Bài giảng Nhập môn tin học - Chương 1: Giới thiệu - Đào Nam Anh

NHẬP MÔN TIN HỌC GIỚI THIỆU TS Đào Nam Anh Tài liệu Slides do TS.Đào Nam Anh thực hiện dựa trên tài liệu [1,2] và các mã nguồn [3]: 1. B. W. Kernighan and D. M. Ritchie The C Programming Language Prentice Hall 1978, ISBN 0-13-110163-3. 2. TS.Nguyễn Thị Thu Hà, TS.Nguyễn Hữu Quỳnh, TS.Nguyễn Thị Thanh Tân, Giáo trình Nhập môn tin học, Khoa CNTT, Đại học Điện lực, 2013 3. Programiz.com 2 Nội dung 1. Tổng quan về hệ thống tin học 2. Máy tính PC và nguyên lý hoạt động 3. Biểu diễn thông tin trong máy tính 4. Giới thiệu về mạng máy tính CNTT Nhập môn tin học 3 4 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Khái niệm thông tin và dữ liệu • Thực ra không có sự khác biệt nhiều • Trước mỗi sự vật sự kiện tồn tại khách quan, con người luôn muốn biết rõ về nó càng nhiều càng tốt. Những hiểu biết đó gọi là thông tin • Ví dụ: Bản lý lịch trong hồ sơ xin việc giúp nhà tuyển dụng biết thông tin về người xin việc • Muốn đưa thông tin vào máy tính, con người phải tìm cách biểu diễn thông tin sao cho máy tính có thể nhận biết và xử lý được. • Dữ liệu là thông tin đã được đưa vào máy tính 5 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Đơn vị đo lượng thông tin • Đơn vị đo lượng thông tin là bit. • Ví dụ, xét việc tung ngẫu nhiên đồng xu có 2 mặt với khả năng xuất hiện như nhau. Kí hiệu một mặt là 0 và mặt kia là 1 thì sự xuất hiện kí hiệu 1 hay 0 khi tung đồng xu cho ta 1 lượng thông tin là 1 bit • Trong tin học, thuật ngữ bit dùng để chỉ phần nhỏ nhất của bộ nhớ máy tính để lưu trữ một trong hai kí hiệu 0,1 • Ví dụ có 8 bóng đèn: 01101001 • Để lưu trữ dãy bit đó ta cần dùng ít nhất 8 bit của bộ nhớ máy tính. • Ngoài đơn vị bit nói trên, đơn vị đo thông tin thường dùng là byte. 1byte = 8bit. Còn có các đơn vị bội của byte trong bảng sau: 6 Biểu diễn thông tin trong máy tính Kí hiệu Đọc là Độ lớn KB Ki lo bai 1024 byte MB Mê ga bai 1024 KB GB Gi ga bai 1024 MB TB Tê ra bai 1024 GB PB Pê ta bai 1024 TB 7 Biểu diễn thông tin trong máy tính Các dạng thông tin Dạng văn bản Dạng hình ảnh Dạng âm thanh 8 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Mã hóa thông tin trong máy tính • Muốn máy tính xử lí được, thông tin phải biến đổi thành một dãy bit. Cách biến đổi như vậy được gọi là một cách mã hóa thông tin • Thông tin gốc: 8 bóng đèn  Thông tin mã hóa: 01101001  Máy tính • Ví dụ xét việc mã hóa thông tin dạng văn bản là một dãy các kí tự a..zA..Z0..9 9 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Mã hóa thông tin trong máy tính • Để mã hóa thông tin dạng văn bản, ta chỉ cần mã hóa các kí tự. Bộ mã ASCII (Đọc là A-ski, American Standard Code for Information Interchange). Trong bộ mã này, các kí tự được đánh số từ 0 đến 255 • Ví dụ, kí tự “A” có mã ASCII là 65. Kí tự “a” có mã là 97. Mỗi số nguyên trong phạm vi từ 0 đến 255 đều có thể viết trong hệ nhị phân với 8 chữ số (8bit). Ví dụ mã ASCII của kí tự “A” là 0100001 • Bộ mã ASCII chỉ mã hóa được 256(=28) kí tự, chưa đủ mã hóa tất cả các bảng chữ cái của các ngôn ngữ  mã Unicode 16bit mã hóa được 65536(=216) kí tự 10 Biểu diễn thông tin trong máy tính Cách làm việc các con số nhị