Tin đại cương

1
TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG

GENERAL INFORMATICS

Email: [email protected]
Địa chỉ: lớp cntt k8c-khoa cntt-đh thái nguyên
2
Giới thiệu môn học
Môn học Tin đại cương được giảng dạy ở học kỳ đầu cho sinh viên hầu hết các ngành
Số tín chỉ: 3 tín chỉ (2 lý thuyết = 34 tiết
+ 1 thực hành = 30 tiết (6 buổi)
Đánh giá:
Kiểm tra và bài tập về nhà (30%)
Bài thi hết học phần (70%) Trong đó 50% trắc nghiệm và 50% đánh giá qua lập trình trên máy
3
Mục tiêu môn học
Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở, cơ bản của tin học
Giúp sinh viên hiểu rõ cấu tạo và những chức năng cơ bản của máy tính, hiểu và sử dụng thành thạo các chức năng chính của hệ điều hành, mạng máy tính và Internet; đồng thời biết sử dụng trình duyệt Web và Email,..
Biết kỹ năng lập trình và sử dụng thành thạo một ngôn ngữ lập trình
4
Nội dung chi tiết môn học
Chương 1: Tổng quan về máy tính
Chương 2: Hệ điều hành
Chương 3: Lập trình cơ bản (dùng ngôn ngữ Pascal minh hoạ)
Chương 4: Lập trình nâng cao
Chương 5. Một số bài toán ứng dụng
5
Yêu cầu sinh viên
Sinh viên tự đọc tài liệu tham khảo trước mỗi buổi học.
Sinh viên tham gia đầy đủ các buổi học(lý thuyết và thực hành), hoàn thành các bài tập và yêu cầu của giáo viên
Sau mỗi buổi học sẽ có phần bài tập về nhà cho sinh viên. Sinh viên hoàn thành và nộp vào buổi học kế tiếp. Điểm các bài tập sẽ được tính vào điểm 30%
Trước mỗi buổi thực hành, sinh viên có nhiệm vụ nghiên cứu kỹ các phần lý thuyết đã học, làm các bài tập tương ứng.
Vào mỗi buổi thực hành, mang theo tài liệu học tập và bài tập đã chuẩn bị để chạy trên máy
6
Tính trung thực trong học tập
Sinh viên phải tự hoàn thành bài tập của mình, trình bày bài tập theo ý hiểu.
Tuyệt đối không đọc, copy một phần hay toàn bộ nội dung bài làm của người khác.
Được phép trao đổi về ý tưởng, phương pháp, tài liệu chứ không trao đổi về nội dung lời giải
Không được phép copy bài (một phần hay toàn bộ) của bất kỳ ai: bạn cùng lớp, bạn cùng khóa, sinh viên khóa trước…
Các hành động gian dối sẽ bị phạt thích đáng
7
7
Các tài liệu tham khảo
[1] KS. Hoàng Hồng, Lập trình Turbo Pascal 7.0, Nhà xuất bản Thống Kê, 2003
[2] PGS.TS. Bùi Thế Tâm, Giáo trình Turbo Pascal 7.0, nhà xuất bản Giao thông vận tải, 2002
[3] Joseph B Wikert, Quick Pascal Programming, Que corporration 1990
[4] Peter Calingaert, Operating System Elements. Prentice Hall 1982
[5] Quách Tuấn Ngọc, Ngôn ngữ lập trình Pascal với Turbo Pascal 5.0 – 7.0, NXB Giáo dục, 1995.
[6] Giáo trình bài giảng Môn Tin học Đại cương do Bộ môn Khoa học máy tính biên soạn.
8
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH

9
Chương 1
Tổng quan về máy tính
1.1. Thông tin và xử lý thông tin
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
1.1.2. Xử lý thông tin
1.2. Máy tính và phân loại
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
1.2.2. Phân loại máy tính
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
1.4. Biểu diễn thông tin
1.5. Hệ thống máy tính
10
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
Thông tin
Là những hiểu biết về một sự vật hiện tượng nào đó thu nhận được qua khảo sát, đo lường, trao đổi, nghiên cứu. Thông tin là cơ sở hình thành nên tri thức
Thông tin có giá trị phải có các yếu tố đầy đủ, khách quan, chính xác, kịp thời. Thông tin đưa vào xử lý bằng máy tính phải rời rạc hoá, và có cấu trúc nhất định
11
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
Dữ liệu
Là biểu diễn của thông tin, là dấu hiệu của thông tin.
Thông tin chứa đựng ý nghĩa, còn dữ liệu là vật mang chứa thông tin.
Sau khi được tập hợp và xử lý sẽ cho ta thông tin.
Dữ liệu trong thực tế có thể là
Các số liệu. Ví dụ: 18, 25, 11,…
Các ký hiệu qui ước. Ví dụ: chữ viết.
Các tín hiệu vật lý như ánh sáng, âm thanh, nhiệt độ,…
12
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
Tri thức
Tri thức là thông tin ở mức trừu tượng hơn
“Hiểu” về một chủ thể với một tiềm năng cho một mục đích chuyên dụng.
Tính đa dạng của tri thức:
Là sự kiện, là thông tin và cách mà một người thu thập được qua kinh nghiệm hoặc qua đào tạo.
Là sự hiểu biết chung hay về một lĩnh vực cụ thể nào đó
Hệ thống thông tin
Hệ thống ghi nhận dữ liệu, xử lý chúng để tạo nên thông tin có ý nghĩa hoặc dữ liệu mới.

13
1.1.2. Xử lý thông tin

Thông tin nằm trong dữ liệu, xử lý thông tin gồm nhiều quá trình xử lý dữ liệu để lấy ra thông tin hữu ích phục vụ con người
Ví dụ:
Lọc lấy tin cần thiết
Truyền tin (sao cho nhanh, chính xác,…)
Lọc nhiễu
Tìm kiếm, thu thập kết quả
Sao chép
Mã hóa, bảo mật
14
1.1.2. Xử lý thông tin
Quy trình xử lý thông tin



Máy tính điện tử (Computer): Là thiết bị điện tử thực hiện các công việc sau:
Nhận thông tin vào
Xử lý thông tin theo chương trình được nhớ sẵn
Đưa thông tin ra



15
1.1.2. Xử lý thông tin
Chương trình (Program)
Dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ đảm bảo cho máy tính thực thi một công việc nào đó.
Máy tính không tự hoạt động được nếu như không có các chương trình.
16
Chương 1
Tổng quan về máy tính
1.1. Thông tin và xử lý thông tin
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
1.1.2. Xử lý thông tin
1.2. Máy tính và phân loại
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
1.2.2. Phân loại máy tính
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
1.4. Biểu diễn thông tin
17
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
Máy tính điện tử thực sự bắt đầu hình thành từ thập niên 1950 và chia thành 5 thế hệ
Thế hệ 1 (1950 - 1958): Von Neumann Machine
Sử dụng các bóng đèn điện tử chân không
Mạch riêng rẽ, vào số liệu bằng phiếu đục lỗ
Điều khiển bằng tay, kích thước rất lớn
Tiêu thụ năng lượng nhiều, tốc độ tính chậm khoảng 300 - 3.000 phép tính/s.
18
Thế hệ 1
Máy tính đầu tiên: ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) sử dụng bóng đèn chân không
19
Thế hệ 1
IBM 701(1953)
20
Thế hệ 1
EDVAC (Mỹ)
21
Thế hệ 1
UNIVAC I
22
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
Thế hệ 2 (1958 - 1964): Transistors
Sử dụng bộ xử lý bằng đèn bán dẫn, mạch in
Đã có chương trình dịch như Cobol, Fortran và hệ điều hành đơn giản.
Kích thước máy còn lớn
Tốc độ tính khoảng 10.000 - 100.000 phép tính/s
Điển hình:
IBM 7000 series (Mỹ)
MINSK (Liên Xô cũ)
23
Thế hệ 2
IBM 7030 (1961)
24
Thế hệ 2
MINSK (Liên Xô cũ)
25
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
Thế hệ 3 (1965 - 1974): Integrated Circuits
Các bộ vi xử lý được gắn vi mạch điện tử cỡ nhỏ
Tốc độ tính khoảng 100.000 - 1 triệu phép tính/s.
Có các hệ điều hành đa chương trình, nhiều người đồng thời hoặc theo kiểu phân chia thời gian.
Kết quả từ máy tính có thể in trực tiếp từ máy in.
Điển hình:
IBM-360 (Mỹ)
DEC PDP-8
26
Thế hệ 3
IBM-360 (Mỹ)
27
Thế hệ 3
DEC PDP-1 (1960)
28
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
Thế hệ 4 (1974 - 1990):
Có các vi mạch đa xử lý (multiprocessors)
Tốc độ tính hàng chục triệu đến hàng tỷ phép tính/s.
2 loại máy tính chính:
Máy tính cá nhân để bàn (PC) hoặc xách tay (Laptop, Notebook computer)
Các loại máy tính chuyên nghiệp thực hiện đa chương trình, đa xử lý,...
Hình thành các hệ thống mạng máy tính
Các ứng dụng phong phú đa phương tiện
29
Thế hệ 4

