Bài giảng Kiến trúc máy tính (Phần 1): Chương 1 - Nguyễn Văn Huy

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

53
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kiến trúc máy tính - Chương 1: Các kiến thức cơ bản về tin học" cung cấp cho người học các kiến thức: Máy tính điện tử, thông tin và xử lý thông tin, hệ đếm, biểu diễn thông tin trong máy tính, cấu trúc cơ bản của máy tính,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính (Phần 1): Chương 1 - Nguyễn Văn Huy

Nội dung chính 1.1. Máy tính điện tử 1.2. Thông tin và xử lý thông tin 1.3. Hệ đếm 1.4. Biểu diễn thông tin trong máy tính 1.5. Cấu trúc cơ bản của máy tính 1.6. Phần mềm máy tính 1.7. Mạng và internet 2 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.1 Máy tính điện tử Máy tính điện tử là một thiết bị điện tử có khả năng xử lý dữ liệu dưới sự điều khiển của các chỉ thị được được lưu trữ trong bộ nhớ của máy một cách tạm thời hay vĩnh viễn. 3 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Phân loại máy tính Máy tính Siêu máy Máy tính Máy tính Máy vi tính lớn mini tính Thiết bị Máy tính Desktop Laptop cầm tay nhúng 4 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Siêu may tính (Supercomputer) Là loại mạnh nhất, nhanh nhất và đắt nhất. Được sử dụng cho các lĩnh vực quan trọng để giải những bài toán cần xử lý dữ liệu lớn và tính toán phức tạp (nghiên cứu năng lượng hạt nhân, khai thác dầu khí, thiết kế tên lửa, thiết kế máy bay…). Titan - Siêu máy tính nhanh nhất thế giới có khả năng thực hiện 20 triệu tỷ phép tính/giây. Titan gồm 18.688 nút. Mỗi nút đều được tích hợp bộ vi xử lý AMD 16 lõi 6274 Opteron và chip xử lý đồ họa Tesla K20 GPU cùng bộ nhớ 700 Terabyte. 5 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Máy tính lớn (Mainframe) Là loại máy tính có kích thước lớn được sử dụng chủ yếu bởi các công ty lớn như các ngân hàng, các hãng bảo hiểm... Máy tính lớn dùng để chạy các ứng dụng lớn xử lý khối lượng lớn dữ liệu như kết quả điều tra dân số, thống kê khách hàng và doanh nghiệp, và xử lý các giao tác thương mại… Máy tính lớn IBM System z9 6 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Máy tính mini Là máy tính với kích cỡ, tốc độ và khả năng tầm trung. Nó thuộc lớp máy tính đa người dùng, nằm trong khoảng giữa máy tính lớn và máy tính cá nhân. Máy tính mini thường được dùng trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ. 7 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Máy vi tính (PC – Personal Computer ) Có kích thước nhỏ, phù hợp cho cá nhân sử dụng. PC được sử dụng rộng rãi ở khắp mọi nơi. Có nhiều loại máy vi tính khác nhau: Desktop, Laptop, máy tính bảng, thiết bị cầm tay và hệ thống nhúng. 8 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.2 Thông tin và xử lý thông tin Dữ liệu - Là tập hợp những thứ mà chúng ta thu thập được chưa qua xử lý hay tổ chức theo một chủ đích rõ ràng. Thông tin - Là dữ liệu đã được xử lý, được tổ chức, có ý nghĩa và hữu dụng đối với con người hoặc với một đối tượng nào khác. Dữ liệu (đầu vào) được máy tính xử lý thành thông tin (đầu ra). Chúng được lưu trữ trong bộ nhớ để sử dụng trong tương lai. Dữ liệu Xử lý Thông tin 9 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Đơn vị đo lường thông tin Đơn vị nhỏ nhất để biểu diễn thông tin gọi là bit. Một bit tương ứng với một sự kiện có 1 trong 2 trạng thái của các bóng bán dẫn trong bộ nhớ máy tính là đóng (0) hoặc mở (1). Bit là chữ viết tắt của Binary digital và được ký hiệu là b. Ngoài ra người ta còn sử dụng byte (ký hiệu là B và 1B=8b) và bội của byte để đo thông tin, trong đó: Kilobyte (KB) 1 KB = 1024 B = 2 B Megabyte (MB) 1 MB = 1024 KB Gigabyte (GB) 1 GB = 1024 MB Terabyte (TB) 1 TB = 1024 GB Petabyte (PB) 1 PB = 1024 TB Exabyte (EB) 1 EB = 1024 PB Zettabyte (ZB) 1 ZB = 1024 EB Yottabyte (YB) 1 YB = 1024 ZB 10 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3 Hệ đếm Hệ đếm xác định phương pháp biểu diễn các con số sử dụng những ký hiệu khác nhau . 