Giảng viên : Phạm Tường Hải, Nguyễn Xuân Minh, Phạm Hoàng Anh, Lê Ngọc Minh, . . .
Đối tượng : Sinh viên năm thứ nhất Đại học Bách khoa tpHCM.

Chương trình : C1. Khái niệm cơ bản.
C2. Phần cứng máy tính.
C3. Hệ điều hành và mạng máy tính.
C4. Cơ sở dữ liệu.
C5. Ngôn ngữ lập trình.
C6. Phần mềm ứng dụng.
C7. Vấn đề ứng dụng trong xã hội.

Tài liệu tham khảo :
[1] Computing, 3rd ed., Geoffrey Knott & Nick Waites, 2000.
[2] Slide bài giảng.
Giới thiệu môn học : Nhập môn điện toán
Chương 1
Khái niệm cơ bản
1. Vài dòng lịch sử . . .
Máy tính xuất hiện từ rất lâu theo nhu cầu buôn bán và trao đổi tiền tệ.
Bàn tính tay abacus là dạng sơ khai của máy tính.
5 đơn vị
1 đơn vị
Các thế hệ máy tính số
2. Hệ thống số đếm
Trước khi có máy tính, con người dùng hệ số đếm thập phân (10).
0  1  2  . . .  9 
10  11  12  . . .  19 
20  21  22  . . .  29  . . .  90  91  92  . . .  99 
100  101  . . .  109  . . .  990  991  . . .  999 
1000  1001  1002  . . .  1009 
 . . .
Quy tắc đếm
Thập phân (decimal)
Hệ thống số đếm (tt.1)
Sau khi máy tính số ra đời, các hệ số mới hình thành.
0  1 
10  11 
100  101  110  111 
1000  1001  . . .  1110  1111 
10000  10001 
 . . .
Quy tắc đếm
Hệ nhị phân (Binary)
Hệ thống số đếm (tt.2)
Số ở hệ nhị phân dài, khó nhớ chỉ dùng cho máy.
Con người dùng số hệ bát phân (8) và thập lục phân (16) thay cho hệ nhị phân.
0  1  2  . . .  7 
10  11  12  . . .  17 
20  21  22  . . .  77 
100  101  102  . . .  107  . . .  777 
1000  1001  1002  . . .  1007 
 . . .
Quy tắc đếm
Hệ bát phân (Octal)
Hệ thống số đếm (tt.3)
Một ký số hệ 8 bằng 3 ký số hệ 2.
Một ký số hệ 16 bằng 4 ký số hệ 2.
0  1  2  . . .  9  A  B  . . .  F 
10  11  12  . . .  19  1A  . . .  1F  20  . . .  9F 
A0  A1  A2  . . .  AF  . . .  F0  F1  F2  . . .  FF 
100  101  102  . . .  10F  . . .  FFF 
1000  1001  1002  . . .  100F 
 . . .