30
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
Thế hệ 5 (1990 – nay)
Công nghệ vi điện tử với tốc độ tính toán cao và xử lý song song.
Mô phỏng các hoạt động của não bộ và hành vi con người
Có trí khôn nhân tạo với khả năng tự suy diễn phát triển các tình huống nhận được
Hệ quản lý kiến thức cơ bản để giải quyết các bài toán đa dạng.
31
Chương 1
Tổng quan về máy tính
1.1. Thông tin và xử lý thông tin
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
1.1.2. Xử lý thông tin
1.2. Máy tính và phân loại
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
1.2.2. Phân loại máy tính
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
1.4. Biểu diễn thông tin
1.5. Hệ thống máy tính
32
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
Tin học (Informatics)
Là một nghành khoa học nghiên cứu về cấu trúc, tính chất của thông tin từ đó đưa ra các mô hình mô tả thông tin và phương pháp xử lý thông tin thực hiện trên máy tính
Công nghệ thông tin (Information Technology – IT)
Bao gồm các hoạt động công nghệ mà nội dung là xử lý thông tin bằng các phương tiện điện tử, từ việc thu thập lưu trữ, chế biến truyền thông và sử dụng thông tin trong sản xuất kỹ thuật, đời sống kinh tế, bao gồm nhiều lĩnh vực như: điện tử, tin học, bưu chính viễn thông, tự động hoá sản xuất….
33
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
Một số lĩnh vực nghiên cứu của tin học
Hệ điều hành
Lý thuyết thuật toán
Cấu trúc dữ liệu
Cơ sở dữ liệu
Trí tuệ nhân tạo và người máy
Tương tác người máy
Đồ họa máy tính
Công nghệ robot

