Bài giảng Nhập môn Tin học - Chương 1: Tổng quan về hệ thống máy tính - Từ Thị Xuân Hiền

BÀI GIẢNG NHẬP MÔN TIN HỌCGV: Từ Thị Xuân HiềnChương 1:Tổng quan về hệ thống máy tínhLịch sử phát triển của máy tínhThế hệ máy tính thứ nhất (1945 – 1956).ENIACĐược biết đến như một máy tính điện tử đầu tiên dành cho mục đích chung. ENIAC được sử dụng đầu tiên trong Chiến tranh thế giới lần thứ 2Lịch sử phát triển của máy tínhĐây là một máy tính khổng lồ với kích thước:Dài 20 mét, cao 2,8 mét và rộng vài mét. ENIAC bao gồm: 18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, Cân nặng 30 tấn, Tiêu thụ 140KW giờ. Có 20 thanh ghi 10 bit (tính toán trên số thập phân). Có khả năng thực hiện 5.000 phép toán cộng trong một giâyLịch sử phát triển của máy tínhSAGE (năm 1954)Hệ thống phòng thủ tính toán khổng lồ SAGE được thiết kế để hỗ trợ Lực lượng không quân theo dõi dữ liệu rađa theo thời gian thực.Lịch sử phát triển của máy tínhNEAC 2203 (năm 1960)Được chế tạo bởi hãng điện Nippon (NEC) và là một trong những chiếc máy tính bán dẫn sớm nhất ở Nhật Bản. Chúng được ứng dụng trong các lĩnh vực kinh doanh, khoa học và ứng dụng kỹ thuật.Lịch sử phát triển của máy tínhThế hệ thứ hai (1958-1964)Công ty Bell đã phát minh ra transistor vào năm 1947 và do đó thế hệ thứ hai của máy tính được đặc trưng bằng sự thay thế các đèn điện tử bằng các transistor lưỡng cực.Kích thước máy tính giảm, rẻ tiền hơn, tiêu tốn năng lượng ít hơn.Ngôn ngữ cấp cao xuất hiện (như FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm 1960) và hệ điều hành kiểu tuần tự (Batch Processing) được dùngLịch sử phát triển của máy tínhIBM System/360 (năm 1964)IBM System/360 là máy tính đầu tiên kiểm soát toàn bộ phạm vi ứng dụng từ nhỏ tới lớn, từ thương mại tới khoa họcLịch sử phát triển của máy tínhThế hệ thứ ba (1965-1971)Thế hệ thứ ba được đánh dấu bằng sự xuất hiện của các mạch tích hợp - IC: Integrated Circuit. Các mạch tích hợp mật độ thấp (SSI: Small Scale Integration) có thể chứa vài chục linh kiện.Mạch tích hợp mật độ trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện trên mạch tích hợp.Lịch sử phát triển của máy tínhInterface Message Processor (năm 1969)IBP đặc trưng cho thế hệ gateway đầu tiên và ngày nay được biết đến là các bộ định tuyến (router). Như vậy, IMP thực hiện những tác vụ quan trọng trong việc phát triển mạng chuyển mạch gói đầu tiên trên thế giới (ARPANET) Lịch sử phát triển của máy tínhThế hệ thứ tư (1972-ngày nay)Thế hệ thứ tư được đánh dấu bằng các IC có mật độ tích hợp cao (LSI: Large Scale Integration) có thể chứa hàng ngàn linh kiện. Các IC mật độ tích hợp rất cao (VLSI: Very Large Scale Integration) có thể chứa hơn 10 ngàn linh kiện trên mạch. Hiện nay, các chip VLSI chứa hàng triệu linh kiện.Lịch sử phát triển của máy tínhApple I (năm 1976)Apple I được hình thành bởi Steve Wozniak ông đã cung cấp chúng cho câu lạc bộ máy tính Homebrew ở Thung lũng Silicon và cùng với người bạn Steve JobsLịch sử phát triển của máy tínhMáy tính cá nhân của IBM (năm 1981)Với những đặc trưng bàn phím độc lập, máy in và màn hình, sản phẩm có thể được đóng gói hoàn toàn và cung cấp cho người tiêu dùng và doanh nghiệpLịch sử phát triển của máy tínhMáy tính di động Osborne 1 (năm 1981)Osborne là chiếc máy tính di động đầu tiên được thương mại hóa, nặng 10,8kg và có giá dưới 2000 USDLịch sử phát triển của máy tínhHewlett-Packard 150 (năm1983)Sản phẩm đại diện cho bước đi đầu tiên trong việc mở rộng công nghệ hiện nay. HP 150 là chiếc máy tính đầu tiên được thương mại hóa với công