Bài 1. Một số khái niệm cơ bản

Tài liệu giảng dạy và học tập
1.1.1- Thông tin (Informations)
Là một khái niệm tương đối trừu tượng dùng để mô tả những gì đem lại sự thay đổi về hiểu biết, nhận thức cho con người. Một thể hiện cụ thể của thông tin tại một thời điểm xác định được gọi là một tin. Thông tin tồn tại khách quan và có thể tạo ra, lưu trữ, xử lí và truyền đi từ nơi này đến nơi khác.
1.1.2- Dữ liệu (Data)
Là vật liệu thô mang thông tin. Dữ liệu sau khi được tập hợp lại và xử lí sẽ cho ta thông tin. Nói cách khác, dữ liệu là nguồn gốc, là vật mang thông tin, là vật liệu để sản xuất ra thông tin.
Trong thực tế, dữ liệu có thể là các dạng sau:
- Tín hiệu vật lý (Physical signal)
- Các số liệu (Number)
- Các kí hiệu (Symbol)
1.1.3- Xử lí thông tin
Là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, các công nghệ, các kỹ thuật xử lí thông tin một cách tự động bằng máy tính điện tử.
Một thông tin muốn đưa vào máy tính xử lí thường được thực hiện qua các giai đoạn sau:
Đầu tiên thông tin cần xử lí phải được biến đổi thành tín hiệu điện liên tục nhờ một bộ cảm biến tín hiệu, sau đó tín hiệu điện này sẽ được lượng tử hoá để biến thành các tín hiệu rời rạc thông qua bộ chuyển đổi tương tự - số và được mã hoá dưới dạng các kiểu dữ liệu trong máy tính (số nguyên, số thực, kí tự hoặc tổ hợp của chúng), các dữ liệu này sẽ được xử lí trong máy tính bằng các chương trình phần mềm hoặc phần cứng để chắt lọc ra các thông tin có giá trị hoặc biến đổi nó thành một dạng theo yêu cầu. Dữ liệu sau khi đã xử lí sẽ được đưa ra bộ chuyển đổi số - tương tự để chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu điện liên tục nhằm tái tạo lại các thông tin theo yêu cầu thông qua bộ tái tạo tín hiệu, thông tin này sẽ được người sử dụng tiếp nhận thông qua các thiết bị ra nào đó như: màn hình, máy in, ...
1.1.4- Phần cứng (Hardware)
Là tất cả các đối tượng vật lí hữu hình cấu tạo nên chiếc máy tính; bao gồm các thiết bị điện tử và cơ khí như các vi mạch, bản mạch, chíp, dây cáp, bộ nhớ, màn hình, chuột, bàn phím, máy in, loa, máy vẽ, các thiết bị truyền thông . Có thể coi phần cứng là "bộ xương" hình thành nên cấu trúc về mặt vật lý của chiếc máy tính.
1.1.5- Phần mềm (Software)
Là tập hợp các chương trình để điều khiển máy tính hoạt động như: Hệ điều hành (Windows 98, Windows XP, Unix, Linux, .), các chương trình ứng dụng (các chương trình quản lí, các chương trình soạn thảo văn bản .), các chương trình điều khiển (các drive, các tiện ích, .), các ngôn ngữ lập trình (C, C++, Pascal, .). Có thể coi phần mềm là "cơ bắp" điều khiển mọi hoạt động của máy tính.
1.1.6- Khái niệm về tệp tin (File)
- Là đơn vị lưu trữ thông tin đã được mã hoá. Các thông tin này được tổ chức thành các gói tin và được lưu trữ lên các thiết bị như đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD;
- Tên tệp tin có thể lên đến 255 ký tự và một số ký tự đặc biệt như dấu gạch ngang dài (_), dấu phẩy (,);
- Tệp tin gồm có 2 phần: phần tên và phần mở rộng được phân cách nhau bởi dấu chấm. Phần tên mô phỏng nội dung tệp tin, phần mở rộng (Extension) có từ 1-3 ký tự ở cuối tập tin qui định loại tệp tin;
- Ví dụ: Một tệp tin có tên là Vinhphuc.txt thì phần tên là "Vinhphuc", phần mở rộng là .txt
+ Phần mở rộng .doc là tệp tin của chương trình Winword
+ Phần mở rộng . xls là tệp tin của chương trình Excel
- Các ký tự không được sử dụng: dấu hai chấm (:), dấu gạch xiên (/) và dấu hỏi (?).
