CÁC KIẾN THỨC CHUNG
VỀ TIN HỌC
VÀ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ
Chương 1 :
I. THÔNG TIN VÀ XỬ LÝTHÔNG TIN :
1. Khái niệm về thông tin :
Khái niệm thông tin được sử dụng hàng ngày.
- Con người có nhu cầu học tập, đọc báo, nghe đài, xem phim, tham quan, du lịch, . để nhận thêm thông tin mới.
- Thông tin mang lại cho con người sự hiểu biết, nhận thức tốt hơn, đúng hơn về những đối tượng trong đời sống xã hội, trong thiên nhiên,
? Giúp thực hiện hợp lý công việc cần làm để đạt mục đích tốt nhất.
Thông tin về 1 đối tượng chính là dữ kiện về đối tượng đó, chúng giúp ta nhận biết và hiểu được đối tượng.
Ví dụ :
Học sinh này có thể đang học lớp 10, 11, 12, ta chưa xác định được. Nếu học sinh đó tự giới thiệu là đang học lớp 11, tức là đã cung cấp cho ta một thông tin.
- Thông tin có thể được phát sinh, được lưu trữ, được truyền, được tìm kiếm, được xử lý, được sao chép,.
- Thông tin cũng có thể bị biến dạng, sai lệch hoặc bị phá hủy.

Dữ liệu (data) :
Là sự biểu diễn của thông tin và được thể hiện bằng các tín hiệu (signal).
Thông tin được thể hiện ở nhiều dạng :
- Các ký hiệu.
- Chữ số, chữ cái.
- Lời nói, âm thanh.
- Hình vẽ .....
Lưu trữ thông tin :
- Trong trí óc.
- Bằng giấy tờ.
- Băng từ.
- Đĩa từ.
Vai trò của thông tin :
Thứ nhất : Thông tin góp phần làm tăng sự hiểu biết.
Thứ hai : Thông tin làm căn cứ cho những quyết định.
Thứ Ba : Thông tin liên hệ với trật tự và ổn định.
Thông tin cần thiết cho mọi hoạt động
Thông tin cũng có thể đo được :
Để đặc trưng cho thông tin về mặt lượng ta dùng một số đơn vị thông tin.
Bit : 0 hoặc 1.
Byte (B) : 1 byte là tổ hợp của 8 bit.
Kilobyte (KB) : 1KB = 210 B = 1024 B
Megabyte (MB) : 1MB = 210 KB = 1024 KB
Gigabyte (GB) : 1GB = 210 MB = 1024 MB
Trong hoạt động hàng ngày, con người luôn phải xử lý thông tin để đi đến những quyết định hợp lý.
Ví dụ 1 :
Khi cho phương trình ax2+bx+c=0 ta cần giải (xử lý) để tìm nghiệm x1, x2.
II. XỬ LÝ THÔNG TIN BẰNG MTĐT :
Ví dụ 2 :
Xét kết quả lên lớp của các em học sinh.
Họ tên,
điểm, . của các HS
XỬ LÝ
THÔNG TIN
Kết quả:
- Lên lớp
- Ở lại lớp
(Thông tin vào)
(Thông tin ra)
Con người
Con người + Máy tính
1. Xử lý thông tin bằng máy tính điện tử :
Máy tính điện tử chỉ có thể thực hiện các chức năng một cách tự động khi con người đã trao trước cho nó một dãy các chỉ dẫn gọi là các câu lệnh hay chương trình.
Chương trình cho máy tính điện tử là do con người lập ra và nạp vào trong máy.
- Khi nhận được lệnh thực hiện (thông qua việc bấm một vài phím qui định) máy sẽ từng bước thực hiện các thao tác (câu lệnh) đã vạch sẳn để tiến hành xử lý các thông tin đã được nạp vào trong máy.
Quá trình xử lý thông tin bằng MTĐT thường được tiến hành qua các bước chính sau :
Trước hết, đưa chương trình cần thực hiện (do con người lập sẵn) vào bộ nhớ của máy.
Theo các chỉ dẫn của chương trình :
- Máy bắt đầu xử lý dữ liệu được nhập từ môi trường ngoài vào bộ nhớ (thông qua thiết bị nhập).
- Máy thao tác dữ liệu và ghi kết quả trong bộ nhớ.
- Đưa kết quả từ bộ nhớ ra môi trường ngoài (thông qua thiết bị xuất).
Tóm lại máy tính điện tử hoạt động theo nguyên tắc :
"Tự động điều khiển bằng chương trình".
Sơ đồ xử lý thông tin trên máy tính điện tử :
Chương trình
Dữ liệu vào
MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ
Kết quả
2. Tin học :
Tin học (Computer Science- Informatics): là� một ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và quá trình xử lý thông tin một cách tự động trên các phương tiện kỹ thuật mà chủ yếu hiện tại là MTĐT.