nghệ màn hình cảm ứng.Lịch sử phát triển của máy tínhiPad (năm 2010)Chiếc máy tính dạng bảng gây xôn xao giới công nghệ vừa được Apple giới thiệu vào cuối tháng trước. Sản phẩm dày chưa đầy 1-inch, nặng 0,68kg và được trang bị màn hình cảm ứng 9,7-inchTầm quan trọng của hệ thống máy tínhTầm quan trọng của hệ thống máy tínhNhìn chung, máy tính hỗ trợ con người trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày của bạn. Máy tính đóng một vai trò trung tâm trong truyền thông, giải trí, giáo dục, thương mại và các hoạt động kinh doanh khác trên toàn thế giới.Máy tính là gì? Máy tính là một thiết bị điện tử nhận dữ liệu data (input), xử lý dữ liệu, lưu trữ dữ liệu và tạo kết quả (output). Dữ liệu (Data) là tập hợp các sự kiện thô, chưa được xử lý, bao gồm văn bản, số, âm thanh, hình ảnh và video.Máy tính là gì? Hệ thống máy tính gồm phần cứng (hardware) và phần mềm (software).Phần cứng gồm các thiết bị điện tử. Phần mềm Bao gồm các lệnh, hoặc các chương trình, để kiểm soát hoạt động của máy tính.Máy tính là gì? Hoạt động của máy tínhĐể thực hiện các tác vụ, máy tính sẽ nhận dữ liệu thông qua một thiết bị đầu vào như bàn phím, xử lý dữ liệu, tạo ra thông tin trên thiết bị đầu ra như màn hình và lưu trữ thông tin trên thiết bị lưu trữ.Hoạt động của máy tínhHoạt động của máy tínhVí dụ: Nhập dữ liệu (Input data): Khi quét mã vạch của một sản phẩm, máy tính ghi lại tên và mã của sản phẩm đóXử lý dữ liệu (Process data): Máy tính sử dụng các phần mềm để xử lý dữ liệuThông tin đầu ra (Output information): Máy tính hiển thị thông tin trên màn hình, sau đó in ra hóa đơnLưu trữ dữ liệu và thông tin (Store data and information): Máy tính lưu trữ thông tin về việc bán trên đĩa cứng.Loại phần mềmPhần mềm cung cấp phương tiện để người dùng tương tác với phần cứng của máy tính bằng cách nhập và nhận thông tin thông qua giao diện người dùng.Phần mềm trên hầu hết các máy tính cá nhân có giao diện đồ họa (GUI).Loại phần mềmPhần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụngPhần mềm hệ thống (System software )là phần mềm điều khiển hoạt động của máy tính bao gồm hệ điều hành và các chương trình tiện íchHệ điều hành (operating system) là phần mềm điều phối các tài nguyên và hoạt động trên máy tính.Chương trình tiện (utility program) ích giúp hệ điều hành thiết lập, duy trì và bảo vệ máy tính.Phần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụngPhần mềm hệ thống hoạt động ở chế độ nền để quản lý phần cứng và thực thi các phần mềm khác.Phần mềm ứng dụng: thực hiện các tác vụ theo yêu cầu của người dùng như viết báo cáo, tạo video, xem một trang WebPhần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụngHệ điều hànhPhần mềm ứng dụngMục đíchĐiều hành và kiểm soát phần cứng máy tính và chạy phần mềm ứng dụngProvides services and information directly to usersVai trò trong hệ thống máy tínhPhối hợp hoạt động của người dùng, phần mềm ứng dụng và phần cứngThực hiện các nhiệm vụ dựa trên yêu cầu của người dùngNhiệm vụ điển hìnhGiám sát nguồn tài nguyên phần cứng Kiểm soát và xử lý dữ liệu đầu vào và đầu raTạo các tài liệu như báo cáo và biểu đồ Cung cấp giải trí Hiển thị hình ảnhVí dụWindows 8 Mac OS X AndroidMicrosoft Word, Adobe Photoshop, Mozilla FirefoxCác loại hệ điều hànhHệ điều hành máy tính cá nhânHệ điều hành được cài đặt trên một máy tính đơn gọi là hệ điều hành máy tính cá nhân. Cũng là hệ điều hành đa nhiệm vì nó có thể thực hiện nhiều chương trình cùng một lúc.Ba hệ điều hành máy tính cá nhân phổ biến nhất là Windows, Mac OS, and Linux.Các