34
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
Một số lĩnh vực ứng dụng của CNTT
Phát triển phần mềm
Quản trị hệ thống máy tính
Thiết kế đồ họa
Xây dựng chính phủ điện tử
Quản trị hệ thống phần mềm
…
35
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
Trước đây người ta nói đến khái niệm Tin học đồng nghĩa với Khoa học máy tính, và ngày nay KHMT được xem là một lĩnh vực nghiên cứu chính yếu để từ đó phát triển các ứng dụng trong CNTT.
CNTT là lĩnh vực ứng dụng các nghiên cứu KHMT vào thực tế.
Thực tế tại Khoa
36
37
Khoa học máy tính?
KHMT là lĩnh vực nghiên cứu các nền tảng lý thuyết của xử lý thông tin và tính toán và nền tảng lý thuyết của các kỹ thuật thực tế giúp thực thi và ứng dụng các hệ thống máy tính.
KHMT thường được mô tả như một lĩnh vực nghiên cứu có tính hệ thống cao về các xử lý thuật toán cho phép mô tả và xử lý thông tin.
38
Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng
Các cấu trúc rời rạc, các thuật toán xử lý và ứng dụng.
Các mô hình và công nghệ phát triển hệ thống thông tin
Các phương pháp, kỹ thuật bảo mật thông tin
Nghiên cứu hệ CSDL quan hệ, hướng đối tượng song song và phân tán
39
Các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng
Nghiên cứu về giải thuật di truyền và các ứng dụng
Nghiên cứu hệ hỗ trợ quyết định, hệ chuyên gia tri thức.
Nghiên cứu lý thuyết trò chơi và xây dựng một số trò chơi triển khai trên mạng.
Nghiên cứu, khai thác các công nghệ mới như điện toán đám mây, và triển khai ứng dụng.
Nghiên cứu, khai thác và triển khai hệ thống ứng dụng dựa trên công nghệ mã nguồn mở
40
SV KHMT có thể làm gì?
Sinh viên tốt nghiệp ngành Khoa học máy tính có thể đảm nhận các vị trí như là:
Người phát triển phần mềm
Giải các bài toán khoa học tính toán trên máy tính
Lập trình hệ thống
Kỹ sư phần mềm…
41
Chương 1
Tổng quan về máy tính
1.1. Thông tin và xử lý thông tin
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
1.1.2. Xử lý thông tin
1.2. Máy tính và phân loại
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
1.2.2. Phân loại máy tính
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
1.4. Biểu diễn thông tin
1.5. Hệ thống máy tính
42
1.4. Biểu diễn thông tin
Mọi dữ liệu khi đưa vào máy tính đều phải được mã hóa thành số nhị phân
43
1.4. Biểu diễn thông tin
Đơn vị đo thông tin
44
1.4. Biểu diễn thông tin
Hệ đếm:
Là tập hợp các ký hiệu và qui tắc sử dụng tập ký hiệu đó để biểu diễn và xác định giá trị các số.
Mỗi hệ đếm có một số ký tự/số (ký số) hữu hạn. Tổng số ký số của mỗi hệ đếm được gọi là cơ số (base hay radix), ký hiệu là b (b ≥ 2).
Ví dụ
Hệ thập phân có các chữ số cơ bản: 0, 1,...8,9
Hệ nhị phân có các chữ số cơ bản: 0, 1.
Ðặc biệt hệ thập lục phân có các chữ số cơ bản được ký hiệu là 0,.., 9, A, B, C, D, E, F.

