo giá trị byte viết thành số thập phân (một byte có giá trị nằm đoạn từ đến 255), ví dụ 192.168.10.1

Class Bit

NetID HostID

Bit ……… 32 Trong đó:

Class bit: Bit nhận dạng lớp để phân biệt địa lớp NetID: Địa mạng

HostID: Địa máy mạng

Địa IP chia thành lớp A, B, C, D, E Sự khác lớp địa khả tổ chức cấu trúc Hiện dùng hết lớp A, lớp B gần hết lớp C; lớp D, E tổ chức Internet để dành cho mục đích khác nên không cấp địa chỉ, nghiên cứu lớp địa đầu

Byte Byte Byte Byte

Class A

Class B

Class C 1

Hình 4.4 Cấu trúc địa IP lớp A-B-C Qua cấu trúc lớp địa IP có nhận xét sau:

- Bit nhận dạng lớp bit đầu tiên: lớp A 0, lớp B 10, lớp C 110 - Lớp A có 127 địa mạng, mạng cho phép đánh địa cho 224 máy - Lớp B có 214 địa mạng, mạng cho phép đánh địa cho 216 máy - Lớp C có 221 địa mạng, mạng cho phép đánh địa cho 28 máy Địa IPv6

Trước tình hình cạn kiệt địa IPv4, có nhiều phương pháp đưa để khắc phục tình trạng NAT (Network Address Translation - biên dịch địa mạng), CIDR (Classless Inter-Domain Routing – lược đồ địa Internet) nguy cạn dần địa chưa khắc phục Việc triển khai phiên - phiên IPv6 với không gian địa lớn có nhiều ưu điểm phiên cũ điều cần thiết Địa IPv6 thiết kế với nhiều ưu điểm như: không gian địa lớn, hỗ trợ tự cấu hình, tích hợp khả xác thực

HostID NetID

HostID NetID

và bảo vệ an ninh, hỗ trợ tốt tính di động, khả mở rộng IPv6 sử dụng 128 bit để đánh địa chỉ, có chiều dài gấp bốn lần địa IPv4, tạo 3,4*1038 tổ hợp địa IP thường biểu diễn hệ hexadecimal (hệ 16)

Địa IPv6 có 128 bit, nên việc nhớ địa khó khăn Do đó, để viết địa IPv6, người ta chia 128 bit thành nhóm, nhóm chiếm bytes, gồm số viết hệ số 16 nhóm ngăn cách dấu hai chấm

Ví dụ: FEDL:8435:7356:EADC:BA98:2010:3280:ABCD

Trường hợp có nhiều số bit đầu nhóm, lược bỏ số Ví dụ với địa 1088:0000:0000:0000:0008:0800:200C:463A, ta viết thay phải viết 0000, viết thay phải viết 0008, viết 800 thay phải viết 0800 Kết địa sau thu gọn:1088:0:0:0:8:800:200C:463A

Trường hợp có nhiều nhóm liên tiếp, nhóm số lại thành dấu hai chấm "::" (chỉ thực lần), địa trên, ta viết lại sau: 1088::8:800:200C:463A

 Tên miền (DNS – Domain Name System)

Mỗi máy tính mạng muốn liên lạc hay trao đổi thông tin, liệu cho cần phải biết rõ địa IP Nếu số lượng máy tính nhiều việc nhớ địa IP khó khăn Chính người ta sử dụng hệ thống đặt tên gọi tên miền (domain name) để đặt tên cho máy tính mạng Đối với người việc nhớ tên máy dù dễ dàng chúng có tính trực quan gợi nhớ địa IP Vì thế, người ta nghĩ cách ánh xạ địa IP thành tên máy tính, dịch vụ đánh tên miền DNS DNS cho phép người sử dụng truy nhập tới máy tính tên thay địa IP

Mỗi tên miền gồm nhiều trường phân cách dấu chấm Theo quy ước tên miền đặt theo phân lớp mà trường trường địa lý (thường theo cách viết tắt tên nước) Ví dụ Việt Nam, th Thái Lan, fr Pháp, jp Nhật Các tên miền khơng có lớp địa lý ngầm hiểu Mỹ

Trường thứ hai thường lớp lĩnh vực hoạt động: Tên miền Mô tả

.com Các tổ chức, công ty thương mại org Các tổ chức phi lợi nhuận net Các trung tâm hỗ trợ mạng edu Các tổ chức giáo dục

