CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MÁY TÍNH VÀ MẠNG MÁY TÍNH 1. Thông tin và biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử 1. Thông tin Khái niệm về thông tin Dữ liệu có thể là các kí tự, văn bản, chữ, số, hình ảnh, âm thanh, hoặc video chưa được tổ chức, xử lý và chưa có ý nghĩa. Thông tin là dữ liệu đã được xử lý, tổ chức, cấu trúc hoặc trình bày trong một bối cảnh cụ thể để làm cho nó hữu ích, có ý nghĩa.
Đà Nẵng, Khu II, P. Thạc Gián, đường 3/2, Q. Hải Châu là dữ liệu. “Địa chỉ Khoa CNTT&TT là Khu II, đường 3/2, P.
Hải Châu, TP. Đà Nẵng” là thông tin. Hệ thống thông tin (information system) là một hệ thống ghi nhận dữ liệu, xử lý chúng để tạo nên thông tin có ý nghĩa hoặc dữ liệu mới (hình 1.1: Hệ thống thông tin Đơn vị đo thông tin Đơn vị cơ sở dùng để đo thông tin được gọi là BIT (BInary digiT). Một BIT là một chỉ thị hoặc một thông báo về sự kiện nào đó có 1 trong 2 trạng thái là: Tắt (Off) / Mở (On) hay Đúng (True) / Sai (False).
Số học nhị phân sử dụng hai chữ số 0 và 1 để biểu diễn các số, nên số học nhị phân được dùng để biểu diễn trạng thái của 1 BIT. Trong tin học, người ta thường sử dụng các đơn vị đo thông tin lớn hơn như sau: Tên gọi Ký hiệu Giá trị Byte B 8 bit 10 KiloByte KB 2 B = 1024 Byte MegaByte MB 210 KB GigaByte GB 210 MB TetraByte TB 210 GB Petabyte PB 210 TB Exabyte EB 210 PB Zettabyte ZB 210 EB Yottabyte YB 210 ZB Brontobyte BB 210 YB Geopbyte GeB 210 BB Quá trình xử lý thông tin ThS. Dương Trương Quốc Khánh 1 Ứng dụng CNTT Cơ bản Mọi quá trình xử lý thông tin bằng máy tính hay bằng con người đều được thực hiện theo một quy trình sau: Dữ liệu (data) được nhập ở đầu vào (Input). Máy tính hay con người sẽ thực hiện quá trình xử lý nào đó để tạo ra thông tin ở đầu ra (Output).
Quá trình nhập dữ liệu, xử lý và xuất thông tin đều có thể được lưu trữ.2 mô tả tổng quát trình xử lý thông tin.2: Mô hình tổng quát quá trình xử lý thông tin Xử lý thông tin bằng máy tính điện tử Bốn chức năng cơ bản của máy tính cũng được biết đến như là chu trình xử lý thông tin: - Nhập dữ liệu: máy tính tập hợp dữ liệu hoặc cho phép người dùng nhập dữ liệu. - Xử lý: dữ liệu được chuyển thành thông tin. - Xuất dữ liệu: Kết quả xử lý được xuất ra từ máy tính. - Lưu trữ: dữ liệu hoặc thông tin được lưu trữ để sử dụng trong tương lai.
Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử Dữ liệu số trong máy tính gồm có số nguyên và số thực. Biểu diễn số nguyên: Số nguyên gồm số nguyên không dấu và số nguyên có dấu. Số nguyên không dấu là số không có bit dấu như 1 byte = 8 bit, có thể biểu diễn 28 = 256 số nguyên dương, cho giá trị từ 0 (0000 0000) đến 255 (1111 1111). Số nguyên có dấu thể hiện trong máy tính ở dạng nhị phân là số dùng 1 bit làm bit dấu, người ta qui ước dùng bit ở hàng đầu tiên bên trái làm bit dấu (S): 0 là số dương và 1 cho số âm.
Biểu diễn ký tự: Để có thể biễu diễn các ký tự như chữ cái in và thường, các chữ số, các ký hiệu. trên máy tính và các phương tiện trao đổi thông tin khác, người ta phải lập ra các bộ mã (Code System) qui ước khác nhau dựa vào việc chọn tập hợp bao nhiêu bit để diễn tả 1 ký tự tương ứng, ví dụ các hệ mã phổ biến: Hệ thập phân mã nhị phân BCD (Binary Coded Decimal) dùng 4 bit. Hệ thập phân mã nhị phân mở rộng EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) dùng 8 bit tương đương 1 byte để biễu diễn 1 ký tự. Hệ chuyển đổi thông tin theo mã chuẩn của Mỹ ASCII (American Standard Code for Information Interchange) là hệ mã thông dụng nhất hiện nay trong ngành tin học.
Hệ mã ASCII dùng nhóm 7 bit hoặc 8 bit để biểu diễn tối đa 128 hoặc 256 ký tự khác nhau và mã hóa theo ký tự liên tục theo cơ số 16. Hệ mã ASCII 7 bit, mã hóa 128 ký tự liện tục như sau: ThS. Dương Trương Quốc Khánh 2 Ứng dụng CNTT Cơ bản Hệ mã ASCII 8 bit (ASCII mở rộng) có thêm 128 ký tự khác ngoài các ký tự nêu trên gồm các chữ cái có dấu, các hình vẽ, các đường kẻ khung đơn và khung đôi và một số ký hiệu đặc biệt. Biểu diễn thông tin trong máy tính điện tử Biểu diễn số trong các hệ đếm 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 của các số.