3. Công nghệ thông tin :
Hiện nay người ta dùng thuật ngữ công nghệ thông tin (CNTT) có tính bao quát hơn.
Công nghệ thông tin : là tập hợp các phương pháp khoa học, các phương tiện và công cụ kỹ thuật hiện đại, chủ yếu là kỹ thuật máy tính và viễn thông, nhằm tổ chức khai thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thông tin rất phng phú và tiềm năng trong mọi lĩnh vực họat động của con người và xã hội.
1. Hệ đếm cơ số 10 (Hệ thập phân - Decimal) :
Dùng 10 ký tự 0, 1, ..., 9 để biểu diễn các số.
Ví du � : Số 1995 có thể phân tích :
1995 =
1000 + 900 + 90 + 5
= 1.103
+ 9.102
+ 9.101
+5.100
24015
= 2.104
+ 4.103
+ 0.102
+ 1.101
+5.100
III. MỘT SỐ KIẾN THỨC SỐ HỌC VÀ LOGIC:
Ví du � :
Ghi chú : Hệ đếm cơ số b :
Với b>1, b nguyên ta có thể lấy làm cơ số cho một hệ đếm.
Số N thuộc hệ cơ đếm số b, được viết :
N = (dn-1dn-2..d1d0)b
Giá trị của N sẽ tính theo công thức :
N = dn-1.bn-1+dn-2.bn-2+....+ d1.b1+d0.b0
(với 0<=di Hệ đếm thập phân là trường hợp riêng khi chọn cơ số là 10
= 65
= 1.26
+ 0.24
+ 0.21
+ 1.20
Dùng 2 ký tự 0,1 để biểu diễn các số.
Ví dụ :
+ 0.25
+ 0.22
+ 0.23
? Số 1000001 trong hệ nhị phân chính là số 65 trong hệ thập phân.
1000001(2)
2. Hệ đếm cơ số 2 (Hệ nhị phân - Binary) :
= 279
= 4.82
+ 7.80
Dùng 8 ký tự 0,1, .,7 để biểu diễn các số.
Ví dụ :
+ 2.81
? Số 427 trong hệ bát phân chính là số 279 trong hệ thập phân.
427(8)
3. Hệ đếm cơ số 8 (Hệ bát phân - Octal) :
Dùng 16 ký tự 0, 1, ..., 9, A, B, C, D, E, F để biểu diễn các số.
Ví dụ :
= 9.161
+ 15.160
= 159.
? Số 9F trong hệ thập lục phân chính là số 159 trong hệ thập phân.
4. Hệ đếm cơ số 16 (Hệ thập lục phân
Hexa - decimal) :
9F(16)
5. Chuyển đổi số giữa các hệ đếm :
a. Chuyển đổi từ hệ đếm bất kỳ sang hệ thập phân:
Khai triển như ở các ví dụ trên.
Ví dụ :
1110(2)= 1.23+1.22+1.21+0.20
= 8 + 4 + 2 + 0 = 14
b. Chuyển đổi từ hệ thập phân sang hệ đếm cơ số a bất kỳ :
- Lấy số thập phân chia cho cơ số a.
- Tiếp tục lấy thương chia cho cơ số a.
- .
- Chia cho đến khi phần thương của phép chia bằng 0 thì dừng.
Số đổi được chính là các số dư của các phép chia theo thứ tự ngược lại.
# Chuyển từ hệ thập phân sang hệ đếm cơ số 2
Ví dụ :
14
2
7
0
2
3
1
2
1
1
2
0
1
Vậy 14=1110(2)
# Chuyển từ hệ thập phân sang hệ đếm cơ số 8
Ví dụ :
279
8
34
8
4
8
0
Vậy 279=427(8)
7
2
4
# Chuyển từ hệ thập phân sang hệ đếm cơ số 16
Ví dụ :
3882
16
242
10
16
15
2
16
0
15
3882=F2A(16)
Chuyển đổi từ hệ đếm cơ số a sang hệ đếm cơ số b :
# Cách tổng quát :
Đổi từ hệ đếm cơ số a
? Hệ đếm thập phân
? Hệ đếm cơ số b.
Ví dụ :
Đổi số x = 1011100101(2) sang hệ đếm cơ số 16.
Bước 1 : Đổi số x sang hệ đếm thập phân :
1011100101(2) =
1.29+0.28+1.27+1.26+1.25+0.24+0.23+1.22+0.21+1.20
= 512 + 128 + 64 + 32 + 4 + 1 = 741
Bước 2 : Đổi 741 sang hệ đếm thập lục phân :
741
16
16
16
46
5
14
2
2
0
Vậy 1011100101(2)=2E5(16)
Một số trường hợp đặc biệt :
i. Qui tắc đổi số từ hệ đếm nhị phân sang hệ đếm thập lục phân :
- Gộp các chữ số nhị phân thành từng nhóm 4 chữ số từ phải sang trái (với các số không có phần lẻ).