45
1.4. Biểu diễn thông tin
Biểu diễn hệ đếm


Trong đó:
b là cơ số hệ đếm,
a0, a1, a2,...., an là các chữ số cơ bản
X là số ở hệ đếm cơ số b.
X = an an-1 ... a1 a0 = anbn + an-1bn-1 +... + a1b + a0     (*)
46
1.4. Biểu diễn thông tin
Ví dụ :
Giá trị số 1235 ở cơ số b = 10 (a0=5, a1=3, a2=2, a3=1)
(1235)10 = 1.1000 + 2.100 + 3.10 + 5
= 1.103 + 2.102 + 3.101 + 5.100
Giá trị số 1011 ở cơ số b = 2 (a0=1, a1=1, a2=0, a3=1)
(1011)2 = 1.23 + 0.22 + 1.21 + 1.20
= 1.8 + 0.4 + 1.2 + 1.1 = 1110
47
1.4. Biểu diễn thông tin
Chuyển cơ số
Chuyển từ hệ thập phân sang hệ nhị phân
Ví dụ
17 = 10001 = 1.24 + 1.20 = 16+1
48
1.4. Biểu diễn thông tin
Bộ mã ASCII
ASCII là bộ mã được dùng để trao đổi thông tin chuẩn của Mỹ. Lúc đầu chỉ dùng 7 bit (128 ký tự) sau đó mở rộng cho 8 bit và có thể biểu diễn 256 ký tự khác nhau trong máy tính
Bộ mã 8 bit  mã hóa được cho 28 = 256 kí tự, có mã từ 0016  FF16, bao gồm:
128 kí tự chuẩn có mã từ 0016  7F16
128 kí tự mở rộng có mã từ 8016  FF16
49
50
1.4. Biểu diễn thông tin
95 kí tự hiển thị được: Có mã từ 2016÷7E16
26 chữ cái hoa Latin `A` ÷ `Z` có mã từ 4116÷5A16
26 chữ cái thường Latin `a` ÷ `z` có mã từ 6116÷7A16
10 chữ số thập phân `0` ÷ `9` có mã từ 3016÷3916
Các dấu câu: . , ? ! : ; …
Các dấu phép toán: + - * / …
Một số kí tự thông dụng: #, $, &, @, ...
Dấu cách (mã là 2016 )
51
1.4. Biểu diễn thông tin
33 mã điều khiển: mã từ 0016 ÷ 1F16 và 7F16 dùng để mã hóa cho các chức năng điều khiển
Các kí tự mở rộng của bảng ASCII được định nghĩa bởi:
Nhà chế tạo máy tính
Người phát triển phần mềm
52
Chương 1
Tổng quan về máy tính
1.1. Thông tin và xử lý thông tin
1.1.1. Dữ liệu - Thông tin - Tri thức
1.1.2. Xử lý thông tin
1.2. Máy tính và phân loại
1.2.1. Lịch sử phát triển của máy tính
1.2.2. Phân loại máy tính
1.3. Tin học và công nghệ thông tin
1.4. Biểu diễn thông tin
1.5. Hệ thống máy tính
53
1.5. Hệ thống máy tính
Kiến trúc của máy vi tính
54
55
1.5. Hệ thống máy tính
Chức năng CPU
Điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống máy tính
Xử lý dữ liệu
Nguyên tắc hoạt động cơ bản: CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính, bằng cách:
Nhận lần lượt lệnh từ bộ nhớ chính
Sau đó tiến hành giải mã lệnh và phát các tín hiệu điều khiển thực thi lệnh
Trong quá trình thực thi lệnh, CPU có thể trao đổi dữ liệu với bộ nhớ chính hay hệ thống vào-ra.
56
1.5. Hệ thống máy tính
CPU: bao gồm các khối:
CU: Khối điều khiển
ALU: Khối xử lý toán học và lôgic
REGISTERS: Các thanh ghi
Main memories: Bộ nhớ trong (bộ nhớ trung tâm)
-ROM: Read Only Memory: Bộ nhớ chỉ đọc
-RAM: Random Access Memory: Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên
57
1.5. Hệ thống máy tính
INPUT DEVICES (nhóm thiết bị vào) Nhập dữ liệu đưa vào máy tính :(bàn phím, chuột, máy quét…)
OUPUT DEVICES (nhóm thiết bị ra): Dùng để hiển thị kết quả xử lý của máy tính (màn hình, máy in…)
AUXILIARY STORAGE (bộ nhớ lưu trữ - bộ nhớ ngoài): Là các đĩa từ, băng từ … có tác dụng lưu lại kết quả sau khi đã xử lý,dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ ngoài
58
1.5. Hệ thống máy tính
Phần cứng
Bao gồm các linh kiện, thiết bị điện tử như các bộ vi xử lý, các mạch khối chuyên dụng
Các thiết bị ngoại vi (màn hình, máy in, máy công cụ kết nối với máy tính…)
59
1.5. Hệ thống máy tính
Phần mềm: Gồm tất cả các chương trình ứng dụng do người sử dụng viết ra mà máy tính có thể hiểu được có ba loại:
Phần mềm hệ thống: Là các tệp chương trình làm nhiệm vụ điều khiển mọi hoạt động của hệ thống
Các chương trình tiện ích: Là các chương trình giúp cho việc kiểm tra, bảo dưỡng, và một số lĩnh vực chuyên môn hoá cao thuận tiện cho người sử dụng
Họ các ngôn ngữ lập trình: Là các ngôn ngữ để viết nên các chương trình ứng dụng
60
1.5. Hệ thống máy tính
Ứng dụng của máy tính
Soạn thảo, lưu trữ in ấn
Xử lý dữ liệu: Giải quyết các bài toán với các loại dữ liệu số và phi số
Thiết kế mô phỏng
Điều khiển
Truyền thông
Giải trí
61
Mua máy tính cá nhân
Mua Laptop hay PC tùy thuộc vào khả năng tài chính của bạn. Các máy tính cá nhân nói chung có một số thông số cơ bản
62
Ví dụ cụ thể
Sony Vaio VGN-FW463J/B
Intel Core 2 Duo P8700 2.53Ghz, 3MB cache L2, 1066Mhz FSB
Hitachi 200GB SATA 8MB cache, 5400RPM
4096MB DDR2 @800Mhz (2x2GB)
Intel Wifi Link 5100AGN
Integrated 10/100/1000 Ethernet Marvell Yukon 88E8055
16.4" WXGA XBrite-ECO 1600 x 900
3 USB 2.0
1 HDMI
1 VGA out with Smart Display Sensor
i.Link IEEE 1394 FireWire port
1 Express Card
Headphone out - Microphone
63


