Bài giảng Tin học đại cương: Chương 1 - Trần Quang Hải Bằng (ĐH giao thông Vận tải)

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

78
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Tin học đại cương - Chương 1: Đại cương về máy tính điện tử" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về tin học, lịch sử phát triển máy tính, phân loại máy tính, cấu tạo chung của MTĐT, hệ đếm, biểu diễn thông tin trong máy tính, đại số logic. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Tin học đại cương: Chương 1 - Trần Quang Hải Bằng (ĐH giao thông Vận tải)

TIN HỌC ðẠI CƯƠNG Chương 1 Đại cương về máy tính điện tử (MTĐT) bangtqh@utc2.edu.vn Nội dung 1. Khái niệm về tin học. 2. Lịch sử phát triển máy tính. 3. Phân loại máy tính. 4. Cấu tạo chung của MTĐT. 5. Hệ ñếm. 6. Biểu diễn thông tin trong máy tính. 7. Đại số logic. 8. Bài tập. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 2
Khái niệm Tin học q Dữ liệu (Data): chưa mang lại hiểu biết về ñối tượng. q Thông tin (Information): dữ liệu sau khi được xử lý, cho ta hiểu biết về ñối tượng – Ví dụ • Ảnh mây vệ tinh: Dữ liệu • Bản tin dự báo thời tiết: Thông tin q Tin học – Là ngành khoa học nghiên cứu các vấn đề thu thập và xử lý dữ liệu để có ñược thông tin mong muốn, sử dụng máy tính như một công cụ hỗ trợ chính. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 3 Lịch sử phát triển của máy tính q Máy tính thế hệ số 0 (Máy tính cơ khí) – Năm 1642 Bailse Pascal (1623–1662) chế tạo chiếc máy tính đặt tên là Pascaline. • Thực hiện được 2 phép toán cộng (+) và trừ (-). bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 4
Lịch sử phát triển của máy tính (tt) q Máy tính thế hệ số 0 (tt) – Năm 1671 Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) chế tạo chiếc Stepped Reckone. • Thực hiện đủ 4 phép tính cơ bản: cộng, trừ, nhân, chia bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 5 Lịch sử phát triển của máy tính (tt) q Máy tính thế hệ số 0 (tt) Charles Babbage (1791 – 1871) – 1822: Chế tạo máy sai phân (Difference Engine) – 1837 – 1871: Máy phân tích (Analytical Engine) § Có ñủ 3 thành phần như MTĐT § Lập trình được Ada Lovelace : lập trình viên đầu tiên § In kết quả bằng cách đục lên những lá ñồng giống phương pháp ghi dữ liệu của đĩa quang trong MTĐT hiện đại bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 6
Lịch sử phát triển của máy tính (tt) q 1937, A.Turing, khái niệm về các con số tính toán và máy Turing. q 1943-1946, ENIAC – Máy tính điện tử ña chức năng đầu tiên. ENIAC – J.Mauchly & J.Presper Eckert. q 1945, John Von Neumann đưa ra khái niệm về chương trình được lưu trữ. q 1952, Neumann IAS parallel- bit machine. Newman & IAS bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 7 Lịch sử phát triển của máy tính (tt) q 1945 – 1954, Thế hệ số 1 (first generation) – Bóng đèn chân không (vacuum tube) – Bìa đục lỗ – ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây. q 1955-1964, thế hệ số 2 – Transitor – Intel transitor processor q 1965-1974, thế hệ số 3 – Mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC) q 1975, Thế hệ 4 – LSI (Large Scale Integration), VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra LSI). bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 8
Lịch sử phát triển của máy tính (tt) q Một số mốc lịch sử quan trọng. – Trước công nguyên: Bàn tính gảy ở Trung Quốc. – 1642: Bàn tính cơ của Pascal (phép + và - ). – 1670: Bàn tính cơ học của Leibniz (các phép tính thông dụng) – 1842: Máy tính có thể lập trình được của Charles Babbage. – 1890: Herman Hollerith thiết kế hệ thống có thể lưu thông tin trên bìa đục lỗ ñọc ra bằng tế bào quang điện, thành lập công ty IBM. – 1946: Máy ENIAC của Mỹ giá 500.000$ với 18000 bóng đèn điện tử. – 1958: Máy tính đầu tiên sử dụng công nghệ bóng bán dẫn transistor (IBM 7090). – 1964: Máy tính đầu tiên sử dụng IC (IBM 360). – 1976: Hãng DEC giới thiệu máy VAX 11/780. – 1881: IBM giới thiệu máy vi tính PC. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 9 Phân loại máy tính q Microcomputer/Personal Computer (PC) q Minicomputer – Nhanh hơn PC 3-10 lần q Mainframe PC Mini – Nhanh hơn PC 10-40 lần q Supercomputer – Nhanh hơn PC 50-1.500 lần – Phục vụ nghiên cứu là chính – VD:Earth Simulator Super Mainframe (NEC, 5104 CPUs, 35.600 GF). q Laptop Computer. q Handheld Computer: Pocket PC,Palm, Mobile devices. Handheld Laptop bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 10