.gov Các tổ chức thuộc phủ mil Các tổ chức quân

Ví dụ: Máy chủ Học viện Nơng nghiệp Việt Nam có tên miền vnua.edu.vn, có địa IP 220.221.107.132 Máy chủ Đại học Bách khoa Hà Nội có tên miền hust.edu.vn có địa IP 202.191.56.197

c) Trang web website

Trang web (web page): tài liệu HTML, lưu trữ nội dung định dạng văn bản, hình ảnh, âm theo định dạng HTML (Hypertext Markup Language, ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản)

Website: tập hợp trang web liên kết với quản lý cá nhân hay tổ chức đó, ví dụ website Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Về kích thước: website có kích thước lớn, gồm hàng trăm trang đó, ví dụ website Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Về nội dung: website chứa nhiều thơng tin dành cho nhiều người, cho nhiều mục đích nhu cầu khác Tuy nhiên, trang web phục vụ cho mục đích nhu cầu cụ thể

4.2.2 Kết nối Internet

Để kết nối Internet ta cần:

- Máy tính có Modem (Dial-up, ADSL) card mạng

- Có thuê bao kết nối với Internet: qua mạng, qua đường điện thoại, đường thuê riêng bưu điện Thông thường kết nối qua điện thoại qua ADSL

- Có tài khoản Internet mạng hay nhà cung cấp dịch vụ Internet (Internet Service Provider, ISP), ví dụ VNPT, FPT, Viettel

- Có phần mềm Internet thơng dụng Web browser để xem trang web, ví dụ: IE, FireFox, Chrome, phần mềm để xem thư hay chat Outlook, Messenger

4.3 MỘT SỐ DỊCH VỤ CƠ BẢN CỦA INTERNET 4.3.1 WWW (World Wide Web)

Đây khái niệm mà người dùng Internet quan tâm nhiều nay, từ viết tắt WWW hay gọi ngắn gọn Web Web công cụ, hay dịch vụ Internet Web tạo năm 1989 Sir Tim Berners-Lee, làm việc CERN – Thụy Sỹ, hệ thống trang văn liên kết với thông qua Internet

Khác với dịch vụ trước Internet, Web chứa thơng tin bao gồm văn bản, hình ảnh, âm chí video kết hợp với Web cho phép bạn truy cập vào ngõ ngách Internet, điểm chứa sở liệu gọi Website Nhờ có Web, nên dù chuyên gia, bạn sử dụng Internet

browser để xem thông tin máy chủ WWW Tại máy chủ phải có phần mềm Web server, phần mềm thực nhận yêu cầu từ Web browser gửi lên thực yêu cầu

4.3.2 Tìm kiếm

Tìm kiếm thơng tin hoạt động phổ biến người sử dụng Internet So với thông tin lưu trữ phương tiện khác, việc truy cập tìm kiếm thơng tin lưu trữ Internet dễ dàng Ngồi ra, kết tìm kiếm đạt nhiều hơn, điểm mạnh điểm yếu Internet có q nhiều kết tìm kiếm, ta phải tốn thời gian để lọc lại thông tin phù hợp

Trên Internet có nhiều trang Web cung cấp cơng cụ tìm kiếm (search engine) Mỗi cơng cụ tìm kiếm có điểm mạnh điểm yếu riêng, đó, tìm thơng tin ta nên bắt đầu cơng cụ quen thuộc Nếu kết tìm kiếm chưa tốt, ta thực lại việc tìm kiếm với cơng cụ tìm kiếm khác

Có nhiều website thiết kế chun để tìm kiếm thơng tin Internet, kể đến số trang tiếng sau:

http://www.google.com http://www.yahoo.com http://www.altavista.com http://www.msn.com http://www.hotbot.com http://www.lycos.com

Để sử dụng, bạn gõ địa trang tìm kiếm vào address trình duyệt nhấn Enter (tương tự bạn vào trang web thơng tin)

Tìm kiếm với http://www.google.com.vn

Trang tìm kiếm google sử dụng phổ biến, hỗ trợ tính tìm kiếm tốt lựa chọn giao diện theo nhiều ngôn ngữ nhiều quốc gia Để thực tìm kiếm với trang google thực hiện: mở trình duyệt web, nhập địa http://www.google.com.vn

