Tin học đại cương

1. Tin học đại cương Trần Trung Hiếu Department of Software Engineering Hanoi University of Agricaltural Office location: 3rd floor, Administrative building Office phone: 8276346, Ext: 132 Website: www.fita.hua.edu.vn/tthieu Email:tthieu@hua.edu.vn

2. Cấu trúc máy tính • Giới thiệu chung • Mô hình cấu trúc cơ bản của máy tính • Bộ xử lý trung tâm(CPU) • Bộ nhớ • Thiết bị ngoại vi

3. 1.1 Khái niệm chung • Máy tính (computer): là thiết bị điện tử thực hiện công việc sau • Nhận thông tin vào • Xử lý thông tin theo chương trình lập sẵn • Đưa thông tin ra • Chương trình (Program): Là dãy các câu lệnh nằm trong bộ nhớ nhằm mục đích hướng dẫn máy tính thực hiện một công việc cụ thể nào đấy • Phần cứng (hardware): bao gồm tất cả các thành phần vật lý cấu thành lên hệ thống máy tính • Phần mềm (software): bao gồm chương trình và dữ liệu • Phần dẻo (firmware): là thành phần chứa cả hai thành phần trên

4. 1.1 Khái niệm chung • Bộ xử lý: bộ điều khiển và xử lý số liệu • Bộ nhớ: nơi chứa chương trình và dữ liệu • Hệ thống vào/ra: trao đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài • Liên kết giữa các hệ thống: Liên kết các thành phần của máy tính lại với nhau

5. 1.1 Khái niệm chung Nhà lập trình (deverloper) • Mô hình phân lớp của hệ thống Người dùng (User) Các trình ứng dụng Các phần mềm trung gian Hệ điều hành Phần cứng máy tính Nhà thiết kế hệ thống

6. 1.2 Sự tiến hóa của máy vi tính • Sự phát triển của máy vi tính chia ra làm 4 thế hệ: • Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn chân không (Vacumm Tube) (1946-1955) • Thế hệ 2: Máy tính dùng Transitor (1955-1965) • Thế hệ 3: Máy tính dùng đèn tích hợp IC (Intergrated Circuit) (1966-1980) • Thế hệ 4: Máy tính dùng mạch tích hợp cực lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated) (1980-nay)

7. 1.2 Sự tiến hóa của máy vi tính • Lịch sử phát triển của máy tính thế hệ 4

8. 1.3 Phân loại máy tính • Phân loại theo phương pháp truyền thống • Máy vi tính (Microcomputer) • Máy tính nhỏ (Minicomputer) • Máy tính lớn (Mainframe computer) • Siêu máy tính (Super computer) • Phân loại theo phương pháp hiện đại • Máy tính để bàn (Desktop computer) • Máy chủ (Servers) • Máy tính nhúng (Embedded computer)

9. 2. Mô hình cấu trúc cơ bản của máy tính Liên kết hệ thống: Kết nối và vận chuyển thông tin giữa các thành phần với nhau Điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý số liệu Chứa chương trình và dữ liệu đang được xử lý Trao đổi thông tin giữa bên ngoài và bên trong máy tính

10. 2. Mô hình cấu trúc cơ bản của máy tính

11. 3. Central Processing Unit (CPU) • Chức năng • CPU là bộ chỉ huy của máy tính có các chức năng sau: • Nhận lệnh, giải mã lệnh và điều khiển các khối khác thực hiện lệnh • Thực hiện các phép tính số học, logic và các phép tính khác • Sinh ra các tín hiệu địa chỉ trên máy

12. 3.1 Khối điều khiển (CU - Control Unit) • Thực hiện nhận lệnh, giải mã lệnh và điều khiển các khối khác thực hiện lệnh • Sinh ra các tín hiệu địa chỉ máy để quản lý bộ nhớ

13. 3.2 Khối tính toán (ALU - Arithmetic Logic Unit) • Thực hiện các phép toán số học và logic • Các phép toán số học: +,-,*,/. • Các phép toán logic: NOT, AND, OR,… • Các phép so sánh. • … • Dữ liệu • Số nguyên (integer). • Số dấu phảy tĩnh (fixed point number). • Số dấu phảy động (floating point number).

14. 3.3 Tập thanh ghi (Registers) • Lưu trữ toán hạng, kết quả và các thông số khác trong quá trình tính toán của CPU. • Bao gồm: • Con trỏ chương trình (PC - Program Counter). • Các thanh ghi đa chức năng. • Thanh ghi chỉ số (index register). • Thanh ghi cờ (flag register).