Sony Vaio VGN-FW463J/B
Hãng Sony, dòng sản phẩm Vaio, và mã sản phẩm FW463J/B
64
Hitachi 200GB SATA 8MB cache, 5400RPM
Ổ cứng của nhà sản xuất Hitachi, dung lượng 200GB, chuẩn giao tiếp SATA, có bộ nhớ đệm 8MB, chu kỳ 5400 vòng/phút
65
Intel Core 2 Duo P8700 2.53Ghz, 3MB cache L2, 1066Mhz FSB
Chip hãng Intel, dòng Core 2 Duo, sử dụng công nghệ P, mã sản phẩm 8700. Tốc độ 2.53Ghz, tức là tính toán được 2.53 triệu phép tính/giây. Bộ nhớ cache 2 có kích thước 3MB. Độ dộng sử lý dữ liệu của Bus là 1066Mhz. Thông số này cho biết khả năng trao đổi dữ liệu của bus giữa CPU và Bộ nhớ ngoài
66
4096MB DDR2 @800Mhz (2x2GB)
Có 2 thanh RAM kiểu DDR2, tốc độ bus của RAM là 800Mhz. Tốc độ này càng lớn thì quá trình trao đổi dữ liệu giữa CPU với RAM càng nhanh
67
Intel Wifi Link 5100AGN
Có card mạng không dây, hãng Intel, mã 5100 đáp ứng các chuẩn về mạng không dây AGN
68




Integrated 10/100/1000 Ethernet Marvell Yukon 88E8055
Có card mạng ADSL (có dây) được tích hợp sẵn đáp ứng các chuẩn Ethernet 10/100/1000. Hãng sản xuất Yukon
69






16.4" WXGA XBrite-ECO 1600 x 900

Màn hình chuẩn WXGA, kích thước 16.4 inch. Độ phân giải tối đa 1600x900
70

3 USB 2.0

1 HDMI



1 VGA out with Smart Display Sensor
Có 3 cổng USB
Có 1 cổng giao tiếp với thiết bị hiển thị (TV, Projector) chuẩn HD.
Một cổng giao tiếp với màn hình máy tính, chuẩn VGA. Có sensor cảm nhận thông minh
71

i.Link IEEE 1394 FireWire port


1 Express Card



Headphone out - Microphone
Cổng giao tiếp dữ liệu chuẩn IEEE 1394. Cho phép trao đổi dữ liệu với các thiết bị khác nhau
Thẻ thông minh, cho phép đọc vào nhiều loại card khác nhau: card hình rời, card mạng rời…
Cổng cắm Headphonge, Microphone..