- Hệ thống tin học dùng để nhập, xử lí, xuất, truyền và lưu trữ thông tin.
- Hệ thống tin học gồm 3 phần:
- Phần cứng [Hardware]
- Phần mềm [Software]
- Sự quản lí và điều khiển của con người. Đây là yếu tố quan trọng nhất.
2. Sơ đồ cấu trúc của một máy tính
- Máy tính là thiết bị dùng để tự động hóa quá trình thu thập, lưu trữ và xử lý thông tin.
- Máy tính gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ xử lý trung tâm [CPU –Central Procesing Unit].
- Bộ nhớ trong [Main Memory].
- Bộ nhớ ngoài [Sencondary Memory].
- Thiết bị vào [Input Device]
- Thiết bị ra [Output Device]
Sơ đồ cấu trúc máy tính:
a. Bộ xử lý trung tâm [CPU]
- CPU là thành phần quan trọng nhất của máy tính, đó là thiết bị chính thực hiện và điều khiển việc thực hiện chương trình.
- CPU gồm hai bộ phận chính:
- Bộ điều khiển [CU – control Unit]: điều khiển các bộ phận thực hiện chương trình.
- Bộ số học/lôgic [ALU – Arithmetic/Logic Unit]: thực hiện các phép toán số học và lôgic.
- Ngoài ra còn có thanh ghi [Register] và bộ nhớ truy cập nhanh [Cache]. Tốc độ truy cập đến Cache khá nhanh, chỉ sau tốc độ truy cập thanh ghi.
b. Bộ nhớ trong [Main memory]
- Bộ nhớ trong còn có tên là bộ nhớ chính.
- Bộ nhớ trong là nơi chương trình được đưa vào để thực hiện và là nơi lưu trữ dữ liệu đang được xử lý.
- Bộ nhớ trong gồm 2 thành phần:
- ROM [read only memory]: chứa một số chương trình hệ thống được hãng sản xuất nạp sẵn.
- Chương trình trong ROM ktra các thiết bị và tạo sự giao tiếp ban đầu với các chương trình.
- Dữ liệu trong ROM không xóa được và cũng không bị mất đi.
- RAM [random access memory]: là phần bộ nhớ có thể đọc và ghi dữ liệu trong lúc làm việc. Khi tắt máy dữ kiệu trong RAM sẽ bị mất đi.
- Các địa chỉ trong máy được ghi trong hệ Hexa, mỗi ô nhớ có dung lượng 1 byte.
c. Bộ nhớ ngoài [Secondary Memory]
- Dùng để lưu trữ lâu dài dữ liệu và hỗ trợ cho bộ nhớ trong.
- Bộ nhớ ngoài thường là đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD, thiết bị nhớ flash.
d. Thiết bị vào [Input device]
- Thiết bị vào dùng để đưa thông tin vào máy tính.
- Có nhiều loại thiết bị vào như:
- Bàn phím [keyboard]
- Chuột [mouse]
- Máy quét [scanner]
- Micro
- Webcam [là một camera kĩ thuật số]
- Thiết bị ra dùng để đưa dữ liệu ra từ máy tính.
- Có nhiều loại thiết bị ra như:
- Màn hình [monitor]
- Máy in [printer]
- Máy chiếu [projector]
- Loa và tai nghe [speaker and headphone]
- Modem [thiết bị vào/ra]: Là thiết bị dùng để truyền thông giữa các hệ thống máy tính thông qua đường truyền.
3. Hoạt động của máy tính
* Nguyên lý điều khiển bằng chương trình:
- Máy tính hoạt động theo chương trình.
- Tại mỗi thời điểm máy chỉ thực hiện 1 lệnh, nó thực hiện rất nhanh.
* Nguyên lý lưu trữ chương trình:
Lệnh được đưa vào máy tính dưới dạng mã nhị phân để lưu trữ, xử lý như những dữ liệu khác.
* Nguyên lý truy cập theo địa chỉ:
Việc truy cập dữ liệu trong máy tính được thực hiện thông qua địa chỉ nơi lưu trữ dữ liệu đó.
* Nguyên lý Phôn Nôi-man:
Mã hóa nhị phân, điều khiển bằng chương trình, lưu trữ chương trình và truy cập theo địa chỉ tạo thành một nguyên lý chung gọi là nguyên lý Phôn Nôi-man.
