Chương 1

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Giảng viên : Đào Quốc Thắng
Khoa Công nghệ thông tin
Đại học Ngaân hàng Tp Hồ Chí Minh
CHƯƠNG 1
Nội dung
Thông tin và xử lý thông tin ..3
Máy tính điện tử ..12
Hệ điều hành ..45
Mạng máy tính và internet ..61

1. Thông tin và xử lý thông tin
Khái niệm thông tin, dữ liệu, phân loại thông tin.
Các quá trình xử lý thông tin.
Xử lý thông tin tự động trên máy tính.
Tin học và công nghệ thông tin (CNTT).
Một số lĩnh vực nghiên cứu của CNTT.
Thông tin (Information)
Là các tin tức, thông báo mới về một đối tượng, sự kiện nào đó.
Thường được biểu diễn dưới dạng âm thanh, hình ảnh, hoặc một số loại tín hiệu khác.
Người nhận phải xử lý chuỗi tín hiệu nhận được để rút ra thông tin (hiểu ý nghĩa) chứa đựng trong đó.
Dữ liệu (Data)
Là các thông tin ban đầu, được các hệ thống thu thập ghi nhận, song chưa được xử lý để tạo ra các thông tin mới đáp ứng yêu cầu của người sử dụng.
Dữ liệu
Tri thức
Thông tin
Phân loại thông tin
Có thể phân loại thông tin theo nhiều cách, tùy thuộc vào lĩnh vực, mục đích nghiên cứu.
Phân loại thông tin theo loại tín hiệu biểu diễn :
Thông tin dạng tương tự (analog) : tín hiệu liên tục.
Thông tin số (Digital) : tín hiệu rời rạc (tín hiệu số).
Các quá trình xử lý thông tin
Thu thập – ghi nhận.
Truy xuất.
Biến đổi.
Truyền.
Giải thích.

Xử lý thông tin tự động trên máy tính
Hệ thống
máy tính
Chương trình
Kết quả
Thông báo
Lệnh
Dữ liệu
Tin học (Informatics)
Khoa học nghiên cứu về thông tin và các phương pháp thu thập – lưu trữ - xử lý thông tin tự động trên máy tính.
Công nghệ thông tin (Information Technology)
Sự kết hợp của ba chuyên ngành :
Khoa học máy tính (Computer Science).
Truyền thông viễn thông (Tele-communication).
Hệ thống thông tin quản lý (Management Information System).
Một số lĩnh vực nghiên cứu của công nghệ thông tin
Giải quyết các bài toán khoa học – kỹ thuật.
Điều khiển.
Quản trị cơ sở dữ liệu.
Trí tuệ nhân tạo.
.v.v.
2. Máy tính điện tử
Lịch sử ra đời và phát triển.
Khái niệm máy tính điện tử.
Các nguyên lý cơ bản của máy tính điện tử.
Các loại máy tính điện tử.
Các loại phần mềm máy tính
2.1. Lịch sử ra đời và phát triển của máy tính điện tử
Máy tính : các loại công cụ hỗ trợ cho việc tính toán của con nguời.
Các loại máy tính :
Thủ công.
Cơ giới.
Tự động.
Máy tính thủ công
Bàn tính (abacus): ra đời từ 2500 năm trước công nguyên (tại Ai cập).
Thước tính (Slide rule ).
Máy tính cơ giới
Ra đời năm 1623 (W. Schickard), tiếp tục phát triển cho tới giữa thế kỷ XX.
Làm việc theo nguyên lý cơ học (hệ thống bánh xe răng cưa).
Chỉ thực hiện được các phép tính đơn lẻ, con người phải trực tiếp điều khiển toàn bộ quá trình tính toán.
Schickard`s Calculating Clock (1623)
Máy tính tự động
Có khả năng tự động thực hiện một chuỗi các phép tính phức tạp trên một số dữ liệu ban đầu.
Các loại máy tính tự động :
Máy tính tương tự.
Máy tính điện tử số (máy tính điện tử).
Máy tính điện – cơ Harvard Mark I (1944)
Máy tính điện tử số
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) : Máy tính điện tử số đầu tiên trên thế giới.
Bắt đầu được thiết kế và chế tạo từ năm 1943 , hoàn thành năm 1946.
Gồm 18,000 đ2n điện tử (174,000 W).
Lập trình bằng cách cắm dây trong bộ nhớ.
ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator
Sửa chương trình cho ENIAC
Máy tính thế hệ 1 (1946 – 1955)
Sử dụng bóng đèn điện tữ.
Lập trình bằng ngôn ngữ máy..
Đại diện tiêu biểu : UNIVAC, EVAC

