Bài giảng Nhập môn về lập trình - Chương 1: Giới thiệu về máy tính và lập trình

Giꢀi thiꢁu vꢂ

máy tính và lꢃp trình

Presenter:

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 1

Learning outcomes

Đây là môn học đầu tiên về lập trình, dành cho

sinh viên chưa có kiến thức nào về lập trình

trước đó.

 Môn học giúp sinh viên có kiến thức về máy

tính và rꢀn luyꢁn kꢂ năng lập trình thông qua

ngôn ngꢃ C.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 2

Nꢄi dung

Tổ chức máy tính.

Ngôn ngꢃ lập trình.

Các công viꢁc trong lập trình.

Dꢃ liꢁu và giải thuật.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 3

Tꢅ chꢆc máy tính

Máy tính là gì?

Máy tính là thiết bị có khả năng thực hiꢁn tính toán và ra quyết

định.

Máy tính hoꢄt đꢅng dựa trên nguyên lꢆ là chꢄy các chương trình

đꢇ đưꢈc định sꢉn.

Hiꢁn nay, máy tính có thꢊ đưꢈc “nhꢋng” vào các thiết bị dân

dꢌng như xe hơi, đồng hồ, điꢁn thoꢄi, máy tính phổ thông, v.v.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 4

Tꢅ chꢆc máy tính

Phꢀn cꢁng (hardware)

 Gồm các bꢅ phận dꢍng đꢊ lꢎp ráp thành bꢅ máy tính như :

• Hꢅp máy (case),

• Bo mꢄch chꢏ (mainboard, motherboard),

• Bàn phím (keyboard),

• Màn hình (display),

• Chuꢅt (mouse),

• Thanh bꢅ nhớ (memory),

• ꢐ đꢑa cứng HDD (Hard Disk Drive),

• Bꢅ cꢒp nguồn (power supply),

• Dây nꢓi (cables),

• . . .

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 5

Tꢅ chꢆc máy tính

Phꢀn mꢂm (software)

 Gồm các chương trình cài đꢔt sꢉn giꢋp vận hành máy

tính theo nhiều mꢌc đích khác nhau.

 Hꢀ điều hꢁnh (operating system) : cho phꢕp quản lꢆ

và khai thác tꢒt cả phần cứng có trong máy tính.

 Công cꢂ lập trình (programming tools) : cho phꢕp

ngưꢖi sꢗ dꢌng tꢄo ra thêm phần mềm mới trên máy,

mꢘ rꢅng phꢄm vi ứng dꢌng cꢏa máy tính.

 Phꢃn mềm ꢄng dꢂng (applications) : cho phꢕp khai

thác máy tính theo mꢌc đích cꢌ thꢊ.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 6

Tꢅ chꢆc máy tính

Thành phꢀn cơ bꢃn cꢄa máy tính

1. Khꢅi nhập  Input Unit

. Gồm nhꢃng thiết bị (devices) cho phꢕp

ngưꢖi dùng đưa dꢃ liꢁu vào máy tính.

. Các thiết bị điꢊn hình: bàn phím, chuꢅt,

màn hình cảm ứng, v.v.

2. Khꢅi xuꢆt  Output Unit

. Là tập hꢈp các thiết bị giúp máy tính trình

bày kết quả với ngưꢖi dùng hay điều khiꢊn

các thiết bị khác.

. Các thiết bị điꢊn hình: màn hình, máy in,

các cổng điều khiꢊn USB, ...

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 7

Tꢅ chꢆc máy tính

Memory - ALU

3. Bꢇ nhꢈ chꢉnh  Main memory

. Là bꢅ phận giúp máy tính lưu trꢃ thông

tin (chương trình và dꢃ liꢁu) dꢍng trong

quá trình tính toán.

. Phân loꢄi :

ROM (Read Only Memory)

RAM (Random Access Memory).

4. Bꢇ sꢅ hꢊc luận lꢋ  Arithmetic and

Logic Unit (ALU)

. Là đơn vị đảm nhiꢁm chức năng tính

toán các phꢕp sꢅ hꢊc (+, -, *, /, ...) và

luận lꢋ (Not, And, Or, Xor).

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 8

Tꢅ chꢆc máy tính

CPU - Storage

5. Bꢇ xꢌ lý trung tâm - Central

Processing Unit (CPU)

. Giám sát và điều hành mọi hoꢄt đꢅng

trong máy tính.

6. Bꢇ nhꢈ thꢄ cꢆp - Secondary

memory/storage Unit

. Gồm nhꢃng thiết bị giúp máy tính

lưu trꢃ lưꢈng lớn dꢃ liꢁu lâu dài.

. Các thiết bị điꢊn hình: Đꢑa cứng

(HDD), SSD, USB drive, CD R/W,

...