- Windows mặc định không nhìn thấy phần mở rộng.
1.1.7- Khái niệm về ngăn chứa tin (Folder - thư mục)
Như ta đã biết, thông tin lưu trữ trong máy tính được tổ chức thành các tệp tin rồi mới được lưu lên thiết bị lưu trữ. Thông thường, người ta sẽ không lưu tất cả các tệp tin lên thiết bị lưu trữ vì thông tin lưu trữ không phải thuộc một lĩnh vực mà chúng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau, nếu lưu trữ như vậy thì rất khó quản lý và sử dụng. Để khắc phục tình trạng này người ta đưa ra khái niệm thư mục, về mặt lưu trữ thì khái niệm thư mục cũng giống như khái niệm thiết bị lưu trữ, nó không phải chứa thông tin trực tiếp mà là dùng nó để chứa các tệp tin. Thư mục khác với thiết bị lưu trữ ở chỗ là thư mục luôn nằm trong thiết bị lưu trữ, nói cách khác, thư mục được tạo ra bên trong thiết bị lưu trữ, nó không phải là một thiết bị vật lí, nó chỉ mang tính logic mà thôi.
Ví dụ: Trong thư viện các quyển sách được đặt lên các giá sách, mỗi giá sách chứa một loại sách thuộc một lĩnh vực. Như vậy, giá sách lúc này giống như một thư mục trong tin học; giá sách được đặt trong thư viện, giống như thư mục luôn nằm trong thiết bị lưu trữ, trên giá sách chứa các quyển sách giống như thư mục chứa các tệp tin.
Trong thực tế, khi lưu trữ các tệp tin thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau trong máy tính, người sử dụng tạo ra nhiều thư mục khác nhau, mỗi thư mục lấy tên một lĩnh vực, tệp tin thuộc lĩnh vực nào sẽ được đưa vào thư mục tương ứng.
1.1.8- Khái niệm về mạng máy tính
Mạng máy tính (Computer network) có thể được hiểu là một hệ thống kết nối các máy tính đơn lẻ tạo thành một môi trường làm việc phân tán, đa người dùng cho phép nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên chung và trao đổi thông tin từ những vị trí địa lí khác nhau.
Mạng máy tính về mặt địa lý có thể phân thành các loại như sau:
- Mạng cục bộ LAN (Local Area Network): là mạng được cài đặt cho một vùng địa lý tương đối nhỏ, thông thường là trong một toà nhà, một trường học, một cơ quan nhỏ để chia sẻ các tài nguyên dùng chung như: máy in, máy vẽ và trao đổi thông tin giữa các bộ phận, phòng ban với nhau;
- Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network): là mạng liên kết nhiều mạng LAN với nhau và được cài đặt cho một vùng địa lí tương đối rộng như một quốc gia, cho các lục địa để chia sẻ tài nguyên dùng chung và trao đổi thông tin giữa các mạng LAN với nhau;
- Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network): là mạng được cài đặt với mục đích chia sẻ tài nguyên và trao đổi thông tin giữa các tổ chức, cá nhân trên toàn thế giới với nhau. Mạng Internet hiện nay chính là một hình thức của mạng GAN và ngày càng được phát triển rộng rãi.
Nhìn chung, đây chỉ là một cách phân loại tương đối, vì với sự phát triển của công nghệ, ranh giới phân biệt của các loại hình mạng ngày một mờ dần đi.
1.2.1. Các hệ đếm cơ bản
1.2.1.1- Hệ đếm thập phân
Trong hệ đếm thập phân ta sử dụng 10 chữ số từ 0 đến 9 để biểu diễn các số. Mỗi khi đếm đến 10 thì chuyển một đơn vị sang hàng bên trái hay nói cách khác, trọng số ở hai hàng liền nhau chênh nhau 10 lần. Các trọng số cho toàn bộ các con số là các luỹ thừa của 10 với số mũ dương tăng dần từ phải qua trái, bắt đầu từ 100 = 1.
. 105 104 103 102 101 100
Đối với các số phần thập phân thì số mũ lại là âm, giảm dần từ trái qua phải, bắt đầu từ 10-1
. 102 101 100. 10-1 10-2 10-3 .