Bài 3. Giới thiệu về máy vi tính
1. Khái niệm hệ thống tin học
- Hệ thống tin học dùng để nhập, xử lí, xuất, truyền và lưu trữ thông tin
- Hệ thống máy tính gồm ba thành phần:
+ Phần cứng: Máy tính và các thiết bị liên quan
+ Phần mềm: Gồm các chương trình
+ Sự quản lý và điều khiển của con người
2. Sơ đồ cấu trúc của máy tính
Hình 1. Sơ đồ cấu trúc của máy tính
Cấu trúc chung của máy tính bao gồm: Bộ xử lí trung tâm, bộ nhớ trong, các thiết bị vào ra thông tin, bộ nhớ ngoài
3. Bộ xử lý trung tâm [CPU - Central Processing Unit]
- CPU là thành phần quan trọng nhất của máy tính, đó là thiết bị chính thực hiện chương trình
- Chất lượng của máy tính phụ thuộc nhiều vào chất lượng của CPU
- CPU gồm 2 bộ phận chính: bộ điều khiển [CU - Control Unit] và bộ số học/logic [ALU – Arithmetic/Logic Unit]
+ Bộ điều khiển không trực tiếp thực hiện chương trình mà hướng dẫn các bộ phận khác của máy tính làm điều đó
+ Bộ số học/logic thực hiện các phép tóan số học và logic
- Các thành phần khác: Thanh ghi [Register] và bộ nhớ truy cập nhanh [Cache]
+ Thanh ghi [Register]: Lưu trữ tạm thời các lệnh và dữ liệu đang được xử lí
+ Bộ nhớ truy cập nhanh [Cache]: Vai trò trung gian giữa bộ nhớ và các thanh ghi
- Một số loại CPU thường gặp:
Hình 2. Một số loại CPU thương gặp
- Vị trí lắp CPU
Hình 3. Vị trí lắp CPU
4. Bộ nhớ chính [Hay còn gọi là bộ nhớ trong - Main memory]
- Bộ nhớ trong là nơi chương trình được đưa vào để thực hiện và là nơi lưu trữ dữ liệu đang được xử lí
- Bộ nhớ trong gồm 2 phần ROM [Read-Only Memory] và RAM [Random Access Memory]
+ ROM: Chứa một số chương trình hệ thống
Hình 4. ROM
+ RAM: Có thể ghi xóa thông tin trong lúc làm việc. Khi tắt máy, các thông tin trong RAM bị xóa
Hình 5. RAM
- Bộ nhớ trong gồm các ô nhớ được đánh số từ 0, số thứ tự của ô nhớ gọi là địa chỉ của ô nhớ và được viết trong hệ cơ số 16. Khi thực hiện chương trình, máy tính truy nhập nội dung thông tin ghi trong các ô nhớ thông qua địa chỉ của ô đó. Với phần lớn máy tính mỗi ô nhớ có dung lượng 1 byte. Bộ nhớ trong máy tính [RAM] phổ biến hiện nay có dung lượng 128MB hoặc 256M
- Ngày nay dung lượng của bộ nhớ trong ngày càng lớn nhưng kích thước vật lý của nó ngày càng nhỏ và dễ lắp đặt
5. Bộ nhớ ngoài [Secondary memory]
- Bộ nhớ ngoài dùng để lưu trữ lâu dài các thông tin và hỗ trợ cho bộ nhớ trong
- Có nhiều loại thiết bị dùng làm bộ nhớ ngoài như đĩa từ, băng từ ...
