Bài giảng Tin học đại cương - Chương I: Các khái niệm cơ bản về tin học

Giới thiệu chung
Máy tính điện tử là gì?
Các đặc điểm của máy tính điện tử
 Lịch sử phát triển của máy tính điện tử
Những điều tổng quan cần hiểu biết về máy tính điện tử
Ngày nay máy tính hiện diện ở khắp mọi nơi giúp đáp ứng
nhu cầu trao đổi và xử lý thông tin của nhiều người tiêu
dùng khác nhau.
Máy tính điện tử là gì?
Máy tính là một thiết bị điện tử hoạt động dưới sự điều 
khiển của các chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ 
1.1 Máy tính điện tử
Phân loại máy tính
 Là loại mạnh nhất, nhanh nhất và đắt nhất
Được sử dụng cho các lĩnh vực quan trọng những bài toán 
cần xử lí dữ liệu lớn và tính toán phức tạp như dự báo thời 
tiết, nghiên cứu sự biến đổi của khí hậu, nghiên cứu năng 
lượng hạt nhân, khai thác dầu khí, thiết kế tên lửa, thiết kế 
máy bay 
Siêu máy tính
Máy tính lớn