Ví dụ: Diễn tả số: 568.25 hệ thập phân theo một tổng các chữ số của nó
Cách làm: chữ số 5 có trọng số là 100 (102), chữ số 6 có trọng số là 10 (101), chữ số 8 có trọng số là 1(100); ở phần thập phân, chữ số 2 có trọng số là 0.1 (10-1), chữ số 5 có trọng số là 0.01 (10-2)
568.25 = (5 x 102) + (6 x 101) + (8 x 100) + (2 x 10-1) + (5 x 10-2)
= (5 x 100) + (6 x 10) + (8 x 1) + (2 x 0.1) + (5 x 0.01)
= 500 + 60 + 8 + 0.2 + 0.05
1.2.1.2- Hệ đếm nhị phân

Là hệ đếm đơn giản nhất với hai chữ số là 0 và 1, người ta gọi chữ số nhị phân là BIT (đã quy định) tương ứng với hai mức logic là 0 và 1.
Ví dụ: Dãy chữ số: 10001011 là dãy nhị phân 8 bit
Giá trị của nó bằng:
= 1 x 27 + 0 x 26 + 0 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20
= 1 x 27 + 1 x 23 + 1 x 21 + 1 x 20 = 139
Cách đọc: số 10 đọc là "một, không"
101 đọc là "một, không, một"
1.2.2. Chuyển đổi giữa các hệ đếm
1.2.2.1- Chuyển đổi từ hệ đếm thập phân sang hệ đếm bất kì
- Biến đổi số nguyên:
Cho N là số tự nhiên. Ta viết N dưới dạng đa thức:
N = dn-1bn-1 + . + d1b1 + d0 (1)
Nhận xét rằng, 0 ? d0 < b
Do vậy, khi chia N cho b thì phần dư của phép chia đó là d0 còn thương số N1 (phần nguyên) sẽ là:
N1 = dn-1bn-2 + . + d1b (2)
Tương tự, d1 chính là phần dư của phép chia N1 cho b.
Gọi N2 là thương của phép chia đó. Quá trình chia như vậy được thực hiện liên tiếp và ta sẽ lần lượt nhận được các giá trị di. Để biểu diễn cần tìm các phần tử dư thu được cần sắp xếp theo thứ tự ngược lại.
- Biến đổi phần lẻ:
Kí hiệu Nf là phần lẻ (phần nằm sau dấu phảy thập phân), ta viết dưới dạng đa thức:
Nf = d-1b-1 + . + d-mb-m (1`)
Nhân hai vế của (1`) với b ta được:
bNf = d-1b0 + . + d-mb-m+1
Ta thấy, dư-1 là phần nguyên của kết quả phép nhân, phần lẻ của kết quả là:
N`f = d-2 b-1 + . + d-mb-m+1 (2`)
1.2.2.2- Chuyển đổi từ hệ đếm bất kì sang hệ đếm thập phân

Cho số N trong hệ đếm cơ số b
N = (dn-1 dn-2 .dư-m)b
Để tìm biểu diễn của N trong hệ đếm thập phân ta tiến hành theo các bước sau:
- Bước 1: Viết N dưới dạng đa thức:
N = dn-1bn-1 + . + d0b0 + . + d-mb-m
N = (.((dn-1b + dn-2)b + dm-3)b + d1)b + d0
- Bước 2: sử dụng phép toán của hệ đếm thập phân tính giá trị đa thức
Ví dụ: 1110,12 = ?10
Quá trình thực hiện như sau:
(1110,1)2 = 1.23 + 1.22 + 1.21 + 1.20 + 1.2-1
= 1.8 + 1.4 + 1.2 + 0.1 + 1.0,5 = 14,5
Kết quả 1110,12 = 14,510
1.2.4. Các đơn vị đo trong máy tính
- Để tính toán phương tiện lưu trữ, xử lý và truyền tin người ta dùng nhiều hình thức để đo độ lớn vật lý của thông tin, gọi là chiều dài bản tin. Nếu thông tin thể hiện bằng văn bản trên giấy có thể tính theo số trang hoặc số chữ. Nếu bản tin được viết trên ngôn ngữ nói thì có thể đo bằng thời gian phát.
Mỗi một ký hiệu vật lý dùng để biểu diễn thông tin được mã hoá sang một dãy chữ số hệ nhị phân tức là chỉ gồm các số 0 và 1. Mỗi một chữ số hệ nhị phân gọi là 1 bit. Số lượng bit dùng biểu diễn thông tin gọi là độ dài bản tin.
- Để định hướng thông tin có trong máy tính, người ta đưa ra các đơn vị đo sau:
BYTE = 8 BIT. Quy ước mỗi ký tự gõ từ bàn phím là 1 byte.