15. Intel processor AMD processor Một vài bộ vi xử lý Đây là các bộ vi xử lý (microprocessor) chứa trong nó CPU và các thành phần khác nữa

16. 4. Bộ nhớ máy tính • Bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ chương trình, dữ liệu. • Bao gồm • Bộ nhớ đệm (cache) • Bộ nhớ chính (main memory) • Bộ nhớ ngoài (auxiliary or external memory) • Bộ nhớ nào càng “gần” CPU thì tốc độ và giá thành chế tạo càng cao

17. 4. Bộ nhớ máy tính

18. 4.1 Bộ nhớ chính (main memory) • Chứa chương trình và dữ liệu đang xử lý • Được kết nối và có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với CPU • Được tổ chức thành các ngăn nhớ, đánh địa chỉ trực tiếp bởi CPU • Bao gồm • ROM (Read Only Memory) • CPU chỉ đọc bộ nhớ này • Chứa các chương trình, dữ liệu cơ bản của máy tính • RAM (Random Access Memory) • CPU có thể đọc và ghi bộ nhớ này • Chứa dữ liệu, chương trình được nạp, đang thực hiện • Dữ liệu trên RAM sẽ mất hết khi ngắt nguồn điện

19. Bộ nhớ ROM

20. Bộ nhớ ROM

21. Một vài thanh nhớ RAM

22. 4.2 Bộ nhớ đệm (cache) • Đặt giữa CPU và bộ nhớ chính • Tốc độ rất cao • Dung lượng nhỏ • Mục đích: Tăng tốc độ trao đổi thông tin giữa CPU và RAM • Được chia thành nhiều mức • Cache L1 (Level 1) • Cache L2 • Ví dụ: CPU Intel Petium III 256KB Cache

23. 4.3 Bộ nhớ ngoài (external memory) • Lưu trữ tài nguyên • Chương trình: hệ điều hành, chương trình ứng dụng,… • Dữ liệu: văn bản, âm thanh, hình ảnh,… • Được kết nối với máy tính dưới dạng thiết bị vào ra • Các loại bộ nhớ ngoài • Băng từ (magnetic tape). • Đĩa từ (magnetic disk): đĩa mềm, đĩa cứng. • Đĩa quang (optical disk): CD, DVD. • Electronic disk: USB flash memory • …

24. 4.3 Bộ nhớ ngoài (external memory)

25. Hình ảnh bên trong một chiếc máy tính

26. 5. Thiết bị ngoại vi • Thiết bị ngoại vi (peripheral devices) hay thiết bị vào/ra (I/O - Input/Output devices), có chức năng: • Trao đổi thông tin giữa máy tính và thế giới bên ngoài • Vào: Nhập chương trình, dữ liệu • Ra: Xuất thông tin, kết quả • Hệ thống vào/ra bao gồm • Thiết bị ngoại vi • Ghép nối vào/ra (các cổng vào/ra,…) • Ví dụ • Thiết bị vào: bàn phím • Thiết bị ra: màn hình

27. 5.1 Thiết bị vào ra cơ sở • Là các thiết bị vào ra tối cần thiết • Phục vụ các nhu cầu vào ra cơ bản • Bao gồm • Bàn phím (keyboard): Thiết bị nhập dữ liệu thông qua gõ phím • Chuột (mouse): Thiết bị nhập dữ liệu thông qua việc di chuyển trực quan • Màn hình (monitor) : Thiết bị hiển thị thông tin/dữ liệu • Loại màn hình: CRT, LCD • Độ phân giải: kích thước (số điểm) được hiển thị (800x600,…) • Card màn hình (display adapter) là thiết bị kết nối màn hình và hệ thống.

28. 5.2 Một số thiết bị ngoại vi khác • Máy in (printer): Xuất thông tin, dữ liệu ra giấy • Máy quét ảnh (scaner): Nhập dữ liệu bằng cách quét hình ảnh • Thiết bị quay số (điện thoại): • Modem (Modulation-Demodulation) • Các thiết bị mạng: • Network Inteface Card (NIC) • Wireless Adapter • Bút điện tử (light pen) • Máy ảnh số, quay phim số (digital camera) • Optical Charater Reader (OCR): Nhận dạng chữ • Barcode Reader: Đọc mã vạch

29. Một số hình ảnh Barcode Reader Scaner Printer Modem NIC Light pen Camera