- Thay mỗi nhóm 4 chữ số nhị phân bởi 1 ký tự tương ứng của hệ đếm thập lục phân.
Ví dụ :
Đổi 1011100101(2) sang hệ thập lục phân :
1011100101(2)=
2E5(16)
001011100101(2)=
2
E
5
ii. Qui tắc đổi từ hệ đếm thập lục phân sang hệ đếm nhị phân :
- Thay mỗi ký tự ở hệ thập lục phân bởi 1 nhóm 4 ký tự tương ứng ở hệ nhị phân.
Ví dụ :
Đổi số 3D7EF(16) sang hệ nhị phân :
3D7EF(16)=
00111101011111101111(2)
1111
1110
0111
1101
0011
Do việc chỉ sử dụng hai chữ số nên hệ nhị phân rất thích hợp với máy tính điện tử.
Trong các thiết bị máy : những bộ phận cấu tạo điện hoặc điện tử với 2 trạng thái khác nhau có điện hoặc không có điện (điện thế cao hoặc điện thế thấp) được thể hiện bởi các chữ số 1 và 0.
Người ta qui ước :
- Có điện (trạng thái đóng) : biểu diễn cho số 1.
- Không có điện (trạng thái mở): biểu diễn cho số 0.
IV. BIỂU DIỄN NHỊ PHÂN CỦA THÔNG TIN:
Do đó để MTĐT có thể lưu trữ và xử lý thông tin, người ta phải mã hóa các thông tin thành những chữ số nhị phân.
Mọi thông tin trong MTĐT được biểu thị bằng một tổ hợp những ký hiệu 0 và 1.
Thông thường một ký tự được biểu thị bằng một nhóm tám chữ số 0, 1.
Ví dụ :
- Ký tự A được biểu diễn bởi dãy 01000001
- Ký tự B được biểu diễn bởi dãy 01000010
- Trong xử lý thông tin tự động, dạng mã được dùng là mã nhị phân.
- Thông tin được mã hóa trên bảng chữ cái gồm hai ký hiệu 0, 1
- Mỗi ký tự trong MTĐT được biểu diễn bằng một dãy các bit (0 hoặc 1) có độ dài cố định, gọi là mã nhị phân.
- Là bộ mã chuẩn của quốc tế, do Mỹ đưa ra, dùng để trao đổi thông tin.
- Trong bộ mã này một ký tự được biểu diễn bởi 8 chữ số nhị phân (8 bit).
- Bộ mã ASCII có 256 ký tự (được đánh số thứ tự từ 0 đến 255), trong đó có 128 ký tự chuẩn và 128 ký tự mở rộng.
1. Bộ mã ASCII (American Standard Code Information Interchange) :
Ví dụ : Trong bộ mã này :
Ký tự A có số thứ tự 65,
? Mã nhị phân của A là : 0100 0001
Ký tự 1 có số thứ tự 47
? Mã nhị phân của 1 là : 00110000
2. Các dạng dữ liệu của máy tính
(computer data) :
Để xử lý, lưu trữ và truyền thông tin, cần phải tổ chức và biểu diễn thông tin một cách hợp lý.
Như ta đã biết : dữ liệu là hình thức biểu diễn thông tin.
Đối với máy tính, dữ liệu chính là các thông tin đã được mã hóa dưới dạng nhị phân.
Dữ liệu được máy tính xử lý có thể có các dạng khác nhau như sau :
Để lưu trữ trong máy tính điện tử, cả dữ liệu số, phi số, tri thức đều được mã hóa thành các mã nhị phân (mọi dữ liệu đều được số hóa).
V. MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ :
Các Thiết bị vào
(Bàn phím, chuột, .)
Các thiết bị ra
(Màn hình, máy in, .)
Bộ nhớ ngoài
(Đĩa cứng, đĩa mềm, .)
1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) :
Là bộ não của máy, điều khiển và xử lý các hoạt động của máy.
CPU
Gồm:
Khối điều khiển (CU-Control Unit) : phân tích lệnh, điều khiển hoạt động của các bộ phận khác nhau MTĐT.
Khối làm tính (ALU-Arithmetic and Logic Unit) : thực hiện các phép toán về số học và các phép toán về logic (NOT, AND, OR, ...).
Các thanh ghi (Registers): là một số ngăn nhớ chứa dữ liệu, tham gia như những số hạng trực tiếp tính toán ở ALU, hoặc chứa các thông tin khác như : lệnh, địa chỉ và kết quả tính toán.