- Bộ nhớ ngoài của máy máy tính thường là đĩa cứng, đĩa mềm, CD, thiết bị nhớ flash:
Hình 6. Một số thiết bị dùng làm bộ nhớ ngoài
a. Đĩa mềm
- 3.5 inch [8,75cm] với dung lượng 1,44MB
- Phần ghi thông tin của đĩa mềm là một tấm nhựa mỏng được tráng từ. Để định vị thông tin trên đĩa, đĩa được chia thành những hình quạt bằng nhau gọi là sector, trên mỗi sector, các thông tin được ghi trên các rãnh tròn đồng tâm gọi là các track
b. Đĩa cứng
Về mặt vật lí, cấu trúc của đĩa cứng phức tạp hơn đĩa mềm nhưng cách định vị thông tin thì tương tự
Đĩa cứng có tốc độ đọc ghi rất nhanh [5400/ 7200 vòng một phút rpm]
Việc tổ chức dữ liệu ở bộ nhớ ngoài và việc trao đổi dữ liệu giữa bộ nhớ ngoài và bộ nhớ trong được thực hiện bởi hệ điệu hành
5. Thiết bị vào [Input device]
Thiết bị vào dùng để đưa thông tin vào máy tính
Là những thiết bị dùng để đưa thông tin vào máy tính như: Bàn phím, chuột, Ổ đĩa, Scanner, webcam …
+ Bàn phím: Được chia làm 2 nhóm: nhóm kí tự và nhóm phím chức năng
+ Chuột [Mouse]: Thường dùng để chỉ định việc thực hiện một lựa chọn nào đó trong một danh sách các bảng chọn [menu]
+ Scanner: là thiết bị để đưa hình ảnh vào máy tính
+ Webcam: là một camera kĩ thuật số, khi gắn vào máy tính, nó có thể thu để truyền trực tuyến hính ảnh qua mạng đến những máy tính đang kết nối với máy đó
6. Thiết bị ra [Output device]
- Thiết bị ra dùng để đưa thông tin ra từ máy tính
- Có nhiều thiết bị ra: màn hình, máy in, . . .
+ Màn hình [Monitor]: Có cấu tạo như màn hình TV
Chất lượng màn hình phụ thuộc vào các thông số sau:
- Độ phân giải [Resolution]: mật độ các điểm trên màn hình. Độ phân giải càng cao màn hình càng mịn và sắc nét
- Chế độ màu: các màn hình thường có 16,256 màu, thậm chí có hàng triệu màu khác nhau
+ Máy in [Printer]: Có nhiều lọai như máy in kim, in phun, in Laser … dùng để in thông tin ra giấy
+ Máy chiếu [Projector]: dùng để hiển thị nội dung màn hình máy tính lên màn ảnh rộng
+ Loa và tai nghe [Speaker and Headphone]: là các thiết bị để đưa thông tin dữ liệu âm thanh ra mội trường bên ngoài
+ Modem [modulators/demodulators]: là thiết bị dùng để liên kết với các hệ thống máy khác thông qua kênh truyền [Line điện thọai]
7. Hoạt động của máy tính
Nguyên lí điều khiển bằng chương trình: Máy tính hoạt động theo chương trình
Máy tính thực hiện một lệnh ở mỗi thời điểm, tuy nhiên chúng thực hiện rất nhanh. Máy tính thực hiện được hàng trăm triệu lệnh, siêu máy tính còn có thể thực hiện hàng tỉ lệnh trong một giây
Thông tin về một lệnh bao gồm:
+ Địa chỉ của lệnh trong bộ nhớ
+ Mã của thao tác cần thực hiện
+ Địa chỉ các ô nhớ liên quan
Nguyên lí lưu trữ chương trình: Lệnh được đưa vào máy tính dưới dạng mã nhị phân để lưu trữ, xử lí như những dữ liệu khác
Địa chỉ các ô nhớ là cố định, nhưng thông tin ghi trên đó có thể thay đổi trong quá trình làm việc
Nguyên lí truy cập theo địa chỉ: Việc truy cập đữ liệu trong máy tính được thực hiện thông qua địa chỉ nơi lưu trữ dữ liệu đó
Khi xử lí thông tin, máy tính xử lí đồng thời một dãy các bit chứ không xử lí từng bit. Dãy bit như vậy gọi là từ máy. Độ dài từ máy có thể là 8, 16, 32 hay 64 bit phụ thuộc kiến trúc từng máy
Các bộ phận của máy tính nối với nhau bởi các dây dẫn gọi là tuyến [BUS]. Mỗi tuyến có một số đường đường dẫn, theo đó các bit có thể di chuyển trong máy. Thông thường số đường dẫn dữ liệu trong tuyến tương đương với độ dài từ
Nguyên lí Phôn Nôi-man: Mã hóa nhị phân, điều khiển bằng chương trình, lưu trữ chương trình và truy cập theo địa chỉ tạo thành một nguyên lí chung gọi là nguyên lí Phôn Nôi-man