Máy tính thế hệ 2 (1955 – 1965)
Sử dụng mạch bán dẫn.
Xuất hiện các ngôn ngữ lập trình cấp cao (FORTRAN, COBOL …).
IBM 7094, một loại máy tính lớn điển hình
Máy tính thế hệ 3
Sử dụng vi mạch tích hợp (Integrated Circuit – IC) .
Có khả năng làm việc trong chế độ đa chương , đa nhiệm, đa xử lý.
Xuất hiện đĩa từ và màn hình.
Nền công nghệ phần mềm bắt đầu hình thành và phát triển.
Máy tính thế hệ 4 (từ 1970)
Sử dụng vi mạch tích hợp có độ liên kết rất cao (VLSI).
Xuất hiện bộ vi xử lý (1971), máy vi tính (1975), máy tính PC/IBM (1980).
Xuất hiện Internet, ngân hàng dữ liệu và các hệ thống phân bố.
Công nghệ thông tin xâm nhập vào mọi lĩnh vực của con người.
The original IBM Personal Computer (PC)
2.2. Khái niệm máy tính
điện tử
Hệ thống thiết bị điện tử có khả năng tự động phân tích và xử lý thông tin theo hướng mục tiêu do ngưởi sử dụng đưa ra.
2.3. Các nguyên lý cơ bản của
máy tính
Tự động làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ chính.
Bộ nhớ được phân chia thành các ô nhớ có địa chỉ.
Sử dụng bộ đếm lệnh (command counter) để xác định lệnh cần thực hiện.
Sơ đồ cấu trúc máy tính điện tử
Chương trình
Dữ liệu
Kết quả
Chương trình,
dữ liệu,
Lệnh điều khiển


Thông báo, kết quả

CU

ALU



I/O
RAM
ROM
Bộ nhớ phụ
CPU
Bộ nhớ chính
Xuất - Nhập
Bus
Các thành phần chính trong máy tính điện tử
CPU( Central Procesing Unit) : Đơn vị xử lý trung tâm
CU (Control Unit) : ĐV điều khiển.
ALU (Arithmetical – Logical Unit) : Đơn vị tính toán số học – logic.
Các thành phần chính trong máy tính điện tử (tt)
Bộ nhớ chính (Primary memory)
ROM (Read Only Memory) : bộ nhớ chỉ đọc.
RAM (Random Access Memory) : Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên.

Các thành phần chính trong máy tính điện tử (tt)
Thiết bị xuất nhập (Input – Output devices).
Các bộ nhớ phụ (secondary memory).
Các đơn vị đo dung lượng thông tin trong máy tính
Bit : tín hiệu 0, hoặc 1 (Binay didit).
Byte : chuỗi 8bit.
KB : 210 byte (= 1024 byte).
MB : 210 byte (= 1024 byte).
GB : 210 MB.
TB : 210 GB.
2.4. Các loại máy tính điện tử
Máy tính lớn (Mainframe Computer).
Máy tính trung (Mini Computer).
Máy vi tính (Micro Computer) :
Máy tính chuyên dùng.
Máy tính trung IBM System I (iSeries, AS/400) i5 Model 570 (2006)

Máy vi tính
Desktop computers.
Lapptop computers.
Notebook computers.
PDAs (Handheld computers)