2. Bộ nhớ trong (memory) :

Có 2 loại
Bộ nhớ trong
ROM
RAM
- Bộ nhớ trong là bộ nhớ có thời gian truy cập nhỏ
- Dùng để chứa chương trình và dữ liệu trong thời gian xử lý (những thông tin cần cho máy hoạt động : dữ liệu và chương trình, .)
ROM :
Là lọai bộ nhớ cố định, chỉ cho phép người sử dụng đọc dữ liệu ra, nhưng không cho phép ghi vào.
Dữ liệu trong rom không cần nguồn nuôi. Không bị mất dữ liệu khi tắt máy
Rom thường dùng để lưu trữ các chương trình cơ sở.
RAM :
Cho phép người sử dụng có thể đọc và ghi dữ liệu vào.
Dữ liệu phải nuôi bằng nguồn nuôi, nên sẽ bị mất dữ liệu khi tắt máy.
3. Các thiết bị vào (Input) :
Dùng để nhập vào máy thông tin từ ngoài vào máy.
Một số thiết bị vào
Bàn phím (Keyboard)
Chuột (mouse)
Máy quét ảnh (Scanner)
4. Các thiết bị ra (Output) :
Dùng để xuất các thông tin ra từ máy tính ra.
Một số thiết bị ra
Màn hình (Monitor)
Máy in (Printer)
Loa (Speaker)
Ghi chú : Ngoài ra còn một số thiết bị vừa là thiết bị vào, vừa là thiết bị ra.
Một số thiết bị vừa là thiết bị vào, vừa là thiết bị ra
Các thiết bị đọc ghi đĩa
Modem
Ổ đĩa mềm
Ổ đĩa CD RW
Bộ nhớ ngoài
Đĩa mềm (Floppy disk)
Đĩa cứng (Hard disk)
Đĩa Compaq (cd rom, Rewrite)
Flash drive (ổ đĩa USB)
5. Bộ nhớ ngoài :
Là những thiết bị cất giữ thông tin lâu dài.
MTĐT hoạt động dựa vào hai thành phần :
- Phần cứng (các thiết bị).
- Phần mềm (các chương trình).
Phần cứng : là toàn bộ các thiết bị cấu tạo thành máy tính.
Phần mềm : là các chương trình được xây dựng phục vụ cho một yêu cầu cụ thể nào đó trong thực tế.
Phần cứng và phần mềm :
1. Giải các bài toán khoa học kỹ thuật.
2. Giải các bài toán quản lý.
3. Soạn thảo, in ấn, lưu trữ văn bản.
4. Tự động hóa.
5 Các lĩnh vực thông minh (mô phỏng hoạt động trí tuệ con người).
6. Tin học và giáo dục & đào tạo.
VI. NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA TIN HỌC:
VII. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC MTĐT :
Các thế hệ máy tính :
- Thế hệ 1 : Ra đời vào những năm 40-50, dùng bóng đèn điện tử do đó máy rất cồng kềnh, tiêu thụ nhiều năng lượng, tốc độ tính toán chậm : 1-2 vạn phép tính/giây, dung lượng nhớ rất thấp.
Ví dụ : Chiếc máy đầu tiên ENIAC dùng 18.000 bóng điện tử, nặng 30 tấn, chiếm diện tích 140m2.
- Thế hệ 2 : Ra đời những năm 50-60, dùng bóng bán dẫn, về mọi phương diện : kích thước, năng lượng tiêu hao, tốc độ xử lý, . công nghệ bán dẫn đều tỏ ra ưu việt hơn dùng bóng đèn điện tử. Tốc độ tính toán đạt vài chục vạn phép tính/giây.
- Thế hệ 3 : Ra đời vào những năm 60-70, dùng mạch tích hợp, các máy tính thế hệ thứ 3 tốt hơn rất nhiều so với máy tính thế hệ thứ hai, tốc độ tính toán vài trăm vạn phép tính/giây.
- Thế hệ 4 : Ra đời vào giữa những năm 70, dùng mạch tích hợp cỡ lớn, kích thước máy được thu gọn. Tốc độ tính toán hàng trăm triệu, hàng tỷ phép tính/ giây.
Máy vi tính ra đời năm 1974.
DeepBlue, máy tính đầu tiên đánh thắng nhà vô địch cờ thế giới là một máy tính có 256 bộ xử lý và có khả năng phân tích 200 triệu nước cờ/giây.
Tính đến năm 2001, máy tính được xem nhanh nhất là chiếc ASCI White do IBM chế tạo, có tốc độ xử lý là 12,3 nghìn tỷ phép tính/giây.