Tài liệu phần cứng máy tính

Tài liệu phần cứng máy tính

Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 1 CHNG 1: THÔNG TIN - X LÝ THÔNG TIN TNG QUAN V H THNG MÁY TÍNH I - THÔNG TIN: 1.1- Khái nim v thông tin, phân lai thông tin: D liu (data) là các s kin không có cu trúc , không có ý ngha rõ ràng, cho đn khi chúng đc t chc theo mt tin trình tính toán nào đó. Thông tin (Information) là mt khái nim tru tng đc th hin qua các thông báo ,các biu hin,… đem li mt nhn thc ch quan cho mt đi tng nhn thông tin. Thông tin là d liu đã đc x lý xong, mang ý ngha rõ ràng. Thông tin cng có th b din đt sai lch , xuyên tc do tác đng c ý hay vô ý ca con ngi hay sinh vt khác. Mt h thng thông tin (Information System) là mt tin trình ghi nhn d liu, x lí và cung cp to nên d liu mi có ý ngha thông tin, liên quan mt phn đn mt t chc, đ tr giúp các hat đng liên quan đn t chc. Nhp Xut 1.2- n v đo thông tin: n v đ đo thông tin gi là Bit. Mt bit tng ng vi mt ch th hoc mt thông báo nào đó v mt s kin có trong hai trng thái có s đo kh nng xut hin đng thi là Tt(Off) / M (On) hay úng (True) / Sai (False) Ví d: Mt mch đèn có hai trng thái là : -Tt (Off) khi mch đin qua công tt là h -M (On) khi mch đin qua công tt là đóng S nh phân s dng sai s hng 0 và 1.Vì kh nng s dng hai s 0 và 1 là nh nhau nên mt ch th gm mt ch s nh phân có th xem nh là cha đn v thông tin nh nht. Bit là vit tt ca Binary digit. Trong tin hc , ngi ta s dng các đn v đo thông tin ln nh sau: D Liu Thông Tin X Lí Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 2 Bng đn v đo thông tin 1.3 Mã hóa thông tin ri rc: Tt c thông tin  dng vn bn (text),ch (character), s (number), ký hiu (symbol), đ ha (graphic), hình nh (image) hoc âm thanh (sound),… đu đc gi là các tín hiu (signals). Tín hiu có th là liên tc hay ri rc. Máy tính tng t (Analog Computer) là máy tính chuyên dng x lý mt s các tín hiu liên tc nh tín hiu đin , âm thanh…Trong khi đó , hu ht các d liu mà chúng ta có đc thng  tín hiu ri rc đ din t các tín hiu liên tc qua các s đo hu hn. Khi đa các tín hiu này vào máy tính, chúng đc mã hóa sang sang các tín hiu s (digital signal) nhm giúp máy tính có th hiu đc thông tin ri rc. Nguyên lý này tp trung các đim ch yu sau: -Tín hiu liên tc có th xem nh mt chui xp x các tín hiu ri rc vi chu kì ly mu nh  mc đ chp nhn đc. -Tín hiu ri rc có th đc đc trng qua các b ký hiu hu hn (ch cái,ch s, du…) gi là phép mã hóa (encode) .Mi phép mã hóa đu có th xây dng trên b kí hiu các ch s, đc bit ch cn b kí hiu gm hai ch s 0 và 1.Ngc li phép mã hóa là phép gii mã hóa (Decode). t Tín hiu tng t Chu k ly mu t Tín hiu s các mu tín hiu s Mt nhóm 8 bit đc gi là mt Byte (B) 1 Kilobyte(KB) = 2 10 B = 1.024 Bytes 1 Megabyet (MB) = 2 20 B = 1.048.576 Bytes 1 Gigabyte (GB) = 2 30 B = 1.073.741.824 Bytes 1 Terabyte (TB) = 2 40 B = 1.099.511.627.776 Bytes 1 Petabyet (PB) = 2 50 B = 1.125.899.906.842.620 Bytes 1 Exabyte (EB) = 2 60 B = 1.152.921.504.606.850.000 Bytes Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 3 Tín hiu ri rc là tín hiu có trc thi gian b ri rc hóa vi chu k ly mu là Ts=1/Fs, vi Fs là tn s ly mu.Ting nói con ngi thng có tn s Fs=10 Khz. Mt s ví d v thông tin ri rc là hình trên phim đc chiu trên màn nh là các nh ri rc xut hin vi tc đ 25 nh/giây .Mt ngi không phân bit s ri rc này nên có cm tng hình nh là liên tc. II – X LÝ THÔNG TIN: 2.1 – S đ tng quát ca mt quá trình x lý thông tin: Mi quá trình s lý thông tin bng máy tính hay bng mt con ngi đu đc thc hin theo mt qui trình sau: D liu (data) đc nhp  đu vào (Input). Máy tính hay con ngi s thc hin quá trình x lý nào đó đ nhn thông tin  đu ra (Output). Quá trình nhp d liu x lý và xut thông tin đu có th đc lu tr. Mô hình tng quát quá trình x lý thông tin 2.2 X lý thông tin bng máy tính đin t: Thông tin là kt qu bao gm nhiu quá trình x lý các d liu và thông tin có th tr thành d liu mi đ theo mt quá trình x lý khác to ra thông tin mi hn theo ý đ ca con ngi. Con ngi có nhiu cách đ có d liu và thông tin. Ngi ta có th lu tr thông tin qua tranh v , giy, sách báo, hình nh trong phim, bng t… Trong thi đi hin nay, khi lng thông tin đn vi ta càng nhiu thì con ngi có th dùng công c h tr cho vic lu tr, chn lc và x lý thông tin gi là máy tính đin t (Computer). Máy tính đin t có th giúp con ngi tit kim nhiu thi gian, công sc và tng đ chính xác cao trong vic t đng hóa mt phn hay toàn phn quá trình x lý d liu hay thông tin. NHP D LIU (INPUT) X LÝ (PROCESSING) XUT D LIU (OUTPUT) LU TR (STRORAGE) Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 4 III – TIN HC: 3.1 – Các lnh vc nghiên cu ca tin hc: Tin hc (Informatics) đc đnh ngha là ngành khoa hc nghiên cu các phng pháp, công ngh và k thut x lý thông tin t đng. Công c ch yu ca tin hc là máy tính đin t và thit b truyn tin khác. Vic nghiêm cu chính ca tin hc nhm vào hai k thut phát trin song song: -K thut phn cng (Hardware engineering): nghiêm cu ch to các linh kin đin t, công ngh vt liu mi,…. h tr cho máy tính và mng máy tính đy mnh kh nng x lý tính toán hc và truyn thông tin. -K thut phn mm (Software engineering): nghiêm cu phát trin các h điu hành, ngôn ng lp trình cho các bài toán khoa hc k thut, mô phng, điu khin t đng, t chc d liu và qun lý h thng thông tin. 3.2 - ng dng ca tin hc: Tin hc hin đang đc ng dng rng rãi trong các ngành ngh khác nhau ca xã hi t khoa hc k thut,y hc, kinh t, công ngh sn xut đn khoa hc xã hi, ngh thut,… nh: -T đng hóa vn phòng - Qun tr kinh doanh -Thng kê - An ninh - Quc phòng - Công ngh thit k - Giáo dc - Y hc – Công ngh in - Nông nghip – Ngh thut, gii trí,v.v… 3.3 – Máy tính đin t và lch s phát trin: Do nhu cu cn tng đ chính xác và gim thi gian tính tóan, con ngi đã quan tâm ch to các công c tính toán t xa: bàn tính tay ca ngi Trung Quc , máy cng c hc ca nhà toán hc Pháp Blaise Pascal (1623 – 1662), máy tính c hc có th cng tr nhân chia ca nhà toán hc c Gootfried Willhelmvon Leibniz (1646 – 1716), máy sai phân đ tính đa thc toán hc, máy phân tích điu khin bng phiu đc l ca Charles Babbage (1792 – 1871) Tuy nhiên, máy tính đin t thc s hình thành vào thp niên 1950 và đn nay trãi qua 5 th h đc phân lai theo s tin b v công ngh đin t và vi đên t cng nh các ci tin v nguyên lý , tính nng và loi hình ca nó. Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 5 * Th h 1 (1950 – 1958): Máy tính đin t s dng các bóng đèn đin t chân không, mch riêng r, vào s liu bng phiu đc l, điu khin bng tay. Máy có kích thc rt ln, tiêu th nng lng nhiu, tc đ tính tóan chm khang 300 – 3.000 phép tính mi giây. Lai máy tính đin hình th h 1 nh EDVAC( M) hay BESM (Liên Xô c) … * Th h 2 (1958 – 1964): Máy tính dùng b x lý bng đèn bán dn, mch in. Máy có chng dch nh Cobol, Fortral và h điu hành đn gin. Kích thc máy còn ln, tc đ tính còn khang 10.000 đn 100.000 phép tính mi giây. in hình nh lai IBM – 1070 (M) hay MINSK (Liên Xô c), … * Th h 3 (1965 – 1974): Máy tính đc gn các b x lý bng vi mch đin t c nh có th có đc tc đ tính khang 100.000 đn 1 triu phép tính mi giây . Máy đã có các h điu hành đa chng trình, nhiu ngi dùng đng thi hoc theo kiu chia thi gian. Kt qu t máy tính có th xut ra trc tip  máy in. in hình nh lai IBM 360 (M) hay EC (Liên Xô c)… * Th h 4 (1974 đn nay): Máy tính có các đa vi mch x lý có tc đ tính đn hàng chc đn hàng t phép tính mi giây. Giai đan này hình thành 2 loi máy tính chính: máy tính cá nhân đ bàn (Personal Computer – PC) hoc xách tay (Laptop hoc Notebook computer) và các lai máy tính chuyên nghip thc hin đa chng trình, đa x lý,…hình thành các h thng máy tính (Computer Network), Internet và các ng dng phong phú đa phng tin. * Th h 5 (1990 – nay): Bt đu có các nghiên cu to ra các máy tính mô phng các hat đng ca não b và hành vi con ngi, có trí khôn nhân to vi kh nng t suy din phát trin các tình hung nhn đc và nhng h qun lý kin thc c s đ gii quyt các bài toán đa dng. 3.4 X lý thông tin bng máy tính đin t: Trong cuc sng con ngi luôn phi x lý thông tin, nhng thông tin ngày mt nhiu và phc tp và có nhng vn đ bn thân con ngi không gii quyt đc mà phi nh đn phng tin máy móc .Máy tính đin t không bin đi nng lng, không trc tip giúp con ngi chinh phc khong cách mà nó giúp con ngi x lý thông tin cc k nhanh chóng, chính xác vi khi lng ln. Máy tính đin t tht s giúp con ngi nhân lên gp bi nng lc trí tu. Có th nói s ra đi ca máy tính đin t là mt cuc cách mng v c gii hóa trí óc. Máy tính đin t (gi tt là máy tính ): Là mt h thng các thit b đin t có các kh nng: Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 6 011 - T chc và lu tr thông tin vi khi lng ln - X lý d liu vi tc đ nhanh, chính xác t đng. Thông tin - sn phm ca máy tính là hàng hóa , là nhu cu, là điu kin cc k quan trng đn phát trin nn kinh t, vn hóa và xã hi, quân s và các ngành khoa hc k thut khác… 3.5 Nguyên lý Von Neumann: 3.5.1 Máy Turing: Nm 1936, Turing đã đa ra mô hình lý thuyt đn gin v mt thit b tính toán mà ngày nay ngi ta gi là máy Turing. Theo Turing thì mô hình ca ông ta có th tính đc mi hàm đc xem là tính đc .Nói cách khác, mi quá trình tính toán có th thc hin đc thì đu có th lp trình đc trên máy Turing. Ngày nay gi thuyt này đã đc chp nhn ph bin và máy Turing là c s cho lý thuyt tính toán hin đi. Turing không xây dng các máy tính thc t mà ch nêu lên cách to ra máy trên giy t. Mc đ ích ca ông là nghiên cu sâu v lun lý hình thc ,và Automata (máy) ca ông là phng thc mô t cho cách bao quát vn đ c bn. Khái nim Automat chính là khái nim v mt máy đc xây dng theo quan đim toán hc. Máy tính này có mt s trng thái hu hn và có kh nng t chuyn trng thái ca mình khi có tác đng thích hp t bên ngoài. Ngay nay lý thuyt Automat là mt môn hc c s trong chng trình đào to k s tin hc. Moving CPU Read/Write device 1 0 1 1 1 0 1 Memory tape Máy Turing có hai thành phn ch cht : b nh và b x lý. B nh là bng M vi chiu dài vô hn , đc chia thành các ô. Mi ô hoc là rng hoc cha mt phn t thuc tp hu hn các ký hiu. B x lý là mt máy tính s có mt s hu hn trng thái bên trong. Nó có mt đu đc-ghi có kh nng đc ni dung ca mi ô trên bng, thay đi ni dung đó và chuyn bng đi mt ô sang trái hay phi so vi v trí hin ti. Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 7 Memory Input Output Processor Accumulator Control Unit Arithmetic Logic unit Máy Turing là mt kt qu lun lý ch ra rng có tn ti mt công c vn nng cho phép gii đc tt c các bài tóan có thut toán gii chúng. Tuy nhiên, đ có đc mt máy tính vn nng, cn có thêm các công trình nghiên cu v công ngh ch rõ cách thc xây dng và qui đnh nguyên tc làm vic ca máy này. Các c s khoa hc cho công ngh ch to máy tính đã đc phát trin ti vin nghiên cu nâng cao ca M vào nhng nm 1940 và kt qu ni bt nht là nguyên lý Von Neumann. 3.5.2 – Nguyên lý Von Neumann: Von Neumann, b lôi cun bi nhng ý tng ca Turing, đã nghiên cu trên hai hng: Mt thit b phi phc tp đn đâu đ có th t tái to mình và vn đ t chc các thit b. Vào cui tháng 6 nm 1946, Burks, Goldstine và Von Neumann đã cho xut bn bài báo “Tho lun s b v thit k lun lý cho công c tính tóan đin t” Ni dung c bn ca bài báo này v sau đc coi là nguyên lý Von Neumann, c s ca mi máy tính hin đi ngày nay. Theo nguyên lý Von Neumann, máy tính v mt kin trúc bao gm các b phn ch yu sau: - B nh gm các ô cha c d liu và chng trình. - n v điu khin - n v x lý (s hc và lun lý) - n v nhp xut (vào ra) Von Neumann Machine V mt hat đng, đon v điu khin thc hin vic ly ln lt các lnh ca chng trình t b nh, gii mã lnh đ xác đnh thao tác cn x lý, ly s liu t b nh ra đ x lý, sau đó chuyn kt qu tính toán tr v b nh. n v x lý thc hin các thao tác s hc và lun lý trên d liu. n v vào ra thc hin các giao tip vi con ngi. Hai tính cht ni bt ca máy tính nguyên lý Von Neemann là: Máy thc hin tun t các lnh trong chng trình. B nh đc xem nh kho d liu cha các giá tr tích ly ca quá trình x lý. Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 8 Chng trình cng đc coi là mt loi d liu đc bit và có th bin đi trong quá trình x lý. 3.6 - Các lai máy tính đin t hin nay: 3.6.1 – Máy vi tính (Microcomputer): Máy tính cá nhân (PC – Personal Computer) đc hãng IBM phát trin t nm 1981 nhm phc v cho đi tng làm vic ti vn phòng và gia đình. T đó đn nay , PC mà ngi ta thng gi là máy vi tính ngày càng tr nên ph bin và cn thit cho nhiu lnh vc đi sng .Tc đ phát trin nh vi tính ngày nay mnh hn, nhanh hn trc nhiu. i vi lai máy này, ti mi thi đim ch có mt ngi dùng, tính nng m rng các thit b ngai vi b hn ch .Giá thành thp (t vài trm đn vài ngàn USD) 3.6.2 – Máy tính Mini (Minicomputer): Là lai máy tính dùng đ x lý các h thng s liu ln, thng dùng làm máy ch (Server) trong các trng đi hc hay công ty đa quc gia, ti mi thi đim cho phép hàng ngàn ngi cùng truy cp vào. Giá thành cao (vài ngàn USD) 3.6.3 - Máy Mainframe: Lai máy tính dùng đ x lý các h thng d liu cho mt quc gia hay trên tòan cu. Giá thành cao nht trong các lai máy tính đin t. Tùy theo chc nng, máy tính có th lên đn hàng triu USD Mainframe Microcomputer Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 9 IV - T CHC BÊN TRONG MÁY TÍNH: 4.1 - Phn cng: Cn c vào chc nng lu tr và x lý thông tin, máy tính đc t chc t 3 khi chính nh sau: - Khi nhp, xut - Khi x lý - Khi lu tr S đ khi t chc bên trong máy tính 4.1.1 Khi nhp, xut: Thit b nhp (Input Devices) Là thit b cho phép nhp thông tin t bên ngoài vào máy tính. Thit b nhp chun (standard input device) là bàn phím (Keyboard). Ngoài ra còn có còn có thit b nhp ph khác nh: máy quét (scanner),mouse, camera…. Thit b xut (Output Device) Là thit b cho xut thông tin sau khi đc máy tính x lý. Thit b chun (standard output device) là màn hình (monitor). Ngoài ra còn có các thit b ph nh: máy in B X Lý trung ng CPU Các Thit B Nhp + Bàn Phím + Chut + Máy Quét +…… Các Thit B Xut + Màn Hình + Máy In + Máy V +…… B Nh Ngòai B Nh Trong Thanh Ghi n V iu Khin n V Tính Tóan Mouse Training & Education Network 02 Bis Dinh Tien Hoang Street, Dakao Ward, District 1, HCMC – Tel: (848) 824 4041 – Fax: (848) 824 4041 E-mail: training@athenavn.com – URL: www.athenavn.com Trang 10 (printer), máy v (plotter),…. 4.1.2 -Khi x lý (Central Processing Unit – CPU) u não ca máy tính là b vi x lý , trong đó đn v gi quyn điu khin tt c các thit b khác là CPU (Central Processing Unit - n v  x  l ý trung tâm). B vi x lý là mt chip đin t tích hp có kích thc nh nhng chi phi mi hat đng ca máy tính. 4.1.3 - Khi lu tr Dùng đ lu tr thông tin tm thi hoc lâu dài, có hai lai: khi nh trong và khi nh ngòai : Khi nh trong (RAM, ROM) Là b nh tip cn trc tip vi CPU. ROM (Read Only Memory): Là vi mch nh mà trong đó đc ghi sn chng trình (do nhà sn xut) và d liu nhm gii quyt mt vn đ nào đó. Ni dung ca Rom ch có th đc ra ch không th sa đi bi máy tính. Rom đc tích hp trên các bng mch ca máy tính nh: Mainboard, Card màn hình,card mng ….c đim ca Rom có dung lng nh t 4 KB đn vài MB. Thông tin bên trong Rom vn tn ti khi không đc cung cp đin. Chng trình Rom gi là phn do (Firmware) các chng trình này do nhà sn xut ghi trc khi xut xng. Phn do làm cu ni gia phn cng và phn mm. RAM (Random Access Memory): Là b nh truy cp ngu nhiên dùng đ lu tr thông tin tm thi trong khi máy vn hành, cho phép ghi xóa hay thay đi ni dung. Do phi truy xut tun t, nên tc đ truy cp rt cao. Sc chc ca ram t 0.5 MB đn GB. Ngc li vi Rom, toàn b thông tin trong b nh Ram s b mt khi không cp đin. Khi nh ngòai Là các thit b cho lu tr thông tin lâu dài bao gm các đa mm, đa cng, CD – Rom, DVD – Rom , đa quang, bng t,…. ROM SD RAM