Hình 4.5 Giao diện cửa sổ trang web Google

Các phép tốn điều kiện tìm kiếm

Nhiều người cho sử dụng cơng cụ tìm kiếm (google, yahoo ), trang tìm kiếm tự động tìm tất trang web hiển thị tất thơng tin mà bạn cần tìm, điều khơng Ở máy tìm kiếm (các trang có chức tìm kiếm) tìm kiếm danh sách website mà chúng lưu trữ, website máy tìm trước website đăng ký với máy tìm kiếm Do vậy, kết mà bạn tìm trang web tìm kiếm khác khác

- Khơng nên tìm kiếm theo từ đơn: thường bạn nên sử dụng hai từ nhiều hơn, hay cụm từ ngắn Những từ bạn chọn làm từ khóa phải từ liên quan trực tiếp tới vấn đề bạn cần tìm

Ví dụ: Nếu bạn muốn tìm kiếm giảng mơn Tin học đại cương cụm từ bạn cần gõ “bài giảng tin học đại cương”

Hình 4.6 Cửa sổ kết tìm kiếm: giảng tin học đại cương - Sử dụng dấu + “” để thu hẹp phạm vi tìm kiếm

Nhìn vào hình 4.6 thấy máy tìm tất trang có cụm “bài giảng tin học đại cương” có số từ cụm từ “tin học đại cương”, “bài giảng” Như kết mà hồn tồn khơng mong đợi máy tìm kiếm khơng tự nhận biết sáu từ bạn gõ vào từ khóa

Để máy tìm kiếm tìm xác cụm từ mong muốn, đặt cụm từ cặp dấu ngoặc kép (ở ví dụ là: “bài giảng tin học đại cương”) Ngoài ra, để kết hợp từ khóa, sử dụng dấu + để tìm kiếm, cho nội dung trang tìm vừa có từ khóa này, vừa có từ khóa

Hình 4.7 Cửa sổ kết tìm kiếm “tin học đại cương”-“bài giảng”

Tìm kiếm nâng cao Google: Để thu hẹp kết web cho tìm kiếm phức tạp cách sử dụng trang Tìm kiếm nâng cao Ví dụ: muốn biết tình hình dịch sởi diễn Hà Nội 24 qua Hoặc tìm hình ảnh đen trắng New York

Thực tìm kiếm nâng cao với Google (hình 4.8) - Truy nhập vào trang Tìm kiếm nâng cao cách

- Truy cập trực tiếp vào www.google.com/advanced_search

- Nhấp vào biểu tượng bánh góc bên phải trang kết tìm kiếm > Tìm kiếm nâng cao

- Nhập cụm từ tìm kiếm bạn vào phần "Tìm trang có"

- Chọn lọc mà bạn muốn sử dụng phần "Sau đó, thu hẹp kết bạn bằng" Bạn sử dụng nhiều lọc (những lọc hộp tìm kiếm sử dụng tốn tử tìm kiếm)

- Nhấp vào Tìm kiếm nâng cao Bộ lọc sử dụng:

- Ngơn ngữ;

- Vùng;

- Ngày cập nhật lần cuối;

- Trang web miền;

- Nơi cụm từ tìm kiếm xuất trang; - Tìm kiếm an toàn;

- Cấp độ đọc;

- Loại tệp;

Hình 4.8 Tìm kiếm nâng cao Google

Tìm kiếm hình ảnh

Tại trang chủ google, nhấn chọn mục hình ảnh gõ từ khóa tìm kiếm vào nhập, hình ảnh sau tìm thấy lưu vào máy tính bạn

Hình 4.9 Tìm kiếm hình ảnh với google 4.3.3 Thư điện tử

Thư điện tử (Email) phương tiện liên lạc vô tiện lợi thời đại công nghệ thông tin ngày Sử dụng Email ta trao đổi thơng tin với bạn bè, đồng nghiệp toàn cầu Ưu điểm bật việc sử dụng Email nhanh, rẻ, lúc nơi

Phần giới thiệu số khái niệm sử dụng Email, cách tạo sử dụng Email Muốn sử dụng thư điện tử người dùng phải có máy tính nối kết Internet nối kết vào máy chủ cung cấp dịch vụ Email (Mail Server) Ngoài ra, để gửi nhận Email người sử dụng phải có tài khoản Email danh sách địa Email người nhận

Cấu trúc địa Email

Địa Email (Email Address) định danh Internet cho phép người sử dụng Internet nhận biết xác người cần liên hệ, giao dịch, trao đổi thông tin lệnh gửi thông điệp, tài liệu, hình ảnh (Email message) tới định danh