Siêu máy tính (Super Computer)
Là một (hoặc một tập hợp) máy tính rất mạnh, có nhiều bộ vi xử lý, hệ thống thiết bị giao tiếp phong phú, có khả năng đáp ứng cùng lúc nhiều yêu cầu xử lý thông tin với tốc độ rất cao.
Siêu máy tính nhanh nhất thế giới (2003 – 2006)
Máy tính NEC SX của Earth Simulator (đặt tại Nhật Bản), được công bố trong hội thảo International Supercomputer Conference (SC2003) ở Phoenix vào 15-21/11/2003.
Siêu máy tính NEC SX
Tốc độ tính toán 35,86 TFlops (35,86 ngàn tỷ phép tính trên giây) có 5120 bộ xử lý
5,120 (640 8-way nodes) 500 MHz CPUs
8 GFLOPS trên một CPU (41 TFLOPS total)
2 GB (4x512 MB RAM modules) trên một CPU (10 TB total)
Shared memory trong node
640 × 640 crossbar switch giữa các node
16 GB/s inter-node bandwidth
Siêu máy tính NEC SX (tt)
Máy đặt ở tầng 4 trong vùng 65 x 50 m của toà nhà. Tầng 3 chứa dây mạng kết nối, tầng 2 chứa hệ thống điện và hệ thống làm lạnh.
Có 320 cabinet, mỗi cabinet đặt 2 node loại 8 CPU.
Máy này dùng Super-UX UNIX - based, OpenMP dùng trên mỗi máy, MPI-2 với HPF được dùng để truyền thông.
Siêu máy tính NEC SX (tt)
Siêu máy tính NEC SX được chế tạo nhằm phục vụ cho dự án mô phỏng khí hậu toàn cầu (Earth Simulator - ES) của chính phủ Nhật Bản.
Đối thủ từng chiến thắng Kasparop
IBM - Thomas Watson Research Center - Deep Blue, 11,38 GFlops. Xếp thứ 259 khi ra đời vào năm 1997. Loại máy IBM SP P2SC 120 MHz với 32 bộ xử lý.
(tham khảo http://www.top500.org/list/2003/11.)
2.5. Các loại phần mềm
máy tính
Phần mềm nhúng (Embedded Software).
Phần mềm hệ thống (System Software).
Hệ điều hành (Operating System).
Tiện ích hệ thống (System Utilitiy).
Phần mềm ứng dụng (Application software).
Phần mềm đóng gói (Packaged Software).
Phần mềm viết theo yêu cầu.
3. Hệ điều hành
Tổng quan về hệ điều hành .
Một số hệ điều hành thông dụng
hiện nay.
3.1. Tổng quan về hệ điều hành
Khái niệm hệ điều hành.
Chức năng của hệ điều hành.
Phân loại hệ điều hành.
Một số hệ điều hành thông dụng.
khái niệm hệ điều hành
Hệ điều hành (Operating System - OS) : Phaàn mềm ở cấp cao nhất, được sử dụng để điều hành hệ thống máy tính .
Hệ điều hành là phần mềm đầu tiên được tự động thựcthi ngay sau khi khởi động máy tính, và quản lý việc thực thi mọi phần mềm khác.
Chức năng của hệ điều hành
Cung cấp cho người sử dụng một môi trường để làm việc với hệ thống (giao diện, tập lệnh, môi trường lập trình …).
Quản lý tập tài nguyên hệ thống (CPU, bộ nhớ chính, thiết bị xuất nhập, hệ thống tập tin), điều khiển việc cấp phát tài nguyên cho các tác vụ một cách hợp lý, nhằm nâng cao hiệu suất khai thác máy tính.
Phân loại hệ điều hành (HĐH)
HĐH xử lý theo lô, HĐH xử lý tương tác.
HĐH đơn chương, HĐH đa chương, HĐH đa nhiệm.
HĐH máy đơn, HĐH mạng.


Hệ điều hành xử lý theo lô (Batch Processing)
Hệ điều hành xử lý tương tác (Interactive Processing)
HĐH đa chương (multi - program)
Cho phép thực hiện đồng thời nhiều chương trình, nhiều tác vụ bằng cách chia sẻ tập tài nguyên dùng chung.
Khi một tiến trình (chương trình cđang thực thi) chờ xuất nhập dữ liệu thì CPU đượcc sử dụng để tính toán cho một tiến trình khác, và ngược lại.
HĐH đa nhiệm (multi task)
Sử dụng cơ chế phân chia thời gian (Time sharing). Mỗi tiến trình được cấp một khoảng thời gian sử dụng CPU nhất định (vài chục – vài trăm mili giây). Sau khi kết thúc khoảng thời gian này, CPU được chuyển cho tiến trình khác.
Nguyê lý của HĐH đa chương – đa nhiệm
Tính toán
3.2. Một số hệ điều hành thông dụng hêện nay
Các hệ điều hành họ Unix/ Linux.
Hệ điều hành họ Microsoft Windows.
Một số hệ điều hành khác.
Hệ điều hành Unix
Hệ điều hành đa chương – đa nhiệm, có tính khả chuyển cao, ra đời năm 1969 và tiếp tục được phát triển cho tới những năm gần đây
Hiện tại, có nhiều phiên bản Unix, thuộc hai dòng chính là System V và BSD, dùng cho nhiều loại máy tính khác nhau.
Hệ điều hành Linux
Hệ điều hành mã nguồn mở tựa Unix, (Nunix-like) do Linus Torvald (Phần lan) phát triển năm 1991.
Hiện tại, trên thế giới tồn tại một cộng đồng rộng lớn cùng phát triển Linux trên cơ sở phần cốt lõi (hạt nhân – kernel) do Linus nắm giữ.

