Nhập môn Tin học Đại học Điện lực

• Nhan đề:
• Giáo trình nhập môn tin học

• Tác giả :
• Trường Đại học Điện lực

• Nhà xuất bản :
• Trường Đại học Điện lực

• Từ khóa :
• Tin học văn phòng,Nhập môn,Giáo trình

• Xem tóm tắt | Xem toàn văn

Về trang trước In trang

Trang web này phụ thuộc vào doanh thu từ số lần hiển thị quảng cáo để tồn tại. Vui lòng tắt trình chặn quảng cáo của bạn hoặc tạm dừng tính năng chặn quảng cáo cho trang web này.

Your browser isn’t supported anymore. Update it to get the best YouTube experience and our latest features. Learn more

• 
• 
• 
• 

Remind me later

Tóm tắt nội dung tài liệu

1. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Giáo trình Nhập môn Tin học 3 Giáo trình Tin học đại cương
2. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . LỜI NÓI ĐẦU Nhập môn Tin học là môn học quan trọng trong chương trình giáo dục đại cương. Tại hầu hết các trường Đại học và Cao đ ẳng ở nước ta hiện nay, môn học này là b ắt buộc với sinh viên và nội dung ngày càng được nâng cao cả về lý thuyết và thực hành. Cuốn Nhập môn Tin học này dành cho sinh viên hệ Đại học, Cao đẳng chuyên ngành Tin học và các ngành khác của trường Đại học Điện lực. Giáo trình không chỉ phù hợp cho người mới bắt đầu mà còn phù hợp cho những người cần tham khảo. Cấu trúc của giáo trình gồm các nội dung sau: Chương 1: Các vấn đề cơ bản của Tin học Chương 2: Sử dụng máy tính. Chương 3: Giải thuật Chương 4: Các yếu tố cơ bản của ngôn ngữ Pascal Chương 5: Bước đầu xây dựng ch ương trình Chương 6: Các câu lệnh có cấu trúc Chương 7: Các kiểu dữ liệu có cấu trúc Chương 8: Chương trình con Khi biên soạn, chúng tôi đã tham khảo các giáo trình và tài liệu giảng dạy môn học này của một số trường đại học trong và ngoài nước để giáo trình vừa đạt yêu cầu cao về nội dung vừa thích hợp với đối tượng là sinh viên của trường Đại học Điện lực. Chúng tôi cũng đ ã nhận được sự đóng góp rất quý báu của GS Phạm Văn Ất, PGS Nguyễn Đình Hóa và một số đồng nghiệp khác. Khi viết chúng tôi đ ã hết sức cố gắng để cuốn sách được hoàn chỉnh, song chắc chắn không tránh khỏi sai sót, vì vậy rất mong nhận đ ược sự góp ý của độc giả. Các tác giả 4 Giáo trình Tin học đại cương
3. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU................................ ................................ ................................ ........................... 3 Chương 1:CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA TIN HỌC ................................ ............................... 9 1.1. Thông tin ............................................................................................................................. 9 1.1.1 Thông tin là gì? ................................................................ ................................ .................. 9 1.1.2. Mã hóa thông tin trên máy tính ........................................................................................ 10 1.1.3. Hệ đếm và biểu diễn số trong hệ đếm: ............................................................................. 11 1.2 . Kiến trúc chung hệ thống máy tính [2] ................................................................................. 16 1.2.1. Bộ nhớ ............................................................................................................................ 16 1.2.2 Các thiết bị vào/ra ............................................................................................................ 23 1.2.4. Quá trình thực hiện lệnh ................................ ................................ ................................ .. 27 1.3. Hệ điều hành (HĐH) ......................................................................................................... 31 1.3.1. Khái niệm ........................................................................................................................ 31 1.3.2. Chức năng của hệ điều hành ............................................................................................ 31 1.4. Mạng máy tính (MMT) ................................ ...................................................................... 34 1.4.1. Khái niệm ........................................................................................................................ 34 1.4.2. Phân loại mạng máy tính ................................................................................................. 34 1.5. Internet............................................................................................................................... 36 1.5.1. Internet là gì? .................................................................................................................. 36 1.5.2 Giao thức TCP/IP [2] ......................................................................................................... 37 1.5.3. Các tài nguyên trên Internet ................................ ................................ ............................. 40 1.5.4. Các dịch vụ cơ bản trên Internet ...................................................................................... 40 1.5.5. Hệ thống tên miền: .......................................................................................................... 41 1.5.6. Hệ thống định vị tài nguyên thống nhất URL (Uniform Resource Locator) ...................... 42 1.5.7.Cấu trúc một mạng điển hình có nối với Internet .............................................................. 43 1.6. Một số vấn đề về tội phạm Tin học và đ ạo đức nghề nghiệp[2] ................................ ........... 49 1.6.1 Tin tặc - một loại tội phạm kỹ thuật .................................................................................. 49 1.6.2. Các tội phạm lạm dụng Internet vì những mục đích xấu................................................... 52 1.6.3. Sở hữu trí tuệ và b ản quyền ................................ ................................ ............................. 52 1.6.4. Lu ật liên quan đ ến tội phạm tin học của Việt Nam........................................................... 53 Chương 2 :SỬ DỤNG MÁY TÍNH [2] ..................................................................................... 56 2.1. Hệ điều hành WINDOWS XP ............................................................................................ 56 2.1.1. Bắt đầu Windows XP ................................ ...................................................................... 56 2.1.2. Một số khái niệm cơ bản trong Windows XP ................................................................... 57 2.1.3 Một số khái niệm cơ bản trên màn hình Windows XP....................................................... 59 2.1.4 Thanh tác vụ của Windows XP ................................ ................................ ......................... 66 2.1.5 Thanh gọi chương trình nhanh (Quick Launch Bar) .......................................................... 66 2.1.6 Khay hệ thống (System Tray) ........................................................................................... 67 5 Giáo trình Tin học đại cương
4. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . 2.1.7 Sử dụng “Windows Explorer” …………………………………………………………… 64 2.1.8 Sử dụng các dòng lệnh trong Windows (giống như DOS) ................................................. 68 2.2 Hệ điều hành LINUX .......................................................................................................... 72 2.2.1 Giới thiệu về HĐH Linux ................................................................................................. 72 2.2.2 Linux - xu thế, giải pháp mới cho các hệ thống thông tin .................................................. 72 2.2.3 Một số khái niệm cơ bản trong Linux ............................................................................... 73 2.2.4 Môi trường đồ họa............................................................................................................ 75 Chương 3:THUẬT GIẢI ........................................................................................................ 79 3.1. Khái niệm .......................................................................................................................... 79 3.2 Các đặc trưng của thuật giải ................................................................................................ 79 3.3 Các phương pháp biểu diễn thuật giải .................................................................................. 80 3.3.1 Ngôn ngữ tự nhiên............................................................................................................ 80 3.3.2 Lưu đồ - sơ đồ khối .......................................................................................................... 80 3.3.3. Mã giả ................................ ................................ ................................ ............................. 82 BÀI TẬP CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 84 Chương 4 :CÁC YẾU TỐ CƠ SỞ CỦA NGÔN NGỮ PASCAL ................................ ........... 85 4.1. Giới thiệu ngôn ngữ PASCAL ........................................................................................... 85 4.2. Các thành phần cơ b ản của ngôn ngữ PASCAL ................................ ................................ .. 86 4.2.1 Bộ ký tự cơ b ản ................................................................ ................................ ................ 86 4.2.2 Từ khóa ( key word ) ........................................................................................................ 86 4.2.3 Tên (identifier) ................................................................................................................. 86 4.2.4. Các dấu đặc biệt .............................................................................................................. 87 4.3. Các kiểu dữ liệu đ ơn giản ................................................................................................... 87 4.3.1 Khái niệm................................ ................................ ................................ ......................... 87 4.3.2. Phân loại các kiểu dữ liệu trong Turbo Pascal ................................ ................................ .. 88 4.3.3 Kiểu số nguyên................................................................................................................. 89 4.3.4 Kiểu số thực ..................................................................................................................... 90 4.3.5 Kiểu ký tự (CHAR) .......................................................................................................... 92 4.3.6 Kiểu LÔGIC (BOOLEAN) ............................................................................................... 94 4.3.7. Một số kiểu dữ liệu đ ơn giản do người lập trình định nghĩa ............................................. 95 4.4. Hằng, biến và biểu thức ................................ ...................................................................... 98 4.4.1 Khái niệm về biến và hằng ............................................................................................... 98 4.4.2 Khai báo biến ................................................................................................................... 98 4.4.3 Khai báo hằng .................................................................................................................. 98 4.4.4 Biểu thức.......................................................................................................................... 99 Chương 5 :BƯỚC ĐẦU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ................................................... 101 5.1. Cấu trúc chung một chương trình Pascal .......................................................................... 101 6 Giáo trình Tin học đại cương
5. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . 5.1.1 Chương trình Pascal ....................................................................................................... 101 5.1.2. Phần tiêu đ ề chương trình .............................................................................................. 101 5.1.3. Phần khai báo ................................................................................................................ 102 5.1.4. Phần thân chương trình.................................................................................................. 103 5.2. Câu lệnh trong chương trình Pascal ................................ ................................ .................. 104 5.2.1 Phân loại câu lệnh .......................................................................................................... 104 5.2.2. Lệnh gán ................................ ................................ ................................ ....................... 104 5.3. Các lệnh nhập, xuất dữ liệu .............................................................................................. 106 5.3.1 Lệnh xuất (in) dữ liệu ra màn hình ................................ ................................ .................. 106 5.3.2 Lệnh nhập dữ liệu từ b àn phím ................................ ................................ ....................... 111 BÀI TẬP CHƯƠNG 5 ............................................................................................................ 115 Chương 6 :CÁC CÂU LỆNH CÓ CẤU TRÚC .................................................................... 117 6.1. Câu lệnh ghép (khối lệnh) ................................ ................................ ................................ 117 6.2. Các câu lệnh rẽ nhánh và lựa chọn ................................................................................... 117 6.2.1. Lệnh rẽ nhánh IF ........................................................................................................... 117 6.2.2 Câu lệnh lựa chọn CASE ................................ ................................ ................................ 119 6.3. Câu lệnh lặp xác định FOR............................................................................................... 124 6.3.1. Ý nghĩa: ........................................................................................................................ 124 6.3.2 Câu lệnh FOR tiến (Dạng 1) ................................ ................................ ........................... 124 6.3.3 Câu lệnh FOR lùi (Dạng 2)............................................................................................ 125 6.4. Câu lệnh lặp không xác định WHILE và REPEAT ................................ ........................... 127 6.4.1 Ý nghĩa .......................................................................................................................... 127 6.4.2 Câu lệnh lặp không xác đinh kiểm tra điều kiện sau REPEAT ........................................ 127 6.4.3 Câu lệnh lặp không xác đinh kiểm tra điều kiện trước WHILE ....................................... 131 6.4.4. Một số câu lệnh kết thúc sơm vòng lặp hoặc chương trình ............................................. 134 BÀI TẬP CHƯƠNG 6 ............................................................................................................ 137 Chương 7 :DỮ LIỆU CÓ CẤU TRÚC................................ ................................ .................. 139 7.1. Kiểu mảng........................................................................................................................ 139 7.1.1 Khái niệm................................ ................................ ................................ ....................... 139 7.1.2 Khai báo mảng một chiều ............................................................................................... 139 7.1.3. Khai báo mảng hai chiều ............................................................................................... 140 7.1.4. Các phép toán trên mảng ............................................................................................... 141 7.1.5. Nhập và in d ữ liệu của mảng ......................................................................................... 142 7.1.6 Một số bài toán cơ bản về mảng ..................................................................................... 144 7.1.7. Một số ví dụ khác .......................................................................................................... 147 7.2. Kiểu chuỗi (xâu) ký tự...................................................................................................... 149 7.2.1 Khái niệm................................ ................................ ................................ ....................... 149 7.2.2. Khai báo xâu ký tự ........................................................................................................ 149 7 Giáo trình Tin học đại cương
6. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . 7.2.3. Viết ra và đọc vào một xâu ký tự ................................................................................... 150 7.2.4. Các phép toán trên xâu .................................................................................................. 151 7.2.5 Truy nhập vào từng phần tử của xâu ............................................................................... 152 7.2.6 Các hàm xử lý xâu ký tự ................................................................................................. 153 7.2.7 Các thủ tục liên quan đến xâu ......................................................................................... 153 7.2.8 Các ví dụ về xâu ................................ ............................................................................. 155 7.3. Kiểu bản ghi (Record) ................................................................ ................................ ..... 157 7.3.1. Khái niệm ...................................................................................................................... 157 7.3.2 Khai báo kiểu bản ghi ................................................................ ................................ ..... 157 7.3.3 Sử dụng bản ghi ................................ ............................................................................. 158 7.3.4 Câu lệnh WITH ................................................................ ................................ .............. 160 7.3.5 Mảng các bản ghi ........................................................................................................... 161 7.3.6 Ví dụ về bản ghi ................................ ............................................................................. 163 7.4. Kiểu tập hợp (Set of) ........................................................................................................ 166 7.4.1. Khái niệm ...................................................................................................................... 166 7.4.2. Cú pháp ......................................................................................................................... 167 7.4.3. Một số tính chất ................................ ............................................................................. 167 7.4.4. Các phép toán trên tập hợp ............................................................................................ 167 7.4.5. Viết và đọc dữ liệu kiểu tập hợp .................................................................................... 168 7.5. Kiểu tệp (FILE) ................................................................................................................ 170 7.5.1. Khái niệm ...................................................................................................................... 170 7.5.2. Cấu trúc và phân lo ại tệp ............................................................................................... 171 7.5.3. Tệp định kiểu ................................................................................................................ 172 7.5.4. Tệp truy cập tuần tự....................................................................................................... 172 7.5.5. Mở tệp mới để ghi d ữ liệu ............................................................................................. 173 7.5.6. Mở tệp đã tồn tại để đọc dữ liệu..................................................................................... 174 7.5.7. Tệp truy cập trực tiếp ................................ .................................................................... 177 7.5.8. Các thao tác khác với tệp ............................................................................................... 179 7.5.9. Tệp văn bản ................................................................................................................... 185 BÀI TẬP CHƯƠNG 7 ............................................................................................................ 195 Chương 8 :CHƯƠNG TRÌNH CON ..................................................................................... 199 8.1. Các khái niệm ................................ ................................ ................................ .................. 199 8.1.1. Khái niệm về chương trình con ...................................................................................... 199 8.1.2. Một số khái niệm ........................................................................................................... 199 8.1.3. Sử dụng chương trình con.............................................................................................. 200 8.2. Thủ tục và hàm ................................................................................................................ 202 8.2.1. Thủ tục (procedure) ....................................................................................................... 202 8.2.2. Hàm (function) ................................................................ ................................ .............. 203 8.3. Biến to àn cục và biến địa phương ..................................................................................... 204 8 Giáo trình Tin học đại cương
7. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . 8.4. Truyền tham số cho chương trình con............................................................................... 207 8.4.1. Vai trò của tham số ........................................................................................................ 207 8.4.2. Truyền theo tham trị ...................................................................................................... 207 8.4.3. Truyền theo tham biến ................................................................................................... 208 8.5. Tính đ ệ qui của chương trình con ..................................................................................... 210 8.5.1. Khái niệm về đệ qui....................................................................................................... 210 8.5.2. Cách dùng đệ qui........................................................................................................... 211 BÀI TẬP CHƯƠNG 8 ........................................................................................................... 216 PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 218 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................ .................................................................... 