phân 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 nhớ 1 0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1 mượn 1 0x0=0 0x1=0 1x0=0 1x1=1 11 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Các hệ đếm và phép tính • Khái niệm • Các chữ số cơ bản của một hệ đếm là các chữ số tối thiểu để biểu diễn mọi số trong hệ đếm ấy • Ví dụ • hệ thập phân có các chữ số cơ bản là 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 • Hệ nhị phân có các chữ số cơ bản là 0,1 12 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Các hệ đếm và phép tính • Đặc biệt trong hệ thập lục phân có các chữ số cơ bản được kí hiệu là 0,,9,A,B,C,D,E,F. Nếu một số có giá trị lớn hơn các số cơ bản thì nó sẽ được biểu diễn bằng cách tổ hợp các chữ số cơ bản theo công thức: • X=anan-1a1a0 = anb n + an-1b n-1 + + a1b + a0 (*) với b là cơ số hệ đếm, anan-1a1a0 là các chữ số cơ bản, X là số ở hệ đếm cơ số b. 13 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Các hệ đếm và phép tính • Đặc biệt trong hệ thập lục phân có các chữ số cơ bản được kí hiệu là 0,,9,A,B,C,D,E,F. Nếu một số có giá trị lớn hơn các số cơ bản thì nó sẽ được biểu diễn bằng cách tổ hợp các chữ số cơ bản theo công thức: • X=anan-1a1a0 = anb n + an-1b n-1 + + a1b + a0 (*) với b là cơ số hệ đếm, anan-1a1a0 là các chữ số cơ bản, X là số ở hệ đếm cơ số b. • Ví dụ: • Hệ thập phân cho X = 123 thì X = 1*102 + 2*101 + 3 với b = 10 • Hệ nhị phân cho X = 110 thì X = 1 * 22 + 1*21 + 0 với b = 2 14 Biểu diễn thông tin trong máy tính  Các hệ đếm và phép tính Để chuyển một số từ hệ thập phân sang hệ có cơ số b (b khác10) ta làm như sau: Lấy số thập phân chia cho cơ số b cho đến khi phần thương của phép chia bằng 0, số đổi được chính là các phần dư của phép chia theo thứ tự ngược lại Ví dụ X= 610 nghĩa là X = 6 trong hệ thập phân sẽ đổi được thành 1102 trong hệ nhị phân như sau: 15 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Các hệ đếm và phép tính • Qui tắc 2 • Để chuyển một số từ hệ cơ số b về hệ thập phân ta sử dụng công thức (*) • Qui tắc 3 • Để chuyến đổi số từ hệ nhị phân sang hệ thập lục phân ta thực hiện như sau: • Nhóm lần lượt 4 bit từ phải sang trái, sau đó thay thế các nhóm 4 bit bằng giá trị tương ứng trong hệ thập lục phân (tra theo bảng chuyển đổi) • Ví dụ X = 11 10112 = 3B16 • Qui tắc 4 • Để chuyển số từ hệ thập lục phân sang hệ nhị phân ta thực hiện như sau: ứng với mỗi chữ số sẽ được biểu diễn dưới dạng 4 bit • Ví dụ: X = 3B16 = 0011 10112 = 11 10112 16 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 1510=?2 1. 15:2 được 7 dư 1 15 2 1 7 17 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 1510=?2 1. 15:2 được 7 dư 1 2. 7:2 được 3 dư 1 15 2 1 7 2 1 3 18 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 1510=?2 1. 15:2 được 7 dư 1 2. 7:2 được 3 dư 1 3. 3:2 được 1 dư 1 15 2 1 7 2 1 3 2 1 1 19 Biểu diễn thông tin trong máy tính • Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 1510=?2 1. 15:2 được 7 dư 1 2. 7:2 được 3 dư 1 3. 3:2 được 1 dư 1 4. 1:2 được 0 dư 1 15 2 1 7 2 1 3 2 1 1 2 1 0 20 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 1510=?2 1. 15:2 được 7 dư 1 2. 7:2 được 3 dư 1 3. 3:2 được 1 dư 1 4. 