- Byte và ký tự là hai đơn vị thông tin cơ bản để người và máy trao đổi với nhau. Người sử dụng đưa thông tin vào là một dãy ký tự, còn máy tính thì nhận các thông tin này bằng số Byte (đọc là bai)
- Các đơn vị dẫn xuất của byte là : Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Tetabyte
01 Kylôbyte (KB) = 1024 B ? 1000 ký tự
01 Megabyte (MB) = 1024KB ? 1triệu ký tự
01 Gigabyte (GB) =1024MB ? 1 tỷ ký tự
01 Tetabyte (TB) =1024 GB ? 1000 tỷ ký tự
1.2.3. Các phép toán số học và logic của hệ nhị phân
- Phép toán số học như: cộng, trừ, nhân, chia;
- Phép toán logic như: AND, OR, NOT, XOR;
- Phép toán quan hệ như: =, >, <, >=, <= .
1.3.1. Hệ thống phần cứng (Hardware)
1.3.1.1- Khối 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. Gồm 2 bộ phận chính:
+ Bộ điều khiển (CU - Control Unit): là nơi tìm đọc các lệnh từ bộ nhớ, giải mã, điều khiển các bước thực hiện trong máy tính.
+ Bộ số học / lôgic (ALU - Arithmetic/Logic Unit): ALU thực hiện các phép toán số học (+, -, *, /, ^) và các phép toán logic (and, or, not).
+ Thanh ghi: là vùng nhớ đặc biệt được CPU sử dụng để lưu trữ tạm thời các lệnh và dữ liệu đang được xử lý.
- Tốc độ xử lý của CPU: là số nhịp đếm cơ sở cho việc thực hiện lệnh trong một giây (MHz).
1.3.1.2- Các cổng kết nối
- Cổng nối tiếp: là cổng có thể truyền dữ liệu dưới dạng một chuỗi bit, có nghĩa là tại mỗi thời điểm chí có một bít dữ liệu được truyền đi
- Cổng song song: là cổng có thể truyền các bit dữ liệu trên các đường dây dẫn trong cùng một thời điểm, nói cách khác dữ liệu được truyền song song.
- Cổng USB (Universal Serial Bus): được phát triển bởi các hãng: Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, Nec đáp ứng nhu cầu một giao diện đơn giản, linh hoạt, dễ sử dụng và dần thay thế cổng nối tiếp và song song trong máy tính cá nhân.
1.3.2.1- Hệ điều hành
Là phần mềm quan trọng nhất trong máy tính tạo ra môi trường giao tiếp giữa phần cứng, phần mềm, người quản trị hệ thống và người sử dụng. Có rất nhiều định nghĩa khác nhau cho hệ điều hành, nhưng theo cách nhìn của người sử dụng thì hệ điều hành có thể hiểu là tập hợp các chương trình phục vụ cho việc khai thác hệ thống máy tính một cách dễ dàng, thuận tiện. Hệ điều hành có các chức năng chính sau:
- Quản lí các tài nguyên của máy tính (bộ nhớ, bộ xử lí trung tâm, các thiết bị ngoại vi) và tạo môi trường cho các phần mềm ứng dụng có thể khai thác hiệu quả các tính năng của các tài nguyên đó;
- Điều phối mọi tiến trình (hoạt động) diễn ra trong máy tính;
- Cung cấp khả năng kết nối và trao đổi thông tin giữa các máy tính với nhau.
1.3.2. Hệ thống phần mềm (Sofware)
1.3.3.3- Phần mềm ứng dụng

Là những chương trình được thực thi nhằm giải quyết những công việc thuộc một lĩnh vực nào đó theo nhu cầu của người sử dụng.
Ví dụ: - Phần mềm xử lý văn bản: Microsoft Word;
- Phần mềm bảng tính: Microsoft Excel;
- Phần mềm trình diễn: Microsoft
PowerPoint;
- Phần mềm cơ sở dữ liệu: Microsoft Access.
1.3.3.2- Bộ nhớ ngoài (Secondary Memory)

Bộ nhớ ngoài dùng để lưu giữ lâu dài các thông tin với khối lượng lớn gồm:
- Đĩa mềm (floppy disk): là thiết bị nhớ ngoài có dung lượng nhỏ (thường là 1.44MB), tốc độ truy xuất chậm.