Linus Torvalds
Linux Việt nam
Pphần mềm mã nguồn mởvà HĐH Linux được đặc biệt quan tâm trong những năm đầu thập kỷ (do áp lực bản quyền phần mềm khi gia nhập WTO). Tuy nhiên, kết quả đạt được chưa cao, và cơn sốt đã giảm xuống trong vài năm gần đây.
Các bản Linux phổ biến : Red Hat, Federa Core, Madrak, SUSE, Linux VN, Vietkey Linux, GAGAO Linux.
Microsoft Windows
Hệ điều hành đa chương – đa nhiệm, sử dụng cho các máy tính PC-IBM.
Là phần mềm có bản quyền, được sử dụng phổ biến trên thế giới và tại Việt nam.
Các phiên bản cuối (XP, Vista) có tính bảo mật cao, có thể sử dụng làm HĐH mạng cục bộ trong gia đình, hoặc tổ chức – doanh nghiệp.
Một số hệ điều hành khác
OS2 : sử dụng cho các máy tính trung (mini computer) của IBM.
Mac OS X : sử dụng cho các máy tính của hãng Apple (Macintosh).
tham khảo
4. Mạng máy tính và internet
Mạng máy tính.
Internet.
4.1. Mạng máy tính (Computer Network)
Tập hợp máy tính được kết nối bởi các đường truyền vật lý và có khả năng trao đổi thông tin trực tiếp với nhau.
Các thành phần của mạng máy tính :
Máy tính.
Đường truyền vật lý.
Các phần mềm truyền thông.
Đường truyền vật lý
Máy tính được nối với đường truyền vật lý qua modem (modulator – demodulator), hoặc card mạng (Network card).
Các loại đường truyền vật lý :
Hữu tuyến : điện thoại, cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang.
Vô tuyến : tia hồng ngoại, sóng cực ngắn, sóng radio.
Các thông số của đường truyền vật lý
Giải thông : phạm vi tần số của các tín hiệu.
Tốc độ truyền (bps – bit per second).
Độ nhiễu.
Độ suy giảm tín hiệu.
(phụ thuộc vào loại đường truyền, khỏang cách truyền).
Mạng cục bộ (LAN – Local Area Network)
Kết nối các máy tính trong một phạm vi địa lý nhỏ (vài km trở lại).
Có tốc độ truền thông và độ tin cậy cao.
Được một đơn vị nào đó quản lý.
Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Network)
Kết nối các máy tính trong một phạm vi địa lý lớn (khu vực, toàn cầu).
Có tốc độ truyền thông và độ tin cậy thấp hơn nhiều so với mạng cục bộ.
Gồm nhiều mạng con (Subnet) có kiến trúc khác nhau, do nhiều đơn vị quản lý.

Một số sơ đồ kết nối máy tính trong mạng
Poini – to – point
(điểm – điểm)
Một số sơ đồ kết nối máy tính trong mạng (tt)
Broadcast (quảng bá)
Lợi ích của việc sử dụng mạng máy tính
Chia sẻ tài nguyên phần cứng , làm giảm chi phí đầu tư và nâng cấp hệ thống máy tính.
Chia sẻ dữ liệu và phần mềm giữa các máy tính trong mạng.
4.2. Internet
Tiền thân : mạng ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) ,do công ty BBN (Bol, Beranek và Newman) thiết kế và xây dựng theo đơn đặt hàng của Bộ Quốc phòng Mỹ (1969) .
Ban đầu chỉ có 4 nút tại Đại học California (Los Angeles), Đại học California (Santa Barbara), Đại học Utab và Viện nghiên ưứu Stanford .
Internet - Thập niên 70
Nhiều trung tâm nghiên cứu, trường đại học và công ty lớn kết nối mạng riêng của mình với ARPANET.
Năm 1972 : ARPANET trở thành mạng quốc tế với 2 nút mạng ở châu Âu - Đại học Tổng hợp London (Anh) và Royal Radar Estabment (NaUy).
Internet- Thập niên 80
Thêm nhiều máy tính kết nối vào ARPANET. Hình thành chuẩn giao tiếp TCP/IP, và xuất hiện thuật ngữ “Internet” thay cho “ARPANET”.
Năm 1988 : Xuất hiện virus Internet Worm làm tê liệt 10% số máy chủ trên mạng.
Internet- Thập niên 90
tới nay
Xuất hiện các dịch vụ thương mại trực tuyến.
Ra đời Wotld Wide Web (1991) cùng nhiều trình duyệt và ngôn ngữ lập trình Web.
Internet chính thức vào Việt Nam : 1997.
Bùng nổ Số lượng máy tính tham gia Internet trong những năm gần đây.
Tham khảo
Truy cập và sử dụng Internet
IAP – Internet Accsess Provider
ISP – Internet Service Provider
ICP – Internet Content Provider