Quy tắc đếm
Hệ thập lục phân (hexadecimal)
Công thức tính trị số
Nếu B là cơ số, vi là ký số ở hàng i (0 là hàng đơn vị, 1 là hàng "chục", 2 là hàng "trăm", ...) thì giá trị Q của số tính trong hệ 10 theo công thức sau :
Chấm B phân
Q = vn  Bn + vn-1  Bn-1 + . . . + v0  B0 + v-1  B-1 + . . . + v-m  B-m
å
´
n
i = -m
B
v
i
i
hay
Ví dụ số nguyên
1011 2
123 + 022 + 121 + 120
173 8
182 + 781 + 380 = 64+56+3 = 12310
A4B5 16
A163 + 4162 + B161 + 5160
104096 + 4256 + 1116 + 51 = 40960+1024+176+5
= 42165
= 8+0+2+1 =
11
10

Ví dụ số lẻ
1011.01 2
123 + 022 + 121 + 120 + 02-1 + 12-2
18 + 04 + 12 + 11 + 00.5 + 10.25 = 11.2510
10.4 8
181 + 080 + 48-1
18 + 01 + 40.125 = 8.510
Học thuộc lòng
(8+0+2+1)
(0+4+2+0)
(8+4+0+1)
Mã 8421
0110
1011
1101
Chuyển đổi hệ số
10
2
8
16
Dec2Bin
Bin2Dec
Dec2Oct
Oct2Dec
Hex2Dec
Dec2Hex
Bin2Oct
Oct2Bin
Hex2Bin
Bin2Hex
Phương pháp chuyển đổi số
Phương pháp
Chia lấy số dư
Định nghĩa
Xxx2Dec
Dec2Xxx
Chia cơ số
Kết quả
Số hệ 10
Chia cơ số
Kết quả
Chia cơ số
Kết quả
Chia cơ số
kq = 0 : dừng
Số hệ Xxx
Ví dụ Dec2Bin
2
17
1
35
1
= 0
Số hệ 2
2
8
2
0
4
2
2
2
0
0
1
2
1
Số hệ 10
1
2
Số hệ 10 : 35 =
0
0
0
32
Ví dụ Dec2Hex
16
125
2004
= 0
Số hệ 16
7
Số hệ 10
Số hệ 10 : 2004 =
7 x 256
16
13 x 16
4
7
D
4
16
Đổi hệ 2 ra hệ 8, 16
Ghép nhóm  bảng thuộc lòng
1
1
Số hệ 2
0
0
0
1
0
1
3
Số hệ 8
4
2
(011)
(100)
(010)
3 bit
1
1
Số hệ 2
0
0
0
1
0
1
3
Số hệ 16
(0011)
4 bit
A
(1010)
Mã 8421
Mã 8421
Bin2Oct
Bin2Hex
3 bit
3 bit
4 bit
Biểu diễn thông tin bằng hệ nhị phân
BIT ( BInary digiT ) : 0 1
BYTE = tổ hợp 8 bit : 01001101 11111111
(BYTE được chọn làm đơn vị tổ chức thông tin trong máy tính)
WORD = tổ hợp nhiều bit : 10110 1011100101
1 KiloByte (KB) = 1024 byte = 210 byte
1 MegaByte (MB) = 1024 KB = 220 byte
1 GigaByte (GB) = 1024 MB = 230 byte
1 số dài n bit thì biểu diễn được 2n giá trị
3. Biểu diễn dữ liệu
Máy tính làm việc trên số nhị phân.
Con người không thể làm việc với số nhị phân vì dài, khó nhớ.
Dữ liệu cần biểu diễn, xử lý, lưu trữ bằng máy tính gồm có đại lượng số và phi số.
Dữ liệu đưa vào máy tính phải được mã hóa thành số nhị phân (code) rồi mới xử lý.
Mã hóa thông tin đầu vào
Thông tin
Mã hóa
Tổ hợp bit
Âm thanh
Hình ảnh
Nhiệt độ
Chữ
Số
Ánh sáng
Áp suất
Độ ẩm
Điện áp
Dòng điện
Xử lý
Ví dụ : mã hóa chữ cái
ABCDE 5
FGHIJ 10
KLMNO 15
PQRST 20
UVWXY 25
Z 26
2n vừa lớn hơn 26
n = 5 và 25 = 32
A = 00000
B = 00001
C = 00010
D = 00011
. . .
Y = 11000
Z = 11001
Các tổ hợp
11010,11011
11100,11101
11110,11111
không dùng
Chọn tổ hợp n bit sao cho
Biểu diễn số
Số n bit có giá trị : 0  (2n – 1)
Số 8 bit có giá trị : 0  255
Số 16 bit có giá trị : 0  65 535
Số 32 bit có giá trị : 0  4 294 967 295
Số không dấu
Số có dấu
Qui ước: chọn bit có trọng số cao nhất (MSB) làm bit dấu
Số 8 bit có dấu có giá trị : -128  +127
Số 16 bit có dấu có giá trị : -32768  +32767
bit dấu = 0 là số dương - bit dấu = 1 là số âm
sử dụng số bù 2 : -1 = 1111 1111, -2 = 1111 1110, . . .