Cấu trúc địa Email: <Tên tài khoản>@<Tên miền>

- Tên miền: Tên máy tính làm Server lưu quản lý địa Email

- Tên tài khoản: Tên đăng ký, để phân biệt với địa Email khác có tên miền

Cấu trúc Email

From: Phạm Quang Dũng <pqdung.hau1@gmail.com>

To: Thang Tran <tranhuythang@gmail.com>

Cc:

Ngo Cong Thang <ncthang@hua.edu.vn>, Hoang Thi Ha <htha@hua.edu.vn>, ptvan <ptvan@hua.edu.vn>, phan thi thu hong <ptthong@hua.edu.vn>, Hoang Nguyen <startnewday85@gmail.com>

Date: 14/06/2013 09:57 AM

Subject: Mẫu viết giảng tin đại cương chung cho môn

Tôi xin gửi thầy cô template để sau viết giảng THĐC chung cho BM

PQDung

[2] File: Baigiang THDC.pptx

Size: 105k

Content Type:application/vnd.openxmlformats

-officedocument.presentationml.presentation

Webmail

Webmail hệ thống cung cấp dịch vụ Email (nhận, gửi, lọc Email) thơng qua website mạng Internet Thông thường, hệ thống cung cấp địa Email miễn phí Để gửi nhận Email, người sử dụng Internet có cách dùng trình duyệt Web truy cập vào địa Website nhà cung cấp dịch vụ, sử dụng tài khoản cung cấp để kiểm tra Email sử dụng dịch vụ Email thông thường khác Ví dụ nhà cung cấp dịch vụ Email: mail.vnua.edu.vn; www.hotmail.com; mail.yahoo.com; mail.google.com

Cách tạo sử dụng gmail

Phần giới thiệu với bạn dịch vụ thư điện tử miễn phí tốt phổ biến Google Để sử dụng gmail, người dùng phải đăng kí tài khoản với dịch vụ gmail Từ trình duyệt nhập vào địa https://mail.google.com Từ trang chủ gmail, kích vào “Tạo tài khoản” (hình 4.10)

Ph

ần n

ội

du

ng

Ph

ần ti

êu đ

Hình 4.10 Trang chủ gmail

Hình 4.11 Form điền thơng tin đăng kí tài khoản gmail

Kích vào “Bước tiếp theo” (hình 4.12) để tiếp tục thực đăng kí Tại bước này, người dùng cần nhập số điện thoại cá nhân để xác minh tài khoản

Hình 4.12 Xác minh tài khoản qua điện thoại

Kích vào “Tiếp tục” để tiếp tục thực việc đăng kí Bạn đợi Google gửi lại mã số xác minh tài khoản qua số điện thoại cung cấp bước trước, sau nhập mã xác minh Kết thúc bước bạn hồn tất q trình đăng kí

Hình 4.13 Nhập mã xác minh qua tin nhắn SMS Sử dụng gmail

Gõ địa https://mail.google.com từ trình duyệt web Tại mục đăng nhập: - Nhập tên người dùng (Username)

- Mật (Password) - Kích vào nút Đăng nhập

Hình 4.14 Kết sau đăng nhập

- Chọn Hộp thư đến để xem thư đến

- Chọn Thư gửi để xem thư gửi

- Soạn thảo email

Kích vào nút “Soạn” để soạn thảo email mới, xuất trang soạn thảo Nhập yêu cầu hình 4.15

Kích vào “Gửi” để gửi thư sau hồn thành thao tác soạn thảo

Hình 4.15 Cửa sổ soạn thư 4.3.4 Lưu trữ liệu đám mây

tải xuống (download), đồng hóa (sync) liệu họ từ đâu có Internet, thơng qua nhiều thiết bị có khả kết nối Internet

Với dịch vụ lưu trữ liệu đám mây, ta thấy:

Ưu điểm: Khơng cịn lệ thuộc vào thiết bị lưu trữ vật lý đĩa nhớ, CD truy cập nơi có Internet Giảm thiểu rủi ro mát, hư hỏng liệu xảy sử dụng biện pháp lưu trữ truyền thống, như: sử dụng ổ cứng, ổ cứng di động USB (thuật ngữ dùng để ổ cứng hay nhớ di động, hay gọi tắt ổ USB), hay đĩa CD, DVD