Địa chỉ máy tính trong mạng Internet
Mỗi máy tính tham gia vào mạng Internet có một địa chỉ xác định và duy nhất.
Địa chỉ vật lý của máy tính : địa chỉ MAC (chuỗi 48 bit, không trùng lặp) ghi trên card mạng.
Địa chỉ IP
Địa chỉ logic, do ISP quản lý và cấp phát cho các máy tính sử dụng dịch vụ của mình.
Cấu trúc : chuỗi nhị phân với độ dài 4 byte (IP4), hoặc 6 byte ( IP 6), xác định địa chỉ mạng và máy tính trong mạng.
Địa chỉ IP4
Do Mỹ quản lý, và được sử dụng rộng rãi hiện nay.
Thường được biểu diễn dưới dạng chuỗi 4 số nguyên (0 -> 255) phân cách bởi dấu chấm.
Ví dụ : 192.18.10.2

Địa chỉ IP6
Có không gian địa chỉ lớn hơn nhiều so với IP4, song chưa được sử dụng phổ biến.
Các dịch vụ sử dụng IP6 đang được Trung quốc phát triển, và dự định trình diễn tại Thế vận hội Bắc kinh 2008.

IP tĩnh và IP động
IP tĩnh : được ISP cấp cố định cho người sử dụng.
IP động : thay đổi mỗi khi truy cập mạng => tiết kiệm không gian địa chỉ IP. Tuy nhiên, không thể sử dụng máy tính làm máy dịch vụ (webserver, hoặc mailserver …).
Tên miền (Dommain name)
Chuỗi ký tự dễ nhớ xác định địa chỉ máy tính trên Internet.
Cú pháp :
Gồm nhiều phần (chuỗi con) phân cách bởi dấu chấm, mỗi chuỗi con mang một ý nghĩa nào đó.
Không chứa khoảng trống, các dấu (@, ‘, “ …)
Dịch vụ tên miền (Dommain Name Service – DNS)
Để tạo tên miền cho máy tính (làm server), phải đăng ký với ISP có dịch vụ tên miền.
Dịch vụ tên miền : chuyển đổi địa chỉ IP sang tên miền, và ngược lại.
Địa chỉ tài nguyên chung (Uniform Resource Location – URL))
Địa chỉ của một đối tượng trên Internet (trang Web, tập âm thanh, hình ảnh …) có thể chia sẻ cho nhiều người sử dụng.
Cú pháp URL :
:///< thư mịc/ tập tin>
Ví dụ : http://www.computerhope.com/history/#01
Một số dịch vụ tiêu biểu trên Internet
Web, Email, Chat, Newsgroup.
FTP (File Transfer Protocol) : chuyển file.
Telnet : tuy cập từ xa (remote login).
Gopher : duyệt CSDL, chuyển file.
Hướng phát triển của Internet : Internet thế hệ 2
Dựa trên nền tảng của các công nghệ sau :
Tính toán lưới (Grid Compiting) : giúp cho việc quản lý, khám phá, sử dụng tài nguyên trở nên dễ dàng hơn, không phụ thuộc vào vị trí địa lý.
Wrb ngữ nghĩa (Semantic Web), : cho phép lưu trữ, xử lý thông tin dưới dạng máy hiểu (machine-understandable), giúp cho việc tìm kiếm, xử lý trở nên dễ dàng, hiệu quả hơn.
HẾT CHƯƠNG 1