1:2 được 0 dư 1 5. Đọc chéo từ dưới lên viết từ trái sang phải: 1510=11112 15 2 1 7 2 1 3 2 1 1 2 1 0 21 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 910=?2 22 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 910=?2 1. 9:2 được 4 dư 1 9 2 1 4 23 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 910=?2 1. 9:2 được 4 dư 1 2. 4:2 được 2 dư 0 9 2 1 4 2 0 2 24 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 910=?2 1. 9:2 được 4 dư 1 2. 4:2 được 2 dư 0 3. 2:2 được 1 dư 0 9 2 1 4 2 0 2 2 0 1 25 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 910=?2 1. 9:2 được 4 dư 1 2. 4:2 được 2 dư 0 3. 2:2 được 1 dư 0 4. 1:2 được 0 dư 1 9 2 1 4 2 0 2 2 0 1 2 1 0 26 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang nhị phân • 910=?2 1. 9:2 được 4 dư 1 2. 4:2 được 2 dư 0 3. 2:2 được 1 dư 0 4. 1:2 được 0 dư 1 5. Đọc chéo từ dưới lên viết từ trái sang phải: 910=10012 9 2 1 4 2 0 2 2 0 1 2 1 0 27 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ nhị phân sang thập phân 10112=?10 =1*2 3 +0*2 2 +1*2 1 +1*2 0 =8+0*4+1*2+1 =10 10112=1010 28 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ nhị phân sang thập phân 1010112=?10 =1*2 5 +0*2 4 +1*2 3 +0*2 2 +1*2 1 +1*2 0 =256+8+2+1 =267 1010112=26710 29 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 2010=?16 30 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 2010=?16 1. 20:16 được 1 dư 4 20 16 4 1 31 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 2010=?16 1. 20:16 được 1 dư 4 2. 4:16 được 0 dư 4 20 16 4 1 16 1 0 32 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 2010=?16 1. 20:16 được 1 dư 4 2. 4:16 được 0 dư 4 3. Đọc chéo từ dưới lên viết từ trái sang phải: 2010=1416 20 16 4 1 16 1 0 33 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3010=?16 1. 30:16 được 1 dư 14 tức E 2. 1:16 được 0 dư 1 3. Đọc chéo từ dưới lên viết từ trái sang phải: 3010=1E16 30 16 E 1 16 1 0 34 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3010=?16 35 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3010=?16 1. 30:16 được 1 dư 14 tức E 30 16 E 1 36 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3010=?16 1. 30:16 được 1 dư 14 tức E 2. 1:16 được 0 dư 1 30 16 E 1 16 1 0 37 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3010=?16 1. 30:16 được 1 dư 14 tức E 2. 1:16 được 0 dư 1 3. Đọc chéo từ dưới lên viết từ trái sang phải: 3010=1E16 30 16 E 1 16 1 0 38 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3710=?16 39 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3710=?16 1. 37:16 được 2 dư 5 37 16 5 2 40 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3710=?16 1. 37:16 được 2 dư 5 2. 2:16 được 0 dư 2 37 16 5 2 16 2 0 41 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập phân sang thập lục phân 3710=?16 1. 37:16 được 2 dư 5 2. 2:16 được 0 dư 2 3. Đọc chéo từ dưới lên viết từ trái sang phải: 3710=2516 37 16 5 2 16 2 0 42 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập lục phân sang thập phân AE16=?10 =10*16 1 +14*16 0 =160+14=174 AE16=17410 43 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập lục phân sang thập phân 23416=?10 =2*16 2 +3*16 1 +4*16 0 = 44 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập lục phân sang nhị phân 3716=?2 45 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ thập lục phân sang nhị phân 3716=?2 Chuyển qua hệ 10: 3716=102=?2 46 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ nhị phân sang thập lục phân 1001002=? 