loại hệ điều hànhWindows đã trở nên phổ biến vì nó chạy trên các máy tính cá nhân rẻ tiền được tạo ra bởi nhiều nhà sản xuất máy tính.Mac OS chỉ chạy trên các máy tính Apple Macintosh. Phiên bản hiện tại của hệ điều hành được gọi là Mac OSCác loại hệ điều hànhCác loại hệ điều hànhLinux là một hệ điều hành máy tính cá nhân có liên quan đến UNIX.Linux có sẵn trong các phiên bản được gọi là bản phân phối, bao gồm các bản phân phối thương mại như Fedora, openSUSE, UbuntuHệ điều hành di độngHệ điều hành di động được thiết kế cho các thiết bị máy tính cầm tay nhỏ như điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng. Hệ điều hành di động bao gồm các tính năng tương tự như một hệ điều hành cá nhân, nhưng đơn giản hơn và nhỏ hơn đáng kể.Hệ điều hành di độngHệ điều hành nhúngHệ điều hành nhúng chạy các thiết bị như máy ATM, hệ thống định vị, máy nghe nhạc xách tay, máy ghi hình kỹ thuật số và các thiết bị điện tử tiêu dùng khác. Một hệ điều hành nhúng được bao gồm trong phần cứng của một thiết bị độc lậpHệ điều hành nhúngHệ điều hành máy chủHệ điều hành máy chủ nằm trên một máy chủ và được sử dụng để quản lý một mạng, đó là một nhóm gồm hai hoặc nhiều máy tính kết nối với nhau.Máy chủ là máy tính cung cấp các dịch vụ mạng như e-mail cho các máy tính khác hoặc khách hàng. Do mục đích của họ, hệ điều hành máy chủ đôi khi được gọi là hệ điều hành mạng.Hệ điều hành máy chủHệ điều hành máy chủMỗi máy tính khách trên mạng có hệ điều hành cá nhân riêng, trong khi máy chủ chạy một hệ điều hành máy chủ để quản lý các yêu cầu dịch vụ từ máy tính khách.Ví dụ:Nếu một người dùng trên mạng muốn in một tài liệu, hệ điều hành máy chủ sẽ xử lý yêu cầu và gửi lệnh in tới máy in, nơi mà nó sắp xếp các lệnh in khác theo thứ tự nhất định.Hệ thống số - Number systemMáy tính sử dụng các tín hiệu điện với 2 trạng thái on hoặc off, do đó, tất cả mọi thứ được xem như một loạt các số nhị phân.Dữ liệu được biểu diễn dạng 1 (on) và 0 (off). Tất cả dữ liệu mà máy tính xử lý phải chuyển đổi sang dạng nhị phân.Hệ nhị phân là gì?Dữ liệu số bao gồm các con số được sử dụng trong các phép toán số học. Các thiết bị số biểu diễn dữ liệu bằng cách sử dụng hệ thống số nhị phân gồm 2 ký số 0 và 1.Hệ nhị phân là gì?Hệ nhị phân là gì?there are only two digits to select from (1 and 0)when using the binary system, data is converted using the power of two.Hệ thâp phân (base 10) và hệ nhị phân (base 2)Hệ thập phân sử dụng 10 ký số : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Hệ nhị phân dùng 2 ký số: 0 and 1.Hệ thâp phân (base 10) và hệ nhị phân (base 2)Cách biểu diễn từ và ký tự trên thiết bị sốCác thiết bị số sử dụng một số loại mã để biểu diễn dữ liệu ký tự, bao gồm ASCII, EBCDIC và UnicodeCác loại mãASCII (American Standard Code for Information Interchange) Chỉ cần 7 bit cho mỗi ký tự.Ví dụ: mã ASCII của ký tự A là 1000001. ASCII cung cấp mã cho 128 ký tự, bao gồm chữ hoa, chữ thường, dấu chấm câu và số.Các loại mãEBCDIC (Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code, pronounced “EB seh dick”) Là mã 8-bit chỉ được sử dụng bởi các máy tính cũ.Extended ASCII: mở rộng của mã ASCII sử dụng 8 bit để đại diện cho một ký tự. Ví dụ: mã ASCII mở rộng biểu diễn ký tự A là 01000001. Sử dụng 8 bit, mã ASCII mở rộng cung cấp mã cho 256 ký tựCác loại mãUnicode Sử dụng 16 bit và cung cấp mã cho 65.000 ký tự - đại diện cho bảng chữ cái của nhiều ngôn ngữ. Ví dụ: Unicode biểu diễn ký tự A trong bảng chữ cái Cyrillic của Nga là 0000010000010000Cách lưu trữ hình ảnh trong thiết bị