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 9

Tꢅ chꢆc máy tính

Sơ đꢅ khꢆi cꢄa mꢇt máy tính

Để điꢂu khiển các

thiết bị phần cꢆng

như hình bên, chúng

ta cần chương trình

máy tính.

Để tạo ra chương

trình máy tính,

chúng ta cần ngôn

ngữ lꢃp trình.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 10

Ngôn ngữ lꢃp trình

Tổng quan

 Ngôn ngữ lập trình (Programming language)

• Là mꢅt ngôn ngꢃ hình thức (formal language), khác với ngôn

ngꢃ tự nhiên (natural language), như ngôn ngꢃ lập trình C sẽ

đưꢈc học trong môn học này.

• Mꢌc đích: cho phꢕp con ngưꢖi (lập trình viên) tꢄo ra chương

trình máy tính.

 Ba cꢒp đꢅ ngôn ngꢃ lập trình :

1.Ngôn ngꢃ máy (machine language).

2.Ngôn ngꢃ hꢈp ngꢃ (assembly language).

3.Ngôn ngꢃ cꢒp cao (high-level language).

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 11

Ngôn ngữ lꢃp trình

Phân loꢈi

 Ngôn ngꢃ máy

• Dꢄng thức là sꢓ, đꢔc tả các lꢁnh cꢏa máy tính.

• Mỗi kiꢊu CPU có tập lꢁnh riêng.

• Ngày nay, rꢒt khó có thꢊ ra lꢁnh trực tiếp kiꢊu này cho các

chương trình thực tế và lớn. Chuỗi lꢁnh sꢓ sẽ đưꢈc sinh ra tự

đꢅng từ bꢅ chuyꢊn ngꢃ (compiler) từ ngôn ngꢃ cꢒp cao sang.

• Ví dꢌ:

+1300042774

+1400593419

+1200274027

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 12

Ngôn ngữ lꢃp trình

Các loꢈi

 Ngôn ngꢃ Assembly (hꢈp ngꢃ)

• Sꢗ dꢌng các từ viết tꢎc trong tiếng Anh đꢊ biꢊu diễn các tác

vꢌ tính toán cơ bản

• Bꢅ chuyꢊn ngꢃ (sang mã máy) cho ngôn ngꢃ này là

“Assembler”.

• Ngày nay, ngôn ngꢃ này vẫn còn đưꢈc sꢗ dꢌng, và thưꢖng

kết hꢈp với ngôn ngꢃ cꢒp cao. Nó đưꢈc dùng đꢊ tꢓi ưu mꢅt

sꢓ khꢓi xꢗ lý trong toàn bꢅ chương trình.

• Ví dꢌ:

LOAD BASEPAY

ADD OVERPAY

STORE GROSSPAY

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 13

Ngôn ngữ lꢃp trình

Các loꢈi

 Ngôn ngꢃ cꢒp cao

• Mã đưꢈc viết ra gần với ngôn ngꢃ tự nhiên, so với mã cꢏa các loꢄi ngôn

ngꢃ khác. Tên các biến, hằng, hàm, etc do ngưꢖi lập trình đꢔt có cú pháp

dễ đọc. Các cꢒu trúc điều khiꢊn cũng dễ đọc hơn rꢒt nhiều.

• Bꢅ chuyꢊn ngꢃ (sang mã máy hay mã trung gian) cho loꢄi ngôn ngꢃ này

là bꢅ biên dịch (compiler) hay thông dịch (interpreter).

• Ngày nay, ngôn ngꢃ loꢄi là phổ thông nhꢒt, như, C, C++, C#, Java, etc

• Ví dꢌ:

grossPay = basePay + overTimePay

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 14

Ngôn ngữ lꢃp trình

Ngôn ngꢉ lꢊp trình C

 Viết tꢎt trong môn học

• Ngôn ngữ C

• Hay ngꢎn gọn: C

 Lịch sꢗ

• Tiến hóa từ ngôn ngꢃ lập trình trước đó là “B” và “BCPL”

• “Traditional C” là mꢅt tiến hóa cꢏa C vào khoảng gần 1970

• Có nhiều biến thꢊ cꢏa C tồn tꢄi và chꢋng không tương thích nhau, i.e., bꢅ

chuyꢊn ngꢃ không hiꢊu mꢇ nguồn C đưꢈc viết cho bꢅ chuyꢊn ngꢃ khác.

• “Standard C” xuꢒt hiꢁn vào khoảng 1989, cập lꢄi vào khoảng 1999.