-127 = 1000 0001, -128 = 1000 0000
MSB
(Most Significant Bit)
LSB
(Least Significant Bit)
Số BCD (Binary Coded Decimal)
1 byte chứa 1 số BCD
dồn
Số BCD được dùng để tính toán trên số thập phân trong hệ nhị phân.
Số BCD là số viết theo hệ 16 nhưng giá trị tính theo hệ 10.
Số 12BCD được viết trong hệ 2 là 0001 0010 nhưng có giá trị là 12 thay vì 18 (1216 = 1810).
Phân loại BCD
1 byte chứa 2 số BCD
dồn
13
94
65
08
không
04
02
01
08
Chỉnh dạng số BCD sau khi cộng
18
02
+
1A
6
18
09
+
21
6
chỉnh dạng
18
01
+
không chỉnh
kết quả không đúng
kết quả đúng
+
+
20
27
Chỉnh dạng vì A không phải là số BCD
Chỉnh dạng vì có nhớ ở hàng đơn vị
19
Số thực - số chấm động
Số chấm động (floating point) dùng để tính toán trên số thực.
± m  B ± e
m (mantissa) quyết định độ chính xác
B (base)
e (exponent) quyết định độ lớn/nhỏ
Một giá trị có thể biểu diễn dưới nhiều dạng
913.5512
9.135512  102
91.35512  101
0.9135512  103
9135.512  10-1
91355.12  10-2
.Khó xử lý
.Cần chuẩn hóa
Số chấm động theo chuẩn IEEE 754
Chuẩn IEEE 754 qui định
(-1)S2E-127(1.M)
Có 2 dạng
Chính xác đơn
Chính xác kép
dài 64 bit
1
11
52
S
E
M
dài 32 bit
Mũ thừa 1023
Cơ số 2
1  (1.M) < 2
(-1)S2E-1023(1.M)
Mũ thừa 127
Cơ số 2
1  (1.M) < 2
1
8
23
E
M
S
Significand
Ví dụ số chấm động
Số N = -1.5
E = 127
M = 1.1
(-1)12127-127(1.1)
N = 10111111110000000000000000000000
Giới hạn
(-1)02-126(1.0)  2+127(2-2-23)
1.18  10-38  3.40  10+38
nghĩa là
S = 1
Biểu diễn chữ
Chữ cái
Chữ số
Ký tự đặc biệt
mã hóa
xấu
nhiễu
1
0
0
1
0
1
1
giải mã
đúng
sai
đường truyền
có biện pháp phát hiện
parity
(do bit bị đổi)
A
00000
00010
A
C
Thông tin
Parity - Kiểm tra chẳn lẻ
Bit kiểm tra là kết quả của phép kiểm tra
Phát hiện sai khi có 1 số lẻ bit thông tin bị đổi giá trị trong quá trình truyền
Thực hiện bằng cách gởi kèm theo thông tin 1 bit kiểm tra
bit
kiểm tra
=
nếu số bit 1 là số chẳn
1
0
nếu số bit 1 là số lẻ
00000
100000
truyền
nhận
100010
1
kiểm tra lại
0
so sánh
SAI
chẳn
chẳn
lẻ
lẻ
Các bảng mã dùng cho ký tự
6 bit = 2 bit vùng + 4 bit số = 64 ký tự
Mã BCD
8 bit = 256 ký tự
Mã EBCDIC
Binary Coded Decimal
Extended Binary Coded Decimal Interchange Code
7 bit = 128 ký tự
Mã ASCII
American Standard Code for Information Interchange
8 bit = 256 ký tự
Mã extended ASCII
lưu trữ 1 byte/ký tự
16 bit = 65536 ký tự
Mã Unicode
lưu trữ 2 byte/ký tự
Máy tính ngày nay
Yếu tố chữ viết các dân tộc
(Tiếng Việt trên máy tính chưa thống nhất)
Mã Gray - biểu diễn góc quay
0º (000)
45º (001)
90º (011)
180º (110)
135º (010)
225º (111)
270º (101)
315º (100)
Ánh sáng
xuyên qua
Ánh sáng
bị cản lại
Chiều quay
Tùy theo góc quay mà dữ liệu đọc được sẽ khác nhau.