Nội dung 1. Khái niệm về tin học. 2. Lịch sử phát triển máy tính. 3. Phân loại máy tính. 4. Cấu tạo chung của MTĐT. 5. Hệ ñếm. 6. Biểu diễn thông tin trong máy tính. 7. Đại số logic. 8. Bài tập. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 11 Cấu tạo chung của MTĐT Screen Monitor Floppy disk Optical Disk Case Key board Mouse bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 12
Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q CPU q Bộ nhớ RAM q Card mở rộng – Sound Card – Modem Card – Video Card – NIC q Cổng kết nối ngoại vi bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 13 Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q CPU q Bộ nhớ RAM q Card mở rộng – NIC – Video Card q Cổng kết nối ngoại vi bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 14
Cấu tạo chung của MTĐT (tt) Khe cắm cáp dữ liệu Khe cắm Card Lá tản nhiệt mở rộng Khe cắm RAM Đế cắm CPU Cổng ngoại vi nối tiếp Cổng ngoại vi chuột, bàn phím Jack cắm màn hình bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 15 Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q Bộ xử lý trung tâm (CPU) – Đơn vị ñiều khiển (CU – Control Unit) – Bộ số học & Logic (ALU – Arithmetic Logic Unit) – Bộ nhớ (Memory) q Input Devices (các thiết bị vào) – Keyboard, Mouse, Scanner, Microphone…v.v. q Output Devices (các thiết bị ra) – Monitor, Printer, Speaker, Projector….v.v. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 16
Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q CPU – Central Processing Unit – Control Unit : Thực hiện 4 thao tác cơ bản. • Fetch: Nạp chỉ thị (Instruction) hoặc dữ liệu từ bộ nhớ. • Decode: Giải mã chỉ thị thành lệnh. • Execute: Thực thi lệnh. • Store: Lưu kết quả của lệnh vừa thực thi vào bộ nhớ. – Arithmetic Logic Unit • Phép toán số học: + - x ÷ • Phép toán so sánh: < > = • Phép toán luận lý: and, or, not bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 17 Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q Chu kỳ máy (Machine Cycle) – Instruction time: (1) và (2) – Execution time: (3) và (4) q Cách tính tốc độ CPU – Tốc độ của CPU được tính bằng số triệu lệnh xử lý ñược trong 1 giây – Đơn vị ño tốc độ CPU là MIPS (Millions of Instructions Per Second) bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 18
Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q CPU không sử dụng kỹ thuật Pipelining q CPU sử dụng kỹ thuật Pipelining bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 19 Cấu tạo chung của MTĐT (tt) q Đồng hồ hệ thống (System Clock) – Đồng bộ mọi hoạt động của máy tính – Mỗi tick là một chu kỳ ñồng hồ – Đơn vị tính = Herzt (Hz) q 1 MHz (Mega Herzt) = 1 triệu tick đồng hồ hệ thống. q 1 GHz (Giga Herzt) = 1 tỉ tick ñồng hồ hệ thống. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 20
Nội dung 1. Khái niệm về tin học. 2. Lịch sử phát triển máy tính. 3. Phân loại máy tính. 4. Cấu tạo chung của MTĐT. 5. Hệ ñếm. 6. Biểu diễn thông tin trong máy tính. 7. Đại số logic. 8. Bài tập. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 21 Hệ ñếm q Khái niệm q Hệ ñếm cơ số 10 q Hệ ñếm cơ số bất kỳ q Hệ ñếm cơ số 2 q Hệ ñếm cơ số 16 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 22
Khái niệm hệ ñếm q Hệ ñếm – Sử dụng để ñếm (biểu diễn độ lớn của một đại lượng nào đó). – Cơ số: Số lượng ký hiệu mà hệ ñếm cho phép sử dụng khi biểu diễn giá trị. q Ví dụ: hệ ñếm cơ số 10 – 10 ký hiệu (cơ số 10) : 0..9. – 123789 là một số trong hệ 10. q Hệ ñếm cơ số a – Có a ký hiệu. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 23 Khái niệm hệ ñếm (tt) q Cơ số 10 – 10 ký hiệu: 0,1,2,…,9 q anan-1…a0 = an.10n + an-1.10n-1 +…+ a0.100 q 123 = 1.102 + 2.101 +3.100 q Viết: 2004 hoặc 200410 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 24