 Ứng dꢌng quan trọng

• Đưꢈc dꢍng đꢊ phát triꢊn các hꢁ điều hành nổi tiếng và hiꢁn đꢄi như UNIX

và Linux

• Đưꢈc dꢍng đꢊ phát triꢊn các chương trình chꢄy trên các thiết bị nhꢋng,

như, nhꢋng vào xe hơi, máy móc y tế, etc.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 15

Ngôn ngữ lꢃp trình

Ngôn ngꢉ lꢊp trình C

 C trong cái nhìn cꢏa ngưꢖi lập trình

• Cung cꢒp ngôn ngꢃ, cꢋ pháp đơn giản, cung cꢒp

Về điều khiꢊn: chỉ gồm 3 kiꢊu cꢒu trꢋc điều khiꢊn đꢊ chuyꢊn hướng

thực thi

Về dꢃ liꢁu: cung cꢒp các kiꢊu cơ bản, mảng, con trỏ, tập tin. Cho

phép ngưꢖi dùng định nghꢑa kiꢊu mới.

• Có bꢅ chuyꢊn ngꢃ đi kꢀm

 Đꢊ chuyꢊn mꢇ C sang mꢇ đích

• Có thư viꢁn các hàm có sẵn đꢊ làm nhiều quan trọng.

 Sự thật là không có chương trình nào mà ngưꢖi dùng viết 100% các

dòng mã. Tꢒt cả chúng điều dùng lꢄi (gọi hàm) các hàm có sẵn trong

thư viꢁn đꢊ làm nhiều viꢁc.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 16

Ngôn ngữ lꢃp trình

Ngôn ngꢉ lꢊp trình C

 C và ngôn ngꢃ mꢘ rꢅng cꢏa nó (là C++)

• C là nền tảng cꢏa ngôn ngꢃ mꢘ rꢅng cꢏa nó là C++, khá nổi

tiếng

• C++ bổ sung thêm vào C nhꢃng khả năng mới giúp dễ dàng

tổ chức các chương trình lớn. Nhꢃng tính năng khác, C++

dùng cꢏa C. Do đó, dùng đưꢈc C là nền tảng đꢊ học C++

• Nhꢃng tính năng mới

Tham khảo (reference): Mꢅt chức năng mới cho phép truy xuꢒt mꢅt

vùng nhớ qua mꢅt tên gọi khác.

Hướng đꢓi tưꢈng (Object-Oriented): Đây là bổ sung quan trọng nhꢒt,

hướng đến mꢅt triết lý lập trình khác. Ở đó, chương trình là tập các

đꢓi tưꢈng tương tác nhau đꢊ hoàn thành công viꢁc.

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 17

Các công viꢁc trong lꢃp trình

Tạo lꢃp chương trình

Soạn thảo mã nguồn

• Đꢓi tưꢈng thực hiꢁn: Ngưꢖi lập trình

• Công cꢌ cần đến:

 Trình soꢄn thảo đơn giản như NOTEPAD. Nhưng ít khi đưꢈc dꢍng

 Trình soꢄn thảo tích hꢈp trong IDE (Integrated Development

Environment)

• Đầu ra: tập tin mꢇ nguồn, dꢄng văn bản đọc đưꢈc

Tiền xꢌ lꢋ (Preprocess)

• Đꢓi tưꢈng thực hiꢁn: Preprocessor (bꢅ tiền xꢗ lý), thuꢅc IDE

• Công viꢁc thực hiꢁn: tiền xꢗ lý chương trình, như, thay các “macro” trong

bꢘi phần định nghꢑa cꢏa nó, chèn các tập tin khai báo thư viꢁn (v.d.,

stdio.h)

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 18

Các công viꢁc trong lꢃp trình

Tạo lꢃp chương trình

Biên dịch (Compile)

• Đꢓi tưꢈng thực hiꢁn: Compiler (bꢅ biên dịch), thuꢅc IDE

• Công viꢁc thực hiꢁn: Chuyꢊn mꢇ, từ mꢇ C sang mꢇ đꢓi tưꢈng, cho từng

tập tin mꢇ nguồn

Liên kết (Link)

• Đꢓi tưꢈng thực hiꢁn: Linker (bꢅ liên kết), thuꢅc IDE

• Công viꢁc thực hiꢁn: Liên kết các tập tin mꢇ đꢓi tưꢈng và thư viꢁn cꢏa C

đꢊ tꢄo chương trình thực thi

• Đầu ra: tập tin thực thi (*.exe)

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 19

Dữ liꢁu và giꢇi thuꢃt

Quan niꢁm vꢂ chương trình

 Quan điꢊm:

• Chương trình là nhꢃng chuỗi lꢁnh, đưꢈc chọn lựa bꢘi các

cꢒu trúc điều khiꢊn, đꢊ xꢗ lý dꢃ liꢁu

 Do đó, hai yếu tꢓ quan trọng tꢄo thành chương trình

1. Dữ liꢀu và cꢒu trꢋc đꢊ tổ chức dꢃ liꢁu

2. Giải thuật xꢌ lꢋ, nghꢑa là, các chuỗi cꢏa nhꢃng lꢁnh nào

và chọn lựa thực thi ra sao

Nhập môn về lập trình (C1)

Slide 20