Bài giảng Tin học đại cương - Phần 1: Tin học căn bản

Phần 1: Tin học căn bản

Nội dung chí nh

Chương 1: Thông tin và biểu diễn thông tin

– Cá c khá i niệm cơ bản về thô ng tin và tin học

– Biểu diễn dữ liệu trong má y tí nh

Chương 2: Hệ thống máy tí nh

– Hệ thống má y tí nh

– Mạng má y tí nh

– Hệ điều hành

Chương 3: Cá c hệ thống ứng dụng

– Hệ thống thô ng tin quản lý

– Hệ thông tin bảng tính

– Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

– Các hệ thống thông minh

16-Aug-15

122

Chương 2: Hệ thống máy tí nh

Nội dung chí nh

1. Hệ thống máy tí nh

1. Tổ chức bên trong máy tí nh

2. Phần mềm máy tí nh

2. Mạng máy tí nh

1. Lịch sử phát triển của mạng máy tí nh

2. Phâ n loại mạng máy tí nh

3. Các thành phần cơ bản của một mạng máy tí nh

4. Mạng Internet

3. Giới thiệu hệ điều hành

1. Các khái niệm cơ bản

2. Hệ lệnh của hệ điều hành

3. Hệ điều hành Window

16-Aug-15

123

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Hệ thống máy tí nh

• Tổ chức bên trong của máy tí nh

1. Mô hình cơ bản của máy tí nh

2. Bộ xử lý trung tâ m – CPU

3. Bộ nhớ

4. Hệ thống vào-ra

5. Liên kết hệ thống (buses)

• Phần mềm máy tí nh

1. Dữ liệu và giải thuật

2. Chương trình và ngôn ngữ lập trì nh

3. Phân loại phần mềm máy tí nh

16-Aug-15

124

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Chức năng của hệ thống máy tí nh

• Xử lý dữ liệu

• Lưu trữ dữ liệu

• Trao đổi dữ liệu

• Điều khiển

16-Aug-15

125

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Chức năng của hệ thống máy tí nh

• Xử lý dữ liệu:

– Chức năng quan trọng nhất của máy tí nh

– Dữ liệu có thể có rất nhiều dạng khác nhau và

có yêu cầu xử lý khá c nhau.

• Lưu trữ dữ liệu:

– Dữ liệu đưa vào máy tí nh được xử lý ngay

hoặc có thể được lưu trong bộ nhớ.

– Khi cần chúng sẽ được lấy ra xử lý.

16-Aug-15

126

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Chức năng của hệ thống máy tí nh

• Trao đổi dữ liệu:

– Giữa các thành phần bên trong và bên ngoài

thông qua thiết bị ngoại vi

• Là quá trì nh vào ra (input-output)

• Các thiết bị vào-ra được coi là nguồn cung cấp

dữ liệu hoặc nơi tiếp nhận dữ liệu.

– Khi dữ liệu được vận chuyển trên khoảng cách

xa với các thiết bị hoặc máy tí nh gọi là truyền

dữ liệu (data communication).

• Điều khiển:

– Má y tí nh cần phải điều khiển ba chức năng trên

16-Aug-15

127

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Cấu trúc của hệ thống máy tí nh

16-Aug-15

128

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Cấu trúc của hệ thống máy tí nh

• Bộ xử lý trung tâ m – CPU (Central Processor Unit)

– Điều khiển cá c hoạt động của máy tính và thực hiện xử

lý dữ liệu.

• Bộ nhớ chí nh (Main Memory)

– Lưu trữ chương trình và dữ liệu.

• Hệ thống vào ra (Input-Output System):

– Trao đổi thô ng tin giữa thế giới bên ngoài với máy tí nh.

• Liên kết hệ thống (System Interconnection):

–

Kết nối và vận chuyển thô ng tin giữa CPU, bộ nhớ

chí nh và hệ thống vào ra của máy tính với nhau.

16-Aug-15

129

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Hoạt động của máy tí nh

• Hoạt động cơ bản của má y tí nh là thực hiện

chương trì nh.

• Chương trì nh gồm một tập cá c lệnh được

lưu trữ trong bộ nhớ

16-Aug-15

130

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Thực hiện chương trì nh

Lặp lại chu trì nh lệnh, bao gồm cá c bước

– CPU phá t ra địa chỉ ô chớ chứa lệnh

– CPU nhận lệnh từ bộ nhớ, đưa về thanh ghi lệnh

– Tăng nội dung con trỏ lệnh để trỏ tới lệnh tiếp

– CPU giải mã lệnh, để xác định thao tá c

– Nếu lệnh sử dụng dữ liệu từ bộ nhớ hay cổng

vào ra, cần xác định địa chỉ nới chứa dữ liệu

– CPU nạp các dữ liệu cần thiết vào cá c thanh ghi

– Thực thi lệnh

– Ghi kết quả vào nơi được yêu cầu

– Quay lại bước đầu tiên để thực hiện lệnh tiếp

16-Aug-15

131

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Hệ thống máy tí nh

• Tổ chức bên trong của máy tí nh

1. Mô hình cơ bản của máy tí nh

2. Bộ xử lý trung tâ m – CPU

3. Bộ nhớ

4. Hệ thống vào-ra

5. Liên kết hệ thống (buses)

• Phần mềm máy tí nh

1. Dữ liệu và giải thuật

2. Chương trình và ngôn ngữ lập trì nh

3. Phân loại phần mềm máy tí nh

16-Aug-15

132

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Chức năng và hoạt động

• Chức năng

– Điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống

má y tí nh

– Xử lý dữ liệu

• Nguyên tắc hoạt động:

– Hoạt động theo chương trì nh nằm trong bộ

nhớ chính, bằng cá ch:

• Nhận lần lượt lệnh từ bộ nhớ chí nh

• Tiến hành giải mã lệnh và phá t cá c tí n hiệu điều

khiển thực thi lệnh

• Trong quá trình thực thi lệnh, CPU có thể trao đổi

dữ liệu với bộ nhớ chí nh hay hệ thống vào-ra.