Nhược điểm: Phụ thuộc vào Internet nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đám mây

Có hai đặc điểm quan trọng tạo nên khác biệt lưu trữ liệu đám mây so với loại lưu trữ khác:

- Với loại lưu trữ khác, người dùng hồn tồn biết xác nơi lưu trữ liệu ổ USB hay ổ cứng, đĩa DVD Còn với lưu trữ liệu đám mây người dùng khơng thể biết xác địa thực máy dịch vụ

- Người dùng dịch vụ lưu trữ liệu đám mây đồng hóa (sync) tất liệu nơi đâu có Internet

Hiện có nhiều nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ liệu đám mây với sách giá chế độ bảo mật khác Về giá, phần lớn cung cấp gói miễn phí bên cạnh dịch vụ có phí kèm tăng dung lượng lưu trữ, chương trình truy cập liệu máy tính hay thiết bị cầm tay Về bảo mật, có nhiều dịch vụ khơng đảm bảo (hoặc khơng qui định rõ) chế độ bảo mật thông tin cho người dùng miễn phí Một câu hỏi đặt làm để chọn được dịch vụ lưu trữ liệu đám mây phù hợp? Một số tiêu chí gợi ý sau giúp người dùng dễ dàng việc định lựa chọn mình: Dung lượng cho phép lưu trữ miễn phí (Free Space); dung lượng tối đa cho phép tệp tin tải lên (Max file size); băng thông giới hạn tải lên tải xuống tháng/ngày (Bandwidth limit/month/day); cho phép mã hóa liệu để đảm bảo tính an tồn (Encrypt)…

Một số dịch vụ lưu trữ liệu đám mây điển hình nay:

a) Mediafire

MediaFire trang web chia sẻ liệu miễn phí khơng giới hạn Tất thành viên đăng ký sử dụng đầy đủ chức MediaFire

b) Google Drive

Google Drive dịch vụ lưu trữ trực tuyến Google mắt vào đầu tháng năm 2012, cho phép người dùng dễ dàng tải lên, chia sẻ đồng hóa liệu lên dịch vụ Người dùng sử dụng Google Drive để lưu trữ tất loại tệp, bao gồm tài liệu, trình bày, nhạc, ảnh video Người dùng mở nhiều loại tệp trình duyệt, bao gồm tệp PDF, tệp Microsoft Office, video có độ phân giải cao nhiều loại tệp hình ảnh

Google Drive tự động cập nhật nội dung, người dùng thực chỉnh sửa truy cập phiên từ nơi Google Drive cung cấp nhiều cách để xem, tìm xếp tệp; có tùy chọn tìm kiếm mạnh mẽ - chí khả tìm kiếm văn hình ảnh, giúp người dùng nhanh chóng tìm thấy nội dung tìm kiếm

Google Drive cho phép:

- Lưu trữ miễn phí 15GB nội dung thư, tài liệu, hình ảnh, video - Dung lượng tối đa cho phép tệp tin tải lên 1GB

- Truy cập thứ Google Drive từ nhiều thiết bị khác như: máy tính, điện thoại thơng minh máy tính bảng

- Đồng hóa tệp Khả đồng hóa cài sẵn Google Drive đảm bảo tệp, thư mục tài liệu Google giống tất thiết bị, cần kết nối web

- Ngừng gửi tệp đính kèm qua email Google Drive cho phép người dùng chọn lựa xác người - bạn bè, gia đình, đồng nghiệp - nhận tệp cần chia sẻ

c) SkyDrive

SkyDrive dịch vụ lưu trữ liệu trực tuyến miễn phí Microsoft Ứng dụng có sẵn cho hệ điều hành Windows Mac, Windows Phone iPhone

Về bản, dịch vụ hoạt động tương tự dịch vụ lưu trữ liệu trực tuyến khác Người dùng Windows sau cài đặt ứng dụng vào máy tính cần đăng nhập vào tài khoản Windows Live họ để liên kết máy tính sử dụng với dịch vụ lưu trữ trực tuyến

SkyDrive cho phép:

- Lưu trữ miễn phí 7GB nội dung

- Dung lượng tối đa cho phép tệp tin tải lên 2GB - Tạo thư mục riêng máy tính người dùng