sốHình ảnh có thể được số hóa bằng cách xử lý chúng như một loạt các chấm màu. Mỗi dấu chấm được gán một số nhị phân theo màu của nó. Ví dụ: một chấm xanh lục có thể được biểu diễn bằng 0010 và một dấu chấm màu đỏ vào năm 1100Đơn vị đo dung lượng dữ liệu trên máy tínhCác thành phần cơ bản của hệ thống máy tínhKhái niệm về hệ thốngMột hệ thống có 3 đặc điểm chính:Có nhiều hơn một phần tửTất cả các phần tử trong hệ thống có quan hệ logic với nhauTất cả các phần tử trong hệ thống được quản lý theo một cách mà nhằm để đạt được mục tiêu của hệ thốngHệ thống máy tínhMáy tính là một hệ thống bao gồm các thành phần tích hợp: Đơn vị nhập, xuất, Đơn vị lưu trữ và Đơn vị xử lý CPU làm việc với nhau để thực hiện các lệnh theo các bước đã đề ra trong chương trình thực hiệnTổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhTổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhĐơn vị xử lýBộ logic số học (Arithmetic Logic Unit-ALU)Bộ logic số học của hệ thống máy tính là nơi mà diễn ra việc thực thi các lệnh trong thao tác xử lý.Bộ điều khiển (Control Unit)Quản lý và chi phối hoạt động của tất cả các bộ phận của hệ thống máy tính.Tổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhĐơn vị xử lýTổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhĐơn vị lưu trữ (Storage unit):Lưu trữ lệnh và dữ liệu chờ xử lýLưu kết quả ngay sau khi xử lýLưu kết quả của xử lý sau cùng trước khi xuất ra ngoài qua thiết bị xuấtTổ chức cơ bản của hệ thống máy tính Ram (random access memory): Là bộ nhớ chính. Dữ liệu được lưu trữ tạm thời trong RAM, và bị xóa sạch khi máy tính ngưng hoạt động.Tổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhROM (read-only memory): Hệ điều hành truy xuất dữ liệu hoặc các chương trình được lưu trữ trong ROM khi máy tính khởi động.Tổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhBộ nhớ ngoàiĐĩa từ: Là thiết bị lưu trữ chính trên hầu hết các máy tính, được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh và phủ các hạt sắt oxit từ. Tổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhĐơn vị nhập (input unit)Đọc các lệnh (chỉ thị) và dữ liệu từ bên ngoàiChuyển các lệnh và dữ liệu sang dạng thức mà hệ thống máy tính có thể chấp nhận.Hỗ trợ những lệnh và dữ liệu đã được chuyển cho hệ thống máy tính chờ xử lý Tổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhĐơn vị xuất (Output unit)Nhận kết quả đã được xử lý bởi hệ thống máy tính dưới dạng mã hóa mà người dùng không hiểuChuyển từ dạng mã máy sang ngôn ngữ người dùng Chuyển kết quả cho bên ngoàiTổ chức cơ bản của hệ thống máy tínhNhóm thiết bị nhậpPorts - Buses A port Là một kết nối được sử dụng để cắm các thiết bị ngoại vi vào máy tính.A bus: các mạch điện tử được sử dụng để truyền dữ liệu giữa các thành phần máy tính. Nhóm thiết bị nhậpPorts - Buses Nhóm thiết bị nhậpKeyboards: Là thiết bị nhập thông dụng nhất để nhập văn bản và số vào máy tính.Nhóm thiết bị nhậpThe mouse Là một thiết bị điều khiển con trỏ trên màn hình.Nhóm thiết bị nhậpTouchpads Là một bề mặt cảm ứng có thể chuyển đổi chuyển động và vị trí của ngón tay của người dùng đến một vị trí tương đối trên màn hình.Nhóm thiết bị xuấtMonitorMáy tính để bàn thường sử dụng màn hình làm thiết bị hiển thị.Nhóm thiết bị xuấtProjectorsNhóm thiết bị xuấtPrinters: Máy in tạo ra một bản sao trên giấy của các kết quả xử lý. Đầu ra máy in được gọi là hard copy Câu hỏi__________Là một chip máy tính duy nhất có chứa tất cả các mạch điện tử để thực hiện các tác vụ xử lý trên máy tính cá nhân.a. RAM b. CPU c. OSU d. PCU