1.3.1 Hệ đếm La Mã Số La Mã là một hệ thống chữ số có nguồn gốc từ Roma (tức La Mã) cổ đại. Hệ thống chữ số La Mã dùng trong thời cổ đại đã được người ta chỉnh sửa sơ vào thời Trung Cổ để biến nó thành dạng mà chúng ta sử dụng ngày nay. Hệ đếm La Mã sử dụng các ký hiệu ứng với các giá trị như sau: I = 1 ; V = 5 ; X = 10 ; L = 50 ;C = 100 ; D = 500 ; M = 1000 11 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Một số quy tắc biểu diễn trong số La Mã - Các chữ số I, X, C được lặp liên tục tối đa 3 lần. Chữ M được tối đa 4 lần. Các chữ số V, L, D không lặp liên tục quá một lần. Ví dụ: III = 3*1 = 3, MMMM = 4*1000 = 4000  - Hai ký hiệu đứng cạnh nhau, nếu ký hiệu nhỏ đứng sau thì giá trị của chúng sẽ là tổng số của 2 giá trị ký hiệu. Ngược lại sẽ là số lớn hơn trừ số bé hơn. Ví dụ: Số 700 biểu diễn là DCC Số 3986 được biểu diễn là: MMMCMLXXXVI  - Để biểu thị những số lớn hơn 4999 ( MMMMCMXCIX), hệ La Mã dùng những vạch ngang đặt trên đầu ký tự. Một vạch ngang tương đương với việc nhân giá trị của ký tự đó lên 1000 lần. Ví dụ: = 1000*1000 = 1000000 = 10 12 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.2 Hệ đếm cơ số b Một số N trong hệ đếm cơ số b được biễu diễn tổng quát là : N = dnd n-1 d n-2... d 1 d 0. d -1 d -2... d -m Khi đó giá trị của N được tính theo công thức : N = dn bn + dn-1 bn-1 +...+ d0 b0 + d-1 b-1 +... + d-m b-m Trong các trường hợp cần thiết, để phân biệt số được biểu diễn ở hệ đếm nào người ta viết cơ số làm chỉ số cho số đó. Ví dụ: 10011.1012 = 1*24+0*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3 = 16+0+0+2+1+0.5+0+0.125 = 19.62510 13 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.2 Hệ đếm cơ số b - Hệ thập phân (Decimal System) – Là hệ đếm cơ số 10 được phát minh bởi người Ả Rập cổ. Nó sử dụng 10 ký số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 để biểu diễn các số. - Hệ nhị phân (Binary Number System) – Là hệ đếm cơ số 2 và sử dụng 2 chữ số là 0 và 1 để biểu diễn các giá trị. - Hệ bát phân (Octal Number System) – Là hệ đếm cơ số 8 và sử dụng các chữ số 0,1,2,3,4,5,6,7 để biểu diễn các giá trị. - Hệ thập lục phân ( Hexa-decimal Number System) - Là hệ đếm cơ số 16 sử dụng các chữ số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 và các chữ cái A, B, C, D, E, F để biểu diễn các giá trị trong đó: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15. 14 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
Bảng 16 giá trị đầu của một số hệ đếm cơ bản Hệ thập phân Hệ nhị phân Hệ bát phân Hệ thập lục phân 0 0000 00 0 1 0001 01 1 2 0010 02 2 3 0011 03 3 4 0100 04 4 5 0101 05 5 6 0110 06 6 7 0111 07 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F 15 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.3 Chuyển đổi các hệ đếm sang hệ thập phân Để chuyển đổi các số từ 1 hệ đếm bất kỳ sang hệ thập phân ta sử dụng cách tính như đã trình bày ở đầu mục (trang 13). Ví dụ 1: Chuyển đổi số 12B sang hệ thập phân: 1*16 + 2*16 + 11*16 = 256 + 32 +11 = 299 Vậy 12B = 299 Ví dụ 2: Chuyển đổi số nhị phân 110.11 sang hệ thập phân: 1*2 + 1*2 + 0*2 + 1*2 + 1*2 = 4+2+0+0.5+0.25 = 6.75 16 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.4 Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm khác A. Đối với số nguyên Để chuyển một số nguyên thập phân N sang hệ b, ta lấy N chia cho b sau đó tiếp tục lần lượt chia các kết quả thu được cho b cho đến khi nào kết quả nhỏ hơn b thì mới dừng lại. Sau đó ta viết kết quả và các số dư của các phép chia trên theo chiều ngược lại, kết quả thu được chính là số hệ b cần chuyển đổi. Ví dụ : Đổi số thập phân 299 sang hệ 16. 299 16 16 18 16 Ta thực hiện các phép chia như hình bên, các 139 16 1 số dư thu được theo thứ tự là 11, 2, 1 (ở hệ 16 là 128 2 11 B) vì vậy số 299 viết ở hệ 16 là 12B 17 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.4 Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm khác B. Đối với số thực Để chuyển một số thực từ hệ thập phân sang hệ cơ số b ta sẽ chuyển đổi riêng phần nguyên và phần thập phân của nó. Để chuyển đổi phần thập phân 0.F của số N, ta lấy 0.F nhân với cơ số b, tích nhận được có dạng D1.F1, lưu lại phần nguyên D1. Sau đó, lại tiếp tục lấy 0.F1 nhân với cơ số b, tích nhận được có dạng D2.F2, lưu lại phần nguyên D2. Cứ tiếp tục quá trình này cho đến khi phần thập phân Fn bằng 0 thì dừng. Nếu trường hợp lặp vô hạn thì ta lấy kết quả gần đúng tùy theo yêu cầu. Kết quả thu được ở hệ đếm cơ số b có dạng là: 0.D1D2D3...Dn 18 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.4 Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm khác Ví dụ: Chuyển đổi số thập phân 26.625 sang hệ nhị phân. Đổi phần nguyên Đổi phần thập phân 26 2 0.625 26 13 2 *2 0 12 6 2 3 2 1.25 1 6 0 2 1 0.25 1 *2 0.5 *2 1.0 Vậy số thập phân 26.625 biểu diễn ở hệ nhị phân là: 11010.101 19 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật
1.3.5 Tính toán trên số nhị phân - Cộng : - Trừ : 20 Khoa CNTT - Bài giảng THDC - Khối ngành kỹ thuật