- Đồng hóa hồn tồn tự động tất tệp tin thư mục lưu SkyDrive

- Lưu tệp tin có SkyDrive người dùng thư mục SkyDrive máy tính lưu đám mây

máy tính bật có danh sách máy tính liên kết với tài khoản SkyDrive người dùng giao diện web, sau điền đoạn mã bí mật hệ thống gửi đến tài khoản email người dùng; người dùng có tồn quyền xem tất tệp tin có máy tính vừa chọn giao diện web dịch vụ lưu trữ liệu trực tuyến

d) Dropbox

Dropbox dịch vụ lưu, lưu trữ liệu trực tuyến với khả đồng theo thời gian thực tự động thực lưu Phần mềm chạy tốt Windows, Mac, Linux, đồng thời sử dụng DropBox điện thoại iPhone, Blackberry, Android, iPad

Dropbox cho phép:

- Lưu trữ miễn phí 2GB liệu

- Dung lượng tối đa cho phép tệp tin tải lên 300MB

- Không giới hạn băng thông tải khả làm việc nhiều tảng từ máy tính đến thiết bị di động

- Tự động đồng hóa tệp tin (tất tệp tin lưu trữ vào thư mục My Dropbox máy tính cá nhân tự động đồng hóa với máy tính khác có cài đặt sẵn Dropbox)

- Chia sẻ tệp tin cách dễ dàng Người dùng đặt tệp tin/thư mục muốn chia sẻ vào Dropbox sau đó, gửi e-mail mời người muốn chia sẻ thư mục

- Sao lưu trực tuyến tự động Bất kì tệp tin mà người dùng đặt vào thư mục Dropbox tự động lưu vào máy chủ

- Dropbox cho phép người dùng quay trở lại khứ để khôi phục liệu bị xóa bị thay đổi Dropbox giữ 30 ngày lịch sử lần thay đổi người dùng thực để người dùng hồn tác lại sai lầm chí lấy lại tệp tin bị xóa

CÂU HỎI ƠN TẬP

1: Hãy trình bày khái niệm mạng máy tính, cách phân loại mạng máy tính

2: Dựa theo kĩ thuật truyền tải thông tin có kiểu mơ hình kết nối? Trình bày mơ hình kết nối

3: Thế giao thức mạng máy tính?

4: Mục đích dịch vụ DNS – phân giải tên miền Cấu trúc tên miền? 5: Điều kiện để kết nối Internet gì?

6: Thế mạng Internet? Các dịch vụ Internet gì? 7: Hãy trình bày dịch vụ tìm kiếm Internet

8: Hãy trình bày cấu trúc địa email; cấu trúc email?

9: Thế dịch vụ lưu trữ đám mây? Trình bày ưu nhược điểm dịch vụ này?

tiếng Pháp tiếng Anh thơng tin tính tốn máy tính. đồ họa máy tính, lý thuyết độ phức tạp tính tốn lý thuyết ngơn ngữ lập trình lập trình ngơn ngữ lập trình hệ thống phức tạp tương tác người-máy câu lệnh u ngơn ngữ lập trình liệu tài liệu phần mềm, (http://www.fsf.org/licenses/gpl.html Microsoft hệ điều hành thập niên 1980 thập niên 1990, c Windows 95 QBASIC Windows ME Windows, Việt Nam, tiếng Việt, Vi dấu nhắc dòng lệnh đồ họa Hệ điều hành MS-DOS giao diện đồ hoạ gApple Computer. IBM x86 Intel) Windows NT MIPS) PowerPC DEC Alpha Linus Torvalds 1991, Đại học Helsinki Phần Lan GNU General Public License điện thoại di động tảng phần mềm Research In Motion BlackBerry MIDP WAP Microsoft Exchange Server Lotus Domino P Novell GroupWise, Lotus Notes BlackBerry Enterprise Server. OTASL. hệ điều hành Linux hình cảm ứng điện thoại thông minh máy tính bảng Google mã nguồn mở Giấy phép Apache. Java TV, máy chơi game Microsoft ASCII hệ thập phân K phần mềm ứng dụng byte, đ http://www.google.com http://www.yahoo.com http://www.altavista.com http://www.msn.com http://www.hotbot.com http://www.lycos.com http://www.google.com.vn www.google.com/advanced_search. tốn tử tìm kiếm) Baigiang THDC.pptx https://mail.google.com trang web chia sẻ dữ liệu miễn phí không giới hạn thành viên đăng ký tải lên tệp tin ó dung lượng MB, URL mở nhiều loại tệp