Lưu trữ bằng mã ASCII
8 ký tự
8 byte
4, Luận lý máy tính
Luận lý máy tính dựa trên nền tảng một nhánh của luận lý toán học được gọi là đại số Boole (George Boole).
Biến luận lý (boolean variable) có hai giá trị, thường được biểu diễn bằng 1 và 0 (bit).
Về mặt hiện thực, biến luận lý thể hiện trạng thái điện áp trên giây dẫn tín hiệu (1 = 5V; 0 = 0V).
Các phép toán trên đại số Boole
Not
And
Nand
Or
Xor
Nor
Phép
luận lý
Ex-Nor
(Not And)
(Not Or)
(Not Xor)
(Ex-Or)
Phép Not
Ký hiệu dấu gạch ngang trên đầu
x = 1011  x = 0100
 x = 1011 = x
Bảng sự thật
Phép And
Ký hiệu dấu chấm
như phép nhân
y . 0 = 0
y . 1 = y
Nhận xét
Bảng sự thật
Phép Or
Ký hiệu dấu cộng
như phép cộng
y + 0 = y
y + 1 = 1
Nhận xét
Bảng sự thật
Ví dụ phép luận lý
Tính hàm f(x,y) = x . y + x . y
Phép Xor (Ex-Or)
Ký hiệu dấu cộng trong vòng tròn
như phép modulo
y  0 = y
y  1 = y
Nhận xét
Bảng sự thật
Bảng tóm tắt
y and 0 = 0
y and 1 = y
y or 0 = y
y or 1 = 1
y xor 0 = y
y xor 1 = not y
Bảng sự thật
Cổng luận lý
Chức năng đóng mở
VCC
R1
S1
mức luận lý 1 = 5V
mức luận lý 0 = 0V
y and 1 = y
mức 1
mức 0
0 = đóng
Cổng AND
1
1 = mở
y and 0 = 0
0
Chức năng đóng mở (tt.)
VCC
R1
S1
mức luận lý 1 = 5V
mức luận lý 0 = 0V
y or 1 = 1
mức 1
mức 0
0 = mở
Cổng OR
1 = đóng
y or 0 = y
Ứng dụng đơn giản của cổng luận lý
Mạch cộng bán phần thực hiện phép cộng trên hai bit, cho ra kết quả là bit tổng S và bit nhớ C.
Mạch cộng toàn phần cũng tương tự mạch cộng bán phần nhưng đầu vào có cộng thêm bit nhớ C0.
Mạch cộng toàn phần có thể được thiết kế dựa vào mạch cộng bán phần.

Mạch cộng bán phần
AND
XOR
Mạch cộng toàn phần
Mạch cộng toàn phần
y
S
C
x
C0
S = x + y + C0
S = (x + y) + C0
Tính: S1 = x + y
Tính: S2 = S1 + C0
Cần bộ cộng
bán phần 1
Cần bộ cộng
bán phần 2
Mạch cộng toàn phần (tt.)
Bán phần
S
Bán phần
y
S1
x
C1
C2
Cổng gì?
C
C0
Nhớ (C = 1) trong trường hợp nào ?
Mạch cộng toàn phần (tt.)
C = 1 khi C1 = 1 hoặc C2 = 1
Mạch cộng toàn phần (tt.)
C0
x
y
S1
S
C1
C2
C
Mạch cộng nhiều bit
y0
S0
x0
0
S1
S2
S3
C
x1
x2
x3
y1
y2
y3
Cộng 0
Cộng 1
Cộng 2
Cộng 3
x3x2x1x0
S4 S3S2S1S0
y3y2y1y0
+