- Đĩa cứng (Hard disk): là thiết bị lữu trữ dữ liệu chính của máy tính có dung lượng lớn; có thể đọc, ghi đồng thời; tốc độ truy xuất nhanh.
- Đĩa CD-ROM (Compact Disk Read Only Mưmory): là thiết bị lưu trữ dữ liệu có dung lượng lớn (650 MB), tốc độ đọc nhanh nhưng ghi chậm.
- Flasd Disk: là thiết bị lưu trữ dữ liệu nhỏ gọn, có dung lượng lớn (256 MB, 512 MB, 1GB), tốc độ truy xuất nhanh đang rất được ưa chuộng.
1.3.3.3- Thiết bị vào, ra dữ liệu
- Thiết bị vào (Input device): dùng để đưa thông tin vào máy gồm:
+ Bàn phím (Keyboard): là thiết bị vào chuẩn cho phép người sử dụng nhập dữ liệu hoặc ra lệnh cho máy tính hoạt động;
+ Chuột (Mouse): là thiết bị vào chuẩn cho phép người sử dụng có thể ra lệnh cho máy tính thông qua hệ thống giao diện đồ hoạ hoặc di chuyển con trỏ màn hình từ vị trí này đến vị trí khác;
+ Máy quét (Scanner): là thiết bị dùng để quét dữ liệu vào máy tính;
+ Máy ảnh kỹ thuật số: là thiết bị dùng để chụp ảnh, quay camera.
- Thiết bị ra (Output device):
+ Màn hình (Monitor): là thiết bị ra chuẩn, là nơi giao tiếp chủ yếu giữa người sử dụng với hệ thống máy tính;
+ Máy in (Printer): là thiết bị dùng để đưa thông tin ra giấy;
+ Máy chiếu (Projector): là thiết bị dùng để hiển thị thông tin lên màn chiếu;
+ Loa (Speaker): là thiết bị dùng để truyền âm thanh.
1.3.3.1- Bộ nhớ trong (Main Memory)
Là vùng nhớ để nạp các chương trình khi thực hiện, nó cũng là nơi lưu trữ cho các dữ liệu tạm thời, chứa các chương trình đã lập sẵn . trong suốt quá trình hoạt động.
Bộ nhớ trong gồm hai phần :
- ROM (Read Only Memory - bộ nhớ chỉ đọc): là bộ nhớ nhỏ dùng để chứa tập lệnh của máy tính cũng như chương trình phục vụ do nhà sản xuất đưa vào để làm cơ sở cho việc điều khiển hoạt động của máy tính (nếu không có ROM máy tính sẽ không thể hoạt động được). Các dữ liệu chứa trong ROM là cố định (trừ một số loại ROM cho phép ghi nhiều lần). Khi mất điện hoặc khởi động lại máy tính các chương trình trong ROM không bị xoá đi.
-RAM (Random Acess Memory - bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên): là bộ nhớ dùng để nạp các chương trình và chứa các dữ liệu tạm thời, các thông tin chứa trong RAM có thể bị sửa đổi bởi chương trình. Khi mất điện hoặc khởi động lại máy tính tất cả các thông tin trên RAM sẽ bị mất.
1.3.3.3- Thiết bị vào, ra dữ liệu
- Thiết bị vào (Input device): dùng để đưa thông tin vào máy gồm:
+ Bàn phím (Keyboard): là thiết bị vào chuẩn cho phép người sử dụng nhập dữ liệu hoặc ra lệnh cho máy tính hoạt động;
+ Chuột (Mouse): là thiết bị vào chuẩn cho phép người sử dụng có thể ra lệnh cho máy tính thông qua hệ thống giao diện đồ hoạ hoặc di chuyển con trỏ màn hình từ vị trí này đến vị trí khác;
+ Máy quét (Scanner): là thiết bị dùng để quét dữ liệu vào máy tính;
+ Máy ảnh kỹ thuật số: là thiết bị dùng để chụp ảnh, quay camera.
- Thiết bị ra (Output device):
+ Màn hình (Monitor): là thiết bị ra chuẩn, là nơi giao tiếp chủ yếu giữa người sử dụng với hệ thống máy tính;
+ Máy in (Printer): là thiết bị dùng để đưa thông tin ra giấy;
+ Máy chiếu (Projector): là thiết bị dùng để hiển thị thông tin lên màn chiếu;
+ Loa (Speaker): là thiết bị dùng để truyền âm thanh.