Mỗi hệ đếm có một số ký số (digits) hữu hạn. Tổng số ký số của mỗi hệ đếm được gọi là cơ số (base hay radix), ký hiệu là b. Hệ đếm cơ số b (b >= 2, b là số nguyên dương) mang tính chất sau : Có b ký số để thể hiện giá trị số. Ký số nhỏ nhất là 0 và lớn nhất là b-1.
Giá trị vị trí thứ n trong một số của hệ đếm bằng cơ số b lũy thừa n: bn Số N(b) trong hệ đếm cơ số (b) được biểu diễn bởi: N(b) = an an-1 an-2… a1 a0 a-1 a-2… a-n trong đó, số N(b) có n+1 ký số biểu diễn cho phần nguyên và m ký số lẻ biểu diễn cho phần thập phân, và có giá trị là: Trong ngành toán - tin học hiện nay phổ biến 4 hệ đếm là hệ thập phân, hệ nhị phân, hệ bát phân và hệ thập lục phân. Hệ đếm thập phân Hệ đếm thập phân hay hệ đếm cơ số 10 (b=10) là một trong các phát minh của người Ả rập cổ, bao gồm 10 ký số theo ký hiệu sau: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Hệ đếm nhị phân Hệ đếm nhị phân hay hệ đếm cơ số 2 (b=2). Đây là hệ đếm đơn giản nhất với 2 chữ số là 0 và 1. Mỗi chữ số nhị phân gọi là BIT (BInary digiT).
Để diễn tả một số lớn hơn thì cần kết hợp nhiều bit với nhau. Hệ đếm bát phân ThS. Dương Trương Quốc Khánh 3 Ứng dụng CNTT Cơ bản Hệ bát phân hay hệ đếm cơ số 8 (b=8). Hệ đếm này có 8 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Hệ đếm thập lục phân Hệ đếm thập lục phân hay hệ đếm cơ số 16 (b=16). Khi thể hiện ở dạng hexa-decimal, ta có 16 ký tự: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F để biểu diễn các giá trị số. Các chữ in A, B, C, D, E, F tương ứng với các giá trị số là 10, 11, 12, 13, 14, 15 trong hệ đếm thập phân.1, qui đổi tương đương 16 chữ số đầu tiên của 4 hệ đếm Hệ 10 Hệ 2 Hệ 8 Hệ 16 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F Bảng 1.1: Qui đổi tương đương 16 chữ số đầu tiên của 4 hệ đếm Mệnh đề logic Mệnh đề logic là mệnh đề chỉ nhận một trong 2 giá trị : Đúng (TRUE) hoặc Sai (FALSE), tương đương với TRUE = 1 và FALSE = 0. Phép toán phủ định NOT, ví dụ NOT TRUE = FALSE; NOT FALSE = TRUE.
Phép toán logic áp dụng cho 2 giá trị TRUE và FALSE ứng với tổ hợp AND (và) và OR (hoặc) như sau: X Y AND(X, Y) OR(X, Y) TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE Cấu trúc tổng quát của máy tính điện tử Mỗi loại máy tính có thể có hình dạng hoặc cấu trúc khác nhau, tùy theo mục đích sử dụng, nhưng một cách tổng quát, máy tính điện tử là một hệ xử lý thông tin tự động gồm 2 phần chính: phần cứng và phần mềm. Phần cứng ThS. Dương Trương Quốc Khánh 4 Ứng dụng CNTT Cơ bản Máy vi tính và thiết bị cầm tay thông minh Mặc dù các máy tính có kích cỡ và hình dạng khác nhau, nhưng các thành phần cơ bản cần thiết để hoàn thành chu trình xử lý thông tin phải có mặt trong đó. Ngoài máy vi tính (microcomputers) như máy tính để bàn và máy tính xách tay và các thiết bị di động mà chúng ta quen thuộc, cũng có máy tính đặc biệt bao gồm máy chủ (server), máy tính lớn (mainframes), siêu máy tính (supercomputers), và máy tính nhúng (embedded computers).
Máy vi tính (microcomputers) được phân loại như các máy tính nhỏ, rẻ tiền được thiết kế để sử dụng cá nhân và là các máy tính mà hầu hết mọi người thường sử dụng. Các máy vi tính trong phạm vi thể loại microcomputer có kích thước từ hệ thống máy tính để bàn lớn tới các thiết bị cầm tay phù hợp trong túi. Một số loại phổ biến nhất của máy vi tính bao gồm máy tính để bàn (Desktop computers), máy tính xách tay (Notebook computers), máy tính bảng (Tablet computers), các thiết bị di động (Mobile devices).3, mô tả các thiết bị này. Smartpho ne Hình 1.3: Các loại máy vi tính (microcomputers) Máy tính để bàn (Desktop computers): Máy tính để bàn là các máy tính đặt trên bàn làm việc, sàn nhà hoặc trên một bề mặt bằng phẳng và có bàn phím, chuột, màn hình, và các phần thiết bị khác có thể tháo rời.
Máy tính để bàn thường rơi vào hai loại chính: máy tính cá nhân hoặc máy tính Mac. Các tính cá nhân (personal computer -PC), ban đầu được gọi là IBM máy tính cá nhân, hiện nay được sản xuất bởi một loạt các công ty bao gồm Hewlett- Packard, Dell và Gateway, … Các máy tính Apple Macintosh, nay được gọi là Mac, có thể thực hiện các chức năng tương tự như PC. Người dùng máy tính có thời gian dài tranh luận là PC tốt hơn hay Mac. Cả hai loại máy tính đều có những ưu điểm và khuyết điểm, nhưng trong thực tế, cả hai là các hệ thống tốt và sự lựa chọn tùy theo sở thích cá nhân.