16-Aug-15

133

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Cấu trúc cơ bản của CPU

16-Aug-15

134

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Cá c thành phần cơ bản của CPU

• Khối điều khiển (Control Unit – CU)

– Nhận lệnh từ bộ nhớ trong đưa vào CPU

– Giải mã cá c lệnh

– Tạo ra cá c tí n hiệu điều khiển cá c thành phần khá c

theo chương trình đã định sẵn

• Khối tính toán số học và logic (Arithmetic – Logic

Unit - ALU):

– Bao gồm các thiết bị thực hiện cá c phé p tính số học,

logic (AND, OR..) và cá c phé p tí nh so sá nh

– Dữ liệu được lấy từ cá c thanh ghi, sau khi tí nh toá n,

được ghi trở lại cá c thanh ghi

– ALU thường được tăng cường thêm khối tính toán dấu

phẩy động (FPU)-cò n gọi là bộ đồng xử lý

16-Aug-15

135

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Cá c thành phần cơ bản của CPU

• Tập cá c thanh ghi (Register File - RF)

– Lưu trữ thông tin tạm thời phục vụ hoạt động của CPU

• Dữ liệu từ bộ nhớ, thiết bị vào ra chuyển vào các thanh ghi

• ALU tí nh toán trên các dữ liệu của thanh ghi

• Dữ liệu sau khi thí nh toá n sẽ chuyển từ thanh ghi về bộ nhớ

hay thiết bị vào ra

– Số lượng và kích thước các thanh ghi phụ thuộc CPU

• Bus bên trong (Internal Bus)

– Kết nối cá c thành phần bên trong CPU với nhau

• Đơn vị ghé p nối bus (Bus Interface Unit – BIU)

– Kết nối và trao đổi thô ng tin với nhau giữa cá c bus bên

trong với các bus bên ngoài.

• Đồng hồ (Clock)

– Tạo xung nhịp đồng bộ hóa cá c bộ phận

16-Aug-15

136

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Bộ vi xử lý (Microprocessoer)

• CPU được chế tạo trên một vi mạch và được gọi là

bộ vi xử lý.

– Cá c bộ vi xử lý hiện nay có cấu trúc phức tạp hơn

nhiều so với một CPU cơ bản.

• Tốc độ của bộ vi xử lý

– Số lệnh được thực hiện trong 1s (MIPS: Milliions of

Intructions per Second)

– Khó đánh giá chính xá c

• Tần số xung nhịp của bộ xử lý

– Bộ xử lý hoạt động theo một xung nhịp (clock) có tần

số xá c định

– Tốc độ của bộ xử lý được đánh giá gián tiếp thô ng qua

tần số xung nhịp (Ví dụ: Tần số 2GHz Chu kỳ 0.5s)

16-Aug-15

137

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Hệ thống máy tí nh

• Tổ chức bên trong của máy tí nh

1. Mô hình cơ bản của máy tí nh

2. Bộ xử lý trung tâ m – CPU

3. Bộ nhớ

4. Hệ thống vào-ra

5. Liên kết hệ thống (buses)

• Phần mềm máy tí nh

1. Dữ liệu và giải thuật

2. Chương trình và ngôn ngữ lập trì nh

3. Phân loại phần mềm máy tí nh

16-Aug-15

138

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Chức năng và thành phần

• Chức năng

– Lưu trữ thông tin cần thiết trong quá trình xử lý

• Cá c thành phần chí nh

– Bộ nhớ trong (Internal Memory)

• Bộ nhớ chí nh (main memory)

– ROM: Read Only Memory

– RAM: Random Access Memory

– Bộ nhớ ngoài (External Memory)

16-Aug-15

139

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Bộ nhớ trong (internal memory)

• Cho phé p CPU có thể trao đổi trực tiếp

thô ng tin ghi trong đó

– Cá c mã lệnh thực thi, các dữ liệu đang xử lý..

• Tốc độ rất nhanh

• Dung lượng khô ng lớn

Cá c loại bộ nhớ trong

– Bộ nhớ chí nh

• Thành phần quan trọng nhất với bộ nhớ

trong, có thể đồng nhất với bộ nhớ trong

– Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm nhanh)

16-Aug-15

140

Chương 2: Hệ thống má y tí nh

1. Hệ thống máy tí nh

Bộ nhớ chính (main memory)

• Là thành phần nhớ tồn tại trên mọi hệ

thống máy tí nh

• Chứa các chương trình và dữ liệu đang

được CPU sử dụng

• Tổ chức thành cá c ngăn nhớ được đánh

địa chỉ; Số bit dùng để đánh địa chỉ quyết

định dung lượng tối đa bộ nhớ (n bit, 2ⁿ)

– Pentium III có 36 bí t địa chỉ  quản lý 64GB

• Ngăn nhớ thường được tổ chức theo Byte

• Nội dung ngăn nhớ có thể thay đổi, song

địa chỉ vật lý của ngăn nhớ luôn cố định

• Thô ng thường, bộ nhớ chính gồm 2 phần:

– ROM (Read Only Memory)

– RAM (Random Access Memory)

16-Aug-15

141

Bài giảng Tin học đại cương - Phần 1: Tin học căn bản - Chương 2: Hệ thống máy tính