16 47 Biểu diễn thông tin trong máy tính Chuyển từ hệ nhị phân sang thập lục phân 1001002=? 16 Chuyển qua hệ 10: 1001002=? 10 =? 16 48 Biểu diễn thông tin trong máy tính  Các hệ đếm và phép tính Bảng chuyển đổi: Thập phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Nhị phân 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Thập lục phân 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 49 Biểu diễn thông tin trong máy tính Biểu diễn hình ảnh Biểu diễn âm thanh Tổng quan về hệ thống tin học • Tin học • là một nghành khoa học chuyên nghiên cứu việc thu thập và xử lý thông tin dựa trên công cụ là máy tính điện tử. • Hệ thống tin học dùng để nhập, xử lí, xuất, truyền, và lưu trữ thông tin • Hệ thống tin học gồm 3 thành phần: • Phần cứng (Hardware) gồm máy tính và một số thiết bị liên quan • Phần mềm (Software) gồm các chương trình. Chương trình là một dãy lệnh, mỗi lệnh là một chỉ dẫn cho máy tính biết thao tác cần thực hiện • Sự quản lí và điều khiển của con người 50 Máy tính PC và nguyên lý hoạt động Sơ đồ cấu trúc máy tính 51 Thiết bị vào Thiết bị ra Bộ nhớ trong Bộ điều khiển Bộ số học/logic Bộ xử lí trung tâm Bộ nhớ ngoài Máy tính PC và nguyên lý hoạt động  Bộ xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit) o a y vi nh, u n i t ng a y, c năng , nh n u i u n a t chương nh c lưu trong .  CPU gồm các nh n:  u n (Control Unit – CU): có nhiệm thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lý.  luận lý số học (Arithmetic and Logic Unit – ALU): thực hiện các phép toán số học và luận lý. 52 Máy tính PC và nguyên lý hoạt động  trong (Main Memory) là nơi chương trình được đưa vào để thực hiện và là nơi lưu trữ dữ liệu đang được xử lí  Gồm 2 phần: ROM(Read Only Memory) và RAM(Random Access Memory)  ROM chứa một số chương trình hệ thống được hãng sản xuất nạp sẵn. Dữ liệu trong ROM không xóa được. Khi tắt máy dữ liệu trong ROM không bị mất đi  RAM là phần bộ nhớ có thể đọc, ghi dữ liệu trong lúc làm việc. Khi tắt máy, dữ liệu trong RAM sẽ bị mất đi 53 Máy tính PC và nguyên lý hoạt động  ngoài (Secondary Memory) dùng để lưu trũ lâu dài dữ liệu và hỗ trợ cho bộ nhớ trong  Gồm Đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD, thiết bị nhớ flash 54 Máy tính PC và nguyên lý hoạt động  Thiết bị vào (Input device) dùng để đưa thông tin vào máy tính  Bàn phím  Chuột  Máy quét  Webcam 55 Máy tính PC và nguyên lý hoạt động  Thiết bị ra (Output device) dùng để đưa thông tin vào máy tính  Màn hình  Máy in  Máy chiếu  Loa và tai nghe 56 Máy tính PC và nguyên lý hoạt động  Hoạt động của máy tính Nguyên lí điều khiển bằng chương trình Máy tính hoạt động theo chương trình 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 Nguyên lí 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 lí Von Neumann 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 Von Neumann 57 Cám ơn https://sites.google.com/site/daonamanhedu/intro2informatics