Khái niệm hệ ñếm q Hệ ñếm cơ số a bất kỳ – Sử dụng a ký hiệu để biểu diễn – Ký hiệu có giá trị nhỏ nhất là ‘0’ – Ký hiệu có giá trị lớn nhất là a-1 – Giá trị của chữ số thứ n bằng số ñó nhân với giá trị của vị trí • Giá trị của vị trí = an • n = vị trí, chữ số ñầu tiên có vị trí là n-1 • Phần thập phân được đánh số âm bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 25 Hệ ñếm cơ số 2 (nhị phân) q Sử dụng 2 ký hiệu 0 và 1 q Binary (nhị phân). q Biểu diễn thông tin trong máy tính – Các linh kiện điện tử chỉ có hai trạng thái: • Đóng hoặc mở (công tắc). • Có ñiện hoặc không có ñiện. q Số nhị phân = BIT (BInary digiT). q Viết: 10012 hoặc 1001B bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 26
Chuyển từ cơ số 2 sang cơ số 10 q (anan-1…a0)B = an.2n + an-1.2n-1 +…+ a0.20 q Ví dụ: – 0B = 0; 10B = 2 – 1001B = 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 9 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 27 Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2 q D = số cần chuyển q Chia D (chia nguyên) liên tục cho 2 cho tới khi kết quả phép chia = 0 q Lấy phần dư các lần chia viết theo thứ tự ngược lại Kết quả: 1011 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 28
Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2 (tt) q Phần nguyên – Chia liên tiếp cho 2. – Viết phần dư theo chiều ngược lại. q Phần thập phân – X = phần thập phân. – Nhân X với 2 kết quả: • Phần nguyên (0,1) • Phần thập phân – Lặp lại từ bước đầu, ñến khi muốn dừng hoặc kết quả=0. – Viết các phần nguyên theo đúng thứ tự ñược kết quả. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 29 Các phép toán trên hệ Binary q Phép cộng q Số âm (số bù hai) q Phép trừ q Phép nhân bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 30
Cộng hai số nhị phân q Cộng có nhớ các cặp số cùng vị trí từ phải sang trái q Bảng cộng q Ví dụ – 1010 + 1111 = 11001 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 31 Số bù hai (số âm) q Số bù một – Đảo tất cả các bit của một số nhị phân ta ñược số bù một của nó. q Lấy số bù một cộng 1 ta được số bù hai của số nhị phân ban ñầu. q Ví dụ: – B = 1001 – Bù một của B: 0110 – Bù hai của B: 0111 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 32
Trừ hai số nhị phân B1 – B2 q B2 + bù hai của B2 = 0 (lấy số chữ số = số chữ số của B2). q Có thể coi bù hai của B2 là số ñối của B2. q B1 – B2 = B1 + bù hai của B2. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 33 1010 - 0101 q Bù một của 0101: 1010 q Bù hai của 0101 = 1010 + 1 = 1011 q 1010 – 0101 = 1010 + 1011 = 0101 (chỉ lấy 4 bit kết quả !!!) bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 34
Nhân hai số nhị phân q Nhân từ trái phải qua trái theo cách thông thường q Bảng nhân q Ví dụ – 1011 x 101 = 110111 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 35 Chia hai số nhị phân q Sau khi đã biết cách nhân, cộng, trừ các số nhị phân, hãy thử tưởng tượng ra cách chia số nhị phân giống như số hệ 10. q Ví dụ:11101/101=101, dư 100. bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 36
Hệ ñếm cơ số 16 (Hex) q Sử dụng 16 ký hiệu: – 0..9 – A,B,C,D,E,F q Viết 1AFH hoặc 1AF16 hoặc 1AFH q AH = 10 q FH = 15 q 10H = 16 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 37 Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 10 q Từ hệ 10 hệ 16 – Thực hiện chia liên tiếp cho 16. – Lấy phần dư viết ngược lại. q Từ hệ 16 hệ 10 – (anan-1…a0)H= an.16n + an-1.16n-1 +…+ a0.160 bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 38
Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 2 q Một chữ số hệ 16 tương đương 4 BIT của hệ Nhị phân – 1H = 0001B – FH = 1111B q Xem bảng chuyển đổi các hệ bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 39 Đổi hệ 16 hệ 2 q Căn cứ vào bảng chuyển đổi, thay thế 1 chữ số của số hệ 16 bằng 4 bit nhị phân. q Ví dụ: – CH = 1100B – 7H = 0111B C C7H = 1100 0111B C bangtqh@utc2.edu.vn Tin học đại cương - Chương 1 40