221 Chương 1 CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA TIN HỌC 1.1. Thông tin 1.1.1 Thông tin là gì? Khái niệm thông tin (information) được sử dụng thường ngày. Con người có nhu cầu đọc báo, nghe đài, xem phim, video, đi tham quan, du lịch, tham khảo ý kiến người khác, ... để nhận được thêm thông tin mới. Thông tin mang lại cho con người sự hiểu biết, nhận thức tốt hơn về những đối tượng trong đời sống xã hội, trong thiên nhiên, ... giúp cho họ thực hiện hợp lý công việc cần làm để đạt tới mục đích một cách tốt nhất. Khi tiếp nhận được thông tin, con người thư ờng phải xử lý nó để tạo ra những thông tin mới, có ích hơn, từ đó có những phản ứng nhất định. Người tài xế chăm chú quan sát người, xe cộ đi lại trên đường, độ tốt xấu mặt đường, tính năng kỹ thuật cũng như vị trí của chiếc xe để quyết định, cần tăng tốc độ hay hãm phanh, cần bẻ lái sang trái hay sang phải... nhằm đảm bảo an to àn tối đa cho chuyến xe đi. Thông tin có thể được phát sinh, đ ược lưu trữ, đ ược truyền, được tìm kiếm, đ ược sao chép, được xử lý, nhân bản. Thông tin cũng có thể biến dạng, sai lệch hoặc bị phá hủy. Mỗi tế bào sinh dục của những cá thể sinh vật mang thông tin di truyền quyết định những đặc trưng phát triển của cá thể đó. Gặp môi trường không thuận lợi, các thông tin di truyền đó có thể bị biến dạng, sai lệch dẫn đến sự hình thành những cá thể dị dạng. Ngược lại, bằng những tác động tốt của di truyền học chọn giống, ta có thể cấy hoặc làm thay đổi các thông tin di truyền theo hướng có lợi cho con người. Thông tin được thể hiện dưới nhiều dạng thức khác nhau như sóng ánh sáng, sóng âm, điện từ, các ký hiệu viết trên giấy hoặc khắc trên gỗ, trên đá, trên các tấm kim loại ... Về nguyên tắc, bất kỳ cấu trúc vật chất nào ho ặc bất kỳ d òng năng lượng nào cũng có thể mang thông tin. Chúng được gọi là những vật (giá) mang tin. Dữ liệu (data) là biểu diễn của thông tin và được thể hiện bằng các tín hiệu (signal) vật lý. 9 Giáo trình Tin học đại cương
8. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Thông tin chứa đựng ý nghĩa, còn dữ liệu là các d ữ kiện không có cấu trúc và không có ý nghĩa rõ ràng nếu nó không được tổ chức và xử lý. Cùng một thông tin, có thể đ ược biểu diễn bằng những dữ liệu khác nhau. Cùng biểu diễn một đ ơn vị, nhưng trong chữ số thập phân ta cùng ký hiệu 1, còn trong hệ đếm La Mã lại d ùng ký hiệu I. Mỗi dữ liệu lại có thể được thể hiện bằng những ký hiệu vật lý khác nhau. Cũng là gật đầu, đối với nhiều dân tộc trên thế giới thì đó là tín hiệu thể hiện sự đồng tình; nhưng ngược lại, đối với người Hy Lạp, gật đầu để biểu lộ sự bất đồng. Cùng là ký hiệu I nhưng trong tiếng Anh có nghĩa là đại từ nhân xưng ngôi thứ nhất (tôi) còn trong toán học lại là chữ số La Mã có giá trị là 1. Mỗi tín hiệu có thể d ùng đ ể thể hiện các thông tin khác nhau. Chẳng hạn như trong máy tính điện tử (MTĐT), nhóm 8 chữ số 01000001, nếu là số sẽ thể hiện số 65, còn nếu là chữ sẽ là chữ “A”. Như vậy, Thông tin là một khái niệm trừu tượng, tồn tại khách quan, có thể nhớ trong đối tượng, biến đổi trong đối tượng và áp dụng để điều khiển đối tượng. Thông tin làm tăng thêm hiểu biết của con người, là nguồn gốc của nhận thức. Thông tin về một đối tượng chính là một dữ kiện về đối tượng đó, chúng giúp ta nhận biết và hiểu đ ược đối tượng. Dữ liệu (data) là hình thức thể hiện của thông tin trong mục đích lưu trữ và xử lý nhất định. Khái niệm dữ liệu xuất hiện cùng với việc xử lý thông tin bằng máy tính. Vì thế trong nhiều tài liệu người ta định nghĩa dữ liệu là đối tượng xử lý của máy tính. Thông tin luôn mang một ý nghĩa xác định nhưng hình thức thể hiện của thông tin rõ ràng mang tính quy ước. Tri thức (knowledge) có ý nghĩa khái quát hơn thông tin. Những nhận thức thu nhận được từ nhiều thông tin trong một lĩnh vực cụ thể nào đó, có tính hướng mục đích mới trở thành tri thức. Như vậy tri thức là mục đích của nhận thức trên cơ sở tiếp nhận thông tin. Quá trình xử lý thông tin chính là quá trình nhận thức để có tri thức. 1.1.2. Mã hóa thông tin trên máy tính 1.1.2.1. Mã hóa thông tin Thông tin được chia làm hai loại là thông tin liên tục và thông tin không liên tục (thông tin rời rạc). Thông tin liên tục đặc trưng cho các đại lượng mà số lượng các giá trị có thể tiếp nhận được là vô hạn như đ ộ d ài dịch chuyển cơ học, điện áp, …. Còn thông tin rời rạc đặc trưng cho các đại lượng mà số lượng các giá trị có thể kể ra đ ược như số trang sách của một cuốn sách, tên sinh viên trong lớp, địa chỉ của hộ gia đình trên phố, … Thông tin rời rạc có thể biểu diễn thông tin qua các bộ ký hiệu (mã ký tự) mà ta gọi là bảng chữ. Giả sử, ta có tập đối tượng X cần biểu diễn. Để làm điều này, ta chọn một tập hữu hạn A các kí hiệu làm bảng chữ mà mỗi kí hiệu là một chữ. Chúng ta sẽ gọi mỗi dãy hữu hạn các chữ là một từ trên A. Ví dụ nếu A là tập các chữ số thì mỗi từ chính là một số (cho bằng một dãy số). Mã hoá các thông tin rời rạc của một tập trên một bảng chữ A chính là cách gán cho mỗi phần tử x thu ộc X, một từ y trên A. Phép gán mã phải đảm bảo tính chất: mã của hai đối tượng khác nhau phải khác nhau. Tính chất này đảm bảo khi biết mã có thể tìm được đối tượng tương ứ ng. Quá trình gán mã được gọi là phép lập mã. Quá trình ngược được gọi là phép giải mã. Ví d ụ, nếu X là tập các thí sinh, chọn A là tập các chữ số thì mã của một thí sinh có thể lấy là số báo danh của thí sinh đó. Số báo danh phải cho phép chỉ định duy nhất một thí sinh. 10 Giáo trình Tin học đại cương
9. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Dữ liệu là hình thức biểu diễn thông tin với mục đích xử lý thông tin. Vậy mã hoá chính là con đường chuyển từ thông tin thành dữ liệu. Các thông tin dưới dạng số, văn bản, âm thanh, hình ảnh, … đều phải chuyển dưới dạng mã phù hợp để máy tính có thể làm việc được. 1.1.1.2. Mã hóa nhị phân Mã hóa trên b ảng chữ cái ký hiệu được gọi là mã hóa nhị phân. Trong tin học, mã hóa nhị phân được sử dụng rất rộng rãi. Một trong nhiều lý do đó là cấu trúc bên trong máy tính bao gồm rất nhiều các mạch điện phức tạp. Tại mỗi thời điểm, một mạch điện chỉ nhận một trong hai trạng thái hoặc đóng hoặc mở. Thêm vào đó trong hệ nhị phân chỉ gồm hai chữ số 0 và 1 (tương ứng với bit 0 và bit 1), ta có bảng chữ nhị phân. Trong mã hóa nhị phân, mỗi chữ số nhị phân (binary digit) mang một lượng tin nào đó về một trạng thái cần biểu diễn và được xem là một đơn vị thông tin. Ta gọi đ ơn vị đo thông tin đó là bit. Bit là chữ viết tắt của BInary digiT. Trong tin học, người ta thường sử dụng các đơn vị đo thông tin lớn hơn sau: Tên gọi Ký hiệu Giá trị Byte B 8 bit 2 10 B = 1024 Bytes KiloByte KB 2 20 B MegaByte MB 2 30 B GigaByte GB 2 40 B TetraByte TB Bảng 1.1. Bảng đơn vị đo thông tin Như vậy, để có thể biểu diễn được thông tin trong máy tính thì cần biểu diễn các trạng thái hay chính là trạng thái các mạch điện trong máy tính. Người ta đã lựa chọn các bit 0/1 để biểu diễn thông tin trong máy tính. Mỗi một chuỗi bit 0/1 cho biết trạng thái một mạch điện, độ dài của chuỗi bit phụ thuộc vào độ phức tạp của mạch điện, chẳng hạn như sau: Nếu sử dụng 1 bit thì ta biểu diễn đ ược 2 (21) trạng thái là 0 và 1 Nếu sử dụng 2 bit thì ta biểu diễn đ ược 4 (22) trạng thái là 00, 01, 10, 11 Nếu sử dụng 3 bit thì ta biểu diễn đ ược 8 (23) trạng thái là 000, 001, 010, 011 100, 101, 110,111 ….. …….. …….. ….. Nếu sử dụng n bit thì ta biểu diễn được 2 n trạng thái. Ngược lại, bất cứ một tập n trạng thái sẽ chỉ cần d ùng không quá log2n + 1 bit để tạo ra các mã đủ phân biệt n trạng thái. 1.1.3. Hệ đếm và biểu diễn số trong hệ đếm: 1.1.3.1. H ệ đếm Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu và qui tắc sử dụng tập ký hiệu đó để biểu diễn và xác đ ịnh các giá trị các số. Mỗi hệ đếm có một số ký số hữu hạn. Tổng số ký số của mỗi hệ đếm đ ược gọi là cơ số (base hay radix), ký hiệu là b. Trong ngành toán - tin học hiện nay phổ biến 4 hệ đếm như sau: 11 Giáo trình Tin học đại cương
10. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Hệ đếm Ký số và trị tuyệt đối Cơ số Hệ nhị phân 2 0, 1 Hệ bát phân 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Hệ thập phân 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Hệ thập lục phân 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Hệ đếm phổ biến hiện nay là hệ đếm thập phân. 1.1.3.2. Biểu diễn số trong các hệ đếm * Hệ đếm thập phân (decimal system) Hệ đếm thập phân hay hệ đếm cơ số 10 là một trong những phát minh của người Ả rập cổ, bao gồm 10 ký số theo ký hiệu sau: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Qui tắc tính giá trị của hệ đếm này là mỗi đ ơn vị ở một hàng bất kỳ có giá trị bằng 10 đơn vị của hàng kế cận bên phải. Ở đây b = 10. Bất kỳ số nguyên dương trong hệ thập phân có thể thể hiện như là một tổng các chuỗi các ký số thập p hân nhân cho 10 lũy thừa, trong đó số mũ lũy thừa được tăng thêm 1 đơn vị kể từ số mũ lũy thừa phía bên phải nó. Số mũ lũy thừa của hàng đơn vị trong hệ thập phân là 0. Ví d ụ 1.1: Số 2105 có thể đ ược thể hiện như sau: = 2 x 103 + 1 x 102 + 6 x 101 + 5 x 10 0 2165 = 2 x 1000 + 1 x 100 + 6 x 10 + 5 x 1 Thể hiện như trên gọi là ký hiệu mở rộng của số nguyên vì: 2165 = 2000+100 +60+5 Như vậy, trong số 2165: ký số 5 trong số nguyên đ ại diện cho giá trị 5 đơn vị (1s), ký số 6 đại diện cho giá trị 6 chục (10 s), ký số 1 đại diện cho giá trị 1 trăm (100s) và ký số 2 đại diện cho giá trị 2 nghìn (1000s). Nghĩa là, số lũy thừa của 10 tăng dần 1 đơn vị từ trái sang phải tương ứng với vị trí ký hiệu số, 10 0 = 1 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 10 4 = 10000 ... Mỗi ký số ở thứ tự khác nhau trong số sẽ có giá trị khác nhau, ta gọi là giá tr ị vị trí (place value). Phần phân số trong hệ thập phân sau dấu chấm phân cách (theo qui ước của Mỹ) thể hiện trong ký hiệu mở rộng bởi 10 lũy thừa âm tính từ phải sang trái kể từ dấu chấm phân cách: Ví d ụ 1.2: 2165.37 = 2 x 103 + 1 x 10 2 + 6 x 101 + 5 x 100 + 3 x 10-1+ 7 x 10-2 1 1 = 2 x 1000 + 1 x 100 + 6 x 10 + 5 x 1 +3 x +7x 10 100 3 7 = 2000 + 100 + 60 + 5 + + 10 100 Tổng quát, hệ đếm cơ số b (b≥2, b là số nguyên dương) mang tính chất sau · Có b ký số để thể hiện giá trị số. Ký số nhỏ nhất là 0 và lớn nhất là b -1. · Giá trị vị trí thứ n trong một số của hệ đếm bằng cơ số b lũy thừa n : b Số N(b) trong hệ đếm cơ số (b) thể hiện : 12 Giáo trình Tin học đại cương
11. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . N(b)= ana n-1an-2 ...a 1a0a -1a -2 ...a-m trong đó, số N(b) có n+1 ký số ở phần nguyên và m ký số ở phần thập phân, sẽ có giá trị là : N(b)= an x bn + an-1x bn-1 + an-2x bn-2 ...a1 x b 1 + a0 x b 0 + a-1 x b -1 + a-2 x b-2 ...a-m x b-m n i a b Hay: N(b)= i im * Hệ đếm nhị phân (binary number system) Với b=2, chúng ta có hệ đếm nhị phân. Ðây là hệ đếm đơn giản nhất với 2 chữ số là 0 và 1. Mỗi chữ số nhị phân gọi là BIT (viết tắt từ chữ BInary digiT). Hệ nhị phân tương ứ ng với 2 trạng thái của các linh kiện điện tử trong máy tính chỉ có: đóng (có điện hay có dòng đ iện đi qua) ký hiệu là 1 và tắt (không có điện hay không có dòng đ iện đi qua) ký hiệu là 0. Vì hệ nhị phân chỉ có 2 trị số là 0 và 1, nên khi muốn diễn tả một số lớn hơn, ho ặc các ký tự phức tạp hơn thì cần kết hợp nhiều bit với nhau. Ta có thể chuyển đổi hệ nhị phân theo hệ thập phân quen thuộc. Ví d ụ 1.3: Số 1110101 (2) sẽ tương đương với giá trị thập phân là: 117 Số nhị phân 1 1 1 0 1 0 1 Vị trí 6 5 4 3 2 1 0 26 25 24 23 22 21 20 Trị vị trí Hệ 10 là 64 32 16 8 4 2 1 Như vậy: 1110101(2) = 1 x64 + 1x32 + 1x 16 + 0x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 = 117 (10) * H ệ đếm bát phân (Octal Number System) Với b=8 =23, ta được hệ đếm bát phân, là hệ đếm gồm tập hợp các ký số: 0 , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Nếu trong hệ nhị phân, trị vị trí là lũy thừa của 2 thì trong hệ bát phân, trị vị trí là lũy thừa của 8. Ví d ụ 1.4: 165 (8) = 1 x8 2 + 6x81 + 5x80 = 117 (10) * H ệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system) Hệ đếm thập lục phân là hệ cơ số b = 16 =2 4, tương đương với tập 4 chữ số nhị phân (4 bit). Khi thể hiện ở dạng hexa-decimal, ta có 16 ký tự gồm 10 chữ số từ 0 đến 9, và 6 chữ in A, B, C, D, E, F đ ể biểu diễn các giá trị số tương ứng là 10, 11, 12, 13, 14, 15. Với hệ thập lục phân, trị vị trí là lũy thừa của 16. 75(16) = 7x161 + 5x160 = 117 (10) Ví d ụ 1.5: A2B(16)=10x162 + 2 x161 + 11x160 = 2603(10) * Đổi một số nguy ên từ hệ thập phân sang hệ b Tổng quát: Lấy số nguyên thập phân N(10) lần lượt chia cho b cho đến khi thương số bằng 0. Kết quả số chuyển đổi N(b) là các dư số trong phép chia viết ra theo thứ tự ngược lại. 13 Giáo trình Tin học đại cương
12. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Ví d ụ 1.6: Số 14 trong hệ thập phân sẽ được biểu diễn như thế nào trong hệ nhị phân (b =2). Dùng phép chia 2 liên tiếp ta có các số dư như sau: 14 2 0 2 7 3 2 1 2 1 2 Số d ư (remainders) 0 Ta được: 14(10) = 0110 (2) 1 1.1.3.3. Số học nhị phân: Trong số học nhị phân chúng ta cũng có 4 phép toán cơ b ản như trong số học thập phân là cộng, trừ, nhân và chia. Qui tắc của 2 phép tính cơ bản cộng và nhân: X Y X+Y X*Y 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 10 1 Ghi chú: Với phép cộng trong hệ nhị phân, 1 + 1 = 10, số 10 (đọc là một - không) chính là số 2 tương đương trong h ệ thập phân. Viết 10 có thể hiểu là viết 0 nhớ 1. Một cách tổng quát, khi cộng 2 hay nhiều chữ số nếu giá trị tổng lớn h ơn cơ số b th ì ta viết phần lẻ và nhớ phần lớn h ơn sang bên trái cạnh nó. Cộng 2 số Ví d ụ 1.7: 0101 + 1100 = ? Tương ứng với số 6 trong hệ 10 0110 + Tưong ứng với số 3 trong hệ 10 0011 Tương ứng với số 9 trong hệ 10 1001 Nhân 2 số 0110 x 0011 = ? Ví d ụ 1.8: 14 Giáo trình Tin học đại cương
13. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Tương ứng với số 6 trong hệ 10 0110 * Tưong ứng với số 3 trong hệ 10 0011 0110 0110 + 0000 0000 Tương ứng với số 18 trong hệ 10 0010010 Phép trừ và phép chia là các phép toán đặc biệt của phép cộng và phép nhân. Ví d ụ 1.9: Trừ hai số Tương ứng với số 6 trong hệ 10 0110 - Tưong ứng với số 3 trong hệ 10 0011 Tương ứng với số 3 trong hệ 10 0011 Chú ý: 0 - 1 = -1 (viết 1 và mượn 1 ở hàng bên trái) Ví d ụ 1.10: Chia hai số 10 - 110 Trong đó: 10 110 tương ứng với số 6 trong hệ 10 11 10 tương ứng với số 2 trong hệ 10 - 010 11 tương ứng với sô 3 trong hệ 10 10 00 Qui tắc 1: Khi nhân một số nhị phân với 2n ta thêm n số 0 vào bên phải số nhị phân đó. Ví d ụ 1.11: 1101 x 22 = 110100 Qui tắc 2: Khi chia một số nguyên nhị phân cho 2 n ta đặt dấu chấm ngăn ở vị trí n chữ số b ên trái kể từ số cuối của số nguyên đó. Ví d ụ 1.12 : 10010010 : 2 2 = 100100.10 Bài đọc thêm: Ai là người đưa ra thuật ngữ “tin học” lần đầu tiên [2] Môn “Máy tính điện tử” được đưa vào dạy trong chương trình đại học đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1962. Ngư ời dạy môn học này đầu tiên là thầy Nguyễn Công Thuý, lúc đó là giảng viên Khoa Toán – Cơ thuộc Đại học Tổng hợp Hà Nội (nay là Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội). Một trong những học sinh học môn học này thời đó là thầy Nguyễn Xuân My, người phụ trách lớp chuyên tin của Đại học Tổng hợp nhiều năm và cũng từng là trưởng đoàn các đội dự thi Olympic quốc tế tin học phổ thông nhiều năm của nước ta. Lúc bấy giờ nội dung của môn học rất đơn giản: một ít kiến thức về nguyên lý máy tính và một ít kiến thức về lập trình trên một ngôn ngữ quy ước có h ình thức tương tự như hợp ngữ (assembly). Sinh 15 Giáo trình Tin học đại cương
14. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . thời, cố Bộ trưởng Bộ Đại học và Trung học Chuyên nghiệp Tạ Quang Bửu là ngư ời rất quan tâm đ ến những lĩnh vực mới và thường khuyến khích các cán bộ trẻ đi vào các lĩnh vực đó. Ông là ngư ời đề nghị thầy Thuý dịch cuốn “Introduction à l’Informatique” vào năm 1971. Đây là một cuốn sách phổ biến khoa học của Pháp viết rất hay và đơn giản về các vấn đề về tin học. Thời đó các thuật ngữ khoa học dùng ở Đại học thư ờng được chú ý Việt hóa. Thầy Thuý có trao đổi với các đồng nghiệp trong đó có thầy My và cho rằng nên dịch Informatique” là “Tin học”. Sợ rằng nếu dịch là Tin học nhiều người không hiểu sẽ không đọc n ên thầy Thuý quyết định để nguyên từ Informatique. Cuốn “Mở đầu về Informatique” đã ra đời như vậy và được xuất bản thành tài liệu lưu hành nội bộ và có trong thư viện của Đại học Tổng hợp Hà Nội vào đầu những năm 70. 1.2. Kiến trúc chung hệ thống máy tính [2] Hơn nửa thế kỷ qua, nhờ những tiến bộ khoa học kĩ thuật, tính năng của MTĐT đã được hoàn thiện không ngừng. Mặc dầu vậy, các nguyên lí họat động, cũng như cấu trúc cơ bản của MTĐT vẫn chưa có gì thay đ ổi đáng kể. Kiến trúc tổng quát của các hệ MTĐT đều bao gồm các khối chức năng chủ yếu sau đây: • Bộ nhớ (memory): là nơi lưu trữ các dữ liệu. Bộ nhớ được phân cấp thành 2 loại. Bộ nhớ trong là bộ nhớ làm việc trong quá trình xử lý. Máy tính xử lý trực tiếp các thông tin trong bộ nhớ trong. Bộ nhớ ngoài có tốc độ làm việc chậm. Bù lại, thông tin trên bộ nhớ ngo ài có thể lưu trữ lâu dài mà không cần nguồn nuôi. Tuy nhiên máy tính không thể xử lý trực tiếp các thông tin trên bộ nhớ ngo ài mà trước khi xử lý phải chuyển chúng vào bộ nhớ trong. • Bộ số học và logic (Arithmetic Logic Unit - ALU) là nơi thực hiện các xử lý như thực hiện các phép tính số học hay logic. • Bộ điều khiển (Control Unit) là đơn vị chức năng đảm bảo cho máy tính thực hiện đúng theo chương trình đ ã đ ịnh. Bộ điều khiển phải điều phối, đồng bộ hoá tất cả các thiết bị của máy để phục vụ yêu cầu xử lý do chương trình quy đ ịnh. Do bộ điều khiển và bộ số học logic phải phối hợp hết sức chặt chẽ trong suốt quá trình thực hiện chương trình nên kể từ các máy tính thế hệ thứ 3, người ta thường chế tạo chúng trong một khối chức năng chung gọi là bộ xử lí trung tâm (Central Processing Unit - CPU). • Thiết bị ngọai vi (Peripheral Device) là các thiết bị giúp máy tính giao tiếp với môi trường bên ngoài kể cả với người sử dụng. 1.2.1. Bộ nhớ Bộ nhớ là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình. Tính năng của bộ nhớ đánh giá qua các đặc trưng chính sau: •Thời gian truy cập (access time) là khoảng thời gian cần thiết kể từ khi phát tín hiệu điều khiển đọc/ghi đến khi việc đọc/ghi hoàn thành. Tốc độ truy cập là một yếu tố quyết định tốc độ chung của máy tính. 16 Giáo trình Tin học đại cương
15. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . • Sức chứa bộ nhớ (memory capacity) chỉ khối lượng dữ liệu mà bộ nhớ có thể lưu trữ đồng thời. • Độ tin cậy: đo bằng khoảng thời gian trung b ình giữa hai lần lỗi. 1.2.1.1 Bộ nhớ trong (BNT) Bộ nhớ trong là loại bộ nhớ có thời gian truy cập nhỏ. Nó được dùng đ ể ghi chương trình và d ữ liệu trong thời gian xử lý. Bộ nhớ Khu vực Thiết bị vào Thiết bị ra Bộ nhớ ngoài ngoại vi Bộ nhớ trong Khu vực Bộ số học và trung tâm logic Đồng hồ xung Bộ điều khiển Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc logic của MTĐT. Các mũi tên là đường chuyển dữ liệu, các đường đứt nét thể hiện các kênh điều khiển BNT được cấu tạo từ các phần tử vật lý có hai trạng thái đối lập. Một trạng thái dùng để thể hiện bit 0 còn trạng thái kia thể hiện bit 1. Có nhiều kỹ thuật chế tạo các phần tử có hai trạng thái. Trong thập kỷ 60, 70 người ta thường dùng bộ nhớ từ tính như xuyến ferit hoặc màng mỏng từ và ghi nhớ các bít bằng chiều của từ thông. Sau này người ta dùng các bộ nhớ bán dẫn là các mạch bán dẫn điều khiển được có hai trạng thái đóng/mở để thể hiện các bit. Cần phân biệt thiết bị vật lý (ví dụ mạch điện) là phần cứng cố định còn trạng thái của thiết bị thì không cố định, dễ dàng thay đổi (ví dụ bằng cách đóng/mở mạch điện) để thể hiện các bít. Nhờ tiến bộ của công nghệ vi điện tử, các bộ nhớ bán dẫn có thể được chế tạo theo qui mô công nghiệp, giảm đ ược giá thành. Thành phần chủ yếu của bộ nhớ MTĐT hiện đại là mạch tích hợp. Hiện nay, một vi mạch nhỏ cỡ vài cm2 có sức nhớ tới vài trăm MB. Bộ nhớ bán dẫn được chia thành hai loại: 17 Giáo trình Tin học đại cương
16. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . • Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) RAM là lo ại bộ nhớ có thể ghi và đọc dữ liệu. Chính vì vậy nó còn có một tên gọi khác là RWM (Read Write Memory). Dữ liệu phải nuôi bằng nguồn điện nên chúng sẽ bị xóa khi mất nguồn. Bản thân cụm từ “Random Access Memory” có nghĩa là b ộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên với ý nghĩa là thời gian truy nhập đến bất kỳ ô nhớ nào (ngẫu nhiên) cũng như nhau, và việc sao lưu hay xóa b ỏ dữ liệu trên RAM phụ thuộc vào cách thức và trạng thái làm việc của hệ thống lúc đó. Hình 1.2 : Bộ nhớ RAM • Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) ROM là lo ại bộ nhớ cố định, chỉ cho phép người sử dụng đọc dữ liệu ra nhưng không cho phép ghi vào. Dữ liệu được ghi vào ROM trong lúc chế tạo hoặc bằng phương tiện chuyên dụng. Loại ROM có thể ghi lại được bằng phương tiện chuyên dụng gọi là EPROM (Erasable Programmable ROM). Dữ liệu ghi trong ROM không cần nguồn nuôi. ROM thường dùng để lưu trữ các chương trình đ iều hành cơ sở của máy tính. Khi bật máy tính các chương trình này có thể thực hiện được ngay mà không cần nạp từ một nơi nào đó vào bộ nhớ trong. Tổ chức bộ nhớ trong (BNT) Ta có thể hình dung BNT như dãy liên tiếp các ô nhớ đ ược đánh số. Chỉ số của một ô nhớ gọi là địa chỉ của ô nhớ đó. Địa chỉ được đánh số lần lượt từ 0, 1, 2,. . . Mỗi ô nhớ gồm nhiều ngăn, mỗi ngăn dùng để lưu một bit. Độ d ài của ô nhớ là khác nhau theo từng loại máy. Trước đây khi máy tính dùng chủ yếu với mục đich khoa học kỹ thuật thì độ dài ô nhớ khá lớn. Ví dụ IBM/360 dùng ô nhớ 32 bít, chiếc máy tính đ ầu tiên dùng ở Việt nam, máy Minsk-22 của Liên xô dùng ở Việt Nam những năm 60 dùng ô nhớ 37 bít. . . Phần lớn các máy tính ngày nay dùng ô nhớ có độ d ài 8 bit (một byte). Byte là đơn vị Địa chỉ thông tin thuận lợi cho xử lí dữ liệu chữ vì có thể chứa vừa đủ mã một chữ. Để thể hiện các dữ liệu dài hơn như số người ta sử dụng nhiều byte kế tiếp nhau ví dụ để lưu trữ một số nguyên lớn người ta có thể dùng 4 ô nhớ 1 byte kề nhau. Họat động cơ sở của máy tính là thực hiện 18 Giáo trình Tin học đại cương
17. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . một lệnh. Trong một lệnh, máy tính có thể xử lý 76543210 0 cả một nhóm bít trong nhiều byte kế tiếp nhau. 1 Dãy các bit nhớ dài nhất với tư cách một đơn vị 2 dữ liệu mà CPU có thể xử lí trong một lệnh cơ …. bản gọi là một từ máy (memory word). n-1 Hình 1.3: Hình ảnh địa chỉ hoá bộ nhớ n byte Mỗi MTĐT có độ dài từ máy (số lượng các bit nhớ) xác định, thường là 8, 16, 32... bits (tương ứng một, hai, bốn... byte). Ví dụ từ máy của máy vi tính dùng bộ xử lý Intel 80286 là 16 bít, còn từ máy vi tính dùng bộ xử lý Pentium của Intel là 32 bit, từ máy của máy dùng b ộ xử lý Alpha hay b ộ vi xử lý Itanium mà Intel là 64 bít. Từ máy càng dài thể hiện mức song song hoá trong xử lý càng cao. Địa chỉ từ máy là địa chỉ byte đầu tiên của từ máy đó. Như vậy, mỗi ô nhớ có hai đặc trưng: • Địa chỉ là giá trị bằng số, chỉ thứ tự của vị trí ô nhớ trong BNT. Địa chỉ của mỗi ô nhớ là cố định. • Nội dung là giá trị số dạng mã nhị phân, đ ược lưu trữ bằng các trạng thái vật lí trong ô nhớ. Nội dung ô nhớ có thể thay đổi. Do mỗi ô nhớ có địa chỉ riêng của nó, nên có thể truy nhập tới dữ liệu trong từng ô nhớ không phụ thuộc vào các ô nhớ khác. Chính vì thế, BNT còn đ ược gọi là bộ nhớ truy nhập trực tiếp. Dữ liệu truyền giữa CPU và bộ nhớ mỗi lần thường là một byte hay một từ. Đọc/ ghi Khi đ ọc bộ nhớ, nội dung chứa trong ô nhớ không thay đổi (tương tự như khi ta đọc sách thì chữ viết trong trang sách đó vẫn còn nguyên). Khi ghi vào bộ nhớ thì nội dung cũ có trong bộ nhớ đó bị xoá để lưu nội dung mới (tương tự như viết lên bảng, khi viết thì xoá nội dung trước đó. Để đọc/ghi với bộ nhớ trong, đầu tiên CPU gửi địa chỉ của vùng nhớ tới một mạch gọi là bộ giải mã đ iạ chỉ, sau đó gửi một tín hiệu điều khiển tới kích họat bộ giải mã điạ chỉ. Kết quả là bộ giải mã địa chỉ mở mạch nối trực tiếp với mạch lưu trạng thái của ô nhớ tương ứng rồi sao chép nội dung ra một vùng nhớ phụ nếu thao tác là đ ọc hoặc nội dung của vùng nhớ phụ được sao vào ô nhớ nếu thao tác là ghi. Vùng nhớ phụ này có tên là các thanh ghi - register mà ta sẽ nói kỹ hơn trong phần mô tả CPU. Do cơ chế địa chỉ hoá và phần nào đó do giá thành nên bộ nhớ trong thường có dung lượng không lớn lắm. 1.2.1.2 Bộ nhớ ngoài (BNN) RAM chỉ dùng cho việc ghi dữ liệu khi xử lí, không dùng được khi không cò n ngu ồn nuôi. Vì vậy, đối với các dữ liệu cần lưu giữ lâu dài, không thể để trên RAM được. Mặt khác tuy tốc độ truy nhập trên RAM là nhanh, nhưng dung lư ợng nhớ của nó nhỏ không cho phép lưu trữ lượng thông tin lớn. Để có thể lưu trữ thông tin lâu d ài với khối lượng lớn, ta phải sử dụng bộ 19 Giáo trình Tin học đại cương
18. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . nhớ ngo ài. BNN thường làm bằng các vật liệu từ. Với BNN, tuy tốc độ khai thác chậm hơn, nhưng chi phí lưu trữ rẻ hơn và giữ được thông tin lâu dài không phụ thuộc vào nguồn. Có nhiều loại BNN. Cho đến nay chỉ còn sử dụng thông dụng một số loại là đĩa từ, băng từ và gần đây ta còn dùng đĩa quang (đọc bằng tia laser). Ta mô tả một số loại BNN thông dụng • Đĩa mềm (floppy disk) là một đĩa hình tròn làm bằng nhựa tổng hợp, trên đó có phủ lớp vật liệu có từ tính. Đĩa mềm đ ược chứa trong vỏ bọc hình vuông để bảo vệ khỏi bụi và chỉ để mở ở hai chỗ, một chỗ cho đầu đọc/ghi tiếp xúc được với đĩa. Một chỗ gọi là lẫy bảo vệ đĩa mà khi ta cài lại thì việc ghi vào đĩa không thực hiện được. Biện pháp này giúp người sử dụng có thể bảo vệ thông tin ghi trên đĩa chống ghi nhầm hay xoá mất thông tin đang có trên đ ĩa. Dữ liệu được ghi trên một hoặc hai mặt của đĩa theo các đường tròn đồng tâm mà ta gọi là đường ghi (track). Để tiện định vị các dữ liệu trên các đường ghi, đường ghi được chia thành các cung (sector). Các cung được đánh số liên tiếp từ 0, 1, 2,. . . Hình 1.4: Đĩa mềm (trái) và ổ đ ĩa mềm (phải). Dữ liệu được định vị trên đĩa theo địa chỉ, đ ược xác định thông qua tên đ ĩa, mặt dưới hay trên của đĩa, chỉ số đ ường ghi, chỉ số cung. Việc đọc/ghi thông tin với đĩa thực hiện theo các đ ơn vị vài cung gọi là liên cung (cluster) trên một đường ghi chứ không thực hiện theo từng byte. Thiết bị đọc ghi đĩa (mà sau đây ta sẽ gọi là ổ đĩa) họat động giống với bộ phận quay đĩa của máy hát. Ở tâm đ ĩa mềm có lỗ để bộ phận quay gắn vào đó và quay đ ĩa. Đầu từ đọc/ghi mặt đĩa qua cửa đọc/ghi. Khi có yêu cầu đọc/ghi, CPU gửi tín hiệu điều khiển đến ổ đĩa. Khi đó bộ phận quay gắn vào đ ĩa và quay đ ĩa còn đ ầu từ được di chuyển theo phương bán kính đến đ ường ghi cần thiết. Thời gian truy nhập đối đĩa bao gồm cả thời gian đặt đầu từ vào vùng đĩa chứa thông tin và cả thời gian đọc/ghi. Có nhiều loại đĩa mềm có dung lượng và kích cỡ khác nhau. Đĩa mềm thông dụng nhất hiện nay là lo ại có đường kính 3. 5 inch với sức chứa 1.44 MB. • Đĩa cứng (Hard disk) thường là một bộ đĩa gồm nhiều đĩa xếp thành chồng, đồng trục. Các đĩa này là các đĩa hợp kim có phủ vật liệu từ trên mặt để ghi thông tin. Mỗi đĩa cũng quy định các đường ghi, các cung tương tự như đ ĩa mềm. Do có nhiều đĩa nên các đường ghi trên các đ ĩa có cùng một bán kính tạo nên một mặt trụ (cylinder). Khi nói tới số trụ của đĩa cứng ta hiểu đó chính là số thứ tự của đ ường ghi trên đĩa. 20 Giáo trình Tin học đại cương
19. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Hình 1.5: Bên trong và bên ngoài một đĩa cứng Mỗi mặt đĩa có đầu đọc/ghi (head) riêng. Chúng được cố kết thành một chùm như một cái lược và di chuyển đồng thời. Khi có yêu cầu, bộ đọc/ghi chuyển đến một trụ và một đầu đọc được chọn để đọc/ghi trên mặt tương ứ ng. Có 3 tính năng thường đ ược kể đến khi xem xét đĩa cứng. Đó là: - Sức chứa hay dung lượng tính theo MB hay GB. Mật độ ghi trên đ ĩa cứng cũng cao hơn nhiều so với đĩa mềm. . Những đĩa cứng ngày nay rất gọn và có thể có sức chứa tới nhiều chục GB. Các đĩa cứng d ùng cho máy vi tính thông thường có sức chứa khoảng 20 -40 GB. Tới năm 2002 đã xu ất hiện các đĩa cứng có sức chứa tới 200 GB. - Thời gian truy nhập. Thời gian này phụ thuộc cả tốc độ quay của đĩa và thời gian cần thiết để di chuyển đầu từ tới vị trí cần thiết. Tốc độ quay phổ biến hiện nay là 5400 vòng/phút hoặc 7200 vòng /phút. Cũng đã có các đĩa cứng có tốc độ quay đạt tới 10.000 vòng/phút. Thời gian trung bình đ ể đặt được đầu từ vào vị trí đọc mất khoảng 10 ms. Trong các đĩa cứng hiện đại để cải thiện tốc độ giao tiếp người ta còn xây d ựng những bộ nhớ đệm (cache) cho phép nạp trước những dữ liệu sẽ đọc vào bộ nhớ đệm. Sau đó CPU sẽ lấy dữ liệu từ bộ nhớ đệm để giảm thời gian chờ đọc từ đĩa cứng. - Độ tin cậy thường tính bằng khoảng thời gian trung b ình giữa hai lần lỗi. Bộ đĩa và bộ phận đọc/ghi đ ược lắp đặt chung trong một hộp kín để tránh bụi. Khi họat động do tốc độ quay của đĩa rất nhanh nên dòng không khí tạo một lớp đệm tách đầu từ khỏi mặt đĩa, không làm cho đ ĩa cứng bị xước do những tiếp xúc cơ học như đ ối với đĩa mềm. Do vậy tuổi thọ đĩa cứng rất dài. Khoảng thời gian trung bình có một lỗi của đĩa cứng lên tới hàng chục nghìn giờ so với vài giờ của đĩa mềm. • Đĩa quang hay đ ĩa compact (viết tắt là CD) làm b ằng polycarbonate, có phủ một lớp phim nhôm có tính phản xạ và một lớp bảo vệ. Dữ liệu ghi trên đ ĩa bằng các vết lõm (trong tiếng Anh gọi là pit) và các vùng phản xạ hay còn gọi là vùng nổi (trong tiếng Anh gọi là land). Hình 1.6: Đĩa quang và nguyên tắc đọc tín hiệu trên đĩa quang 21 Giáo trình Tin học đại cương
20. Trường Đại học Điện lực - Tập đoàn Điện lực Việt Nam . . Đĩa CD được đọc bằng tia laser, không có sự tiếp xúc cơ học nào giữa đầu đọc và mặt đĩa. Khi đọc, đầu đọc chiếu tia laser công suất thấp lên đ ĩa và phân tích tín hiệu phản hồi để nhận biết các điểm lõm và vùng nổi. Khi gặp các điểm lõm, tín hiệu phản hồi sẽ bị tán xạ. Còn khi gặp các vùng nổi, tia laser sẽ bị phản xạ lại. Để ghi đĩa người ta dùng phương pháp ép khuôn nếu sản xuất hàng lọat. Các đĩa quang tạo dạng theo kiểu này không thể ghi lại đ ược. Cũng vì thế mà ta thường gọi chúng là các đĩa CDROM (Compact Disk Read Only Memory). Một vài lo ại đĩa quang có nguyên tắc ghi khác như dùng chính tia laser đề ghi, thậm chí có những loại có thể ghi đ ược nhiều lần. Các ứng dụng đầu tiên của đĩa compact là các đĩa nhạc và đĩa hình. Tốc độ truy cập trên đ ĩa CD không nhanh bằng đĩa cứng. Người ta thường đo tốc độ đọc đĩa CD theo tỉ số tốc độ so với các đầu đọc đĩa nhạc số tiêu chuẩn. Ví dụ đầu đọc tốc độ 48 (kí hiệu là 48X) có tốc độ đọc nhanh gấp 48 lần đầu đọc đĩa nhạc (tốc độ khoảng 150 KB/s). Đĩa CD có sức chứa rất lớn. Các đĩa thông dụng hiện nay có sức chứa khoảng 650 MB. Các nhà sản xuất đ ã đưa ra một chuẩn đĩa khác là đ ĩa Video số (DVD) có sức chứa gấp 7 lần các đĩa CD ROM hiện nay. Với đĩa này có thể ghi một bộ phim kéo dài nhiều giờ. Người ta đã chu ẩn bị đưa ra thị trường các đĩa quang có sức chức tới 100 GB. Đối với đĩa DVD tốc độ 1X không chỉ là 150 KB/s như đ ĩa nhạc mà tính theo tốc độ đĩa hình là 1350 KB/s. Đọc thông tin từ các loại đĩa (đĩa mềm, đĩa cứng hay đĩa quang) đều bắt đầu từ việc tính toán trước thông tin nằm ở vùng nào của đĩa (head, sector, track) sau đó mới đưa đ ầu từ vào đúng đường ghi (track, cylinder), sau đó kích họat việc đọc đối với đầu từ tương ứng (head) sau đó đợi cung (sector) tương ứng đi qua. Chính vì có thể tính được trước vùng chứa dữ liệu nên có thể đặt đầu đọc vào đúng vùng cần thiết mà các lo ại đĩa nói trên cũng đ ược xem là bộ nhớ truy nhập trực tiếp (direct access) tương tự như bộ nhớ trong. Điều này khác hẳn với bộ nhớ kiểubăng từ mà ta nêu dưới đây. • Thẻ nhớ Vài năm gần đây xuất hiện một loại bộ nhớ ngoài mới (có dung lượng từ vài chục MB đến 1 GB). Loại bộ nhớ này dùng các mạch bán dẫn và công nghệ flash. Các bộ nhớ này rất gọn, khi cần dùng thì cắm vào cổng giao tiếp của máy tính (cổng USB). Giá thành của bộ nhớ này rất rẻ. Hình 1.7: Một vài loại thẻ nhớ thông dụng và thẻ nhớ dùng cho máy ảnh số • Băng từ được sử dụng rất rộng rãi trong thập kỷ 60 và 70. Ưu điểm chính của băng từ là giá rất rẻ. Tuy nhiên chế độ đọc/ghi với băng từ là tuần tự (sequential access). Nếu như để đọc một vùng nào đó trên đ ĩa người ta có thể tính toán để đặt chính xác đầu từ vào vùng đĩa cần đọc thì với băng từ phải duyệt tuần tự. Thời gian truy nhập đối với băng từ mất nhiều phút. Chính vì vậy 22 Giáo trình Tin học đại cương

---

Page 2

LAVA

Nhập môn Tin học là môn học quan trọng trong chương trình giáo dục đại cương. Tại hầu hết các trường Đại học và Cao đẳng ở nước ta hiện nay, môn học này là bắt buộc với sinh viên và nội dung ngày càng được nâng cao cả về lý thuyết và thực hành. Cuốn Nhập môn Tin học này dành cho sinh viên hệ Đại học, Cao đẳng chuyên ngành Tin học và các ngành khác của trường Đại học Điện lực. Giáo trình không chỉ phù hợp cho người mới bắt đầu mà còn phù hợp cho những...

12-01-2013 865 159

Download

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

popupslide2=3Array ( [0] => Array ( [banner_bg] => [banner_picture] => 269_1658931051.jpg [banner_picture2] => [banner_picture3] => [banner_picture4] => [banner_picture5] => [banner_link] => https://kids.hoc247.vn/bai-viet/tai-mien-phi-bo-ebook-1001-bai-toan-tu-duy-danh-cho-hoc-sinh-tieu-hoc-30.html?utm_source=TaiLieuVN&utm_medium=banner&utm_content=bannerlink&utm_campaign=popup [banner_startdate] => 2021-10-01 14:43:00 [banner_enddate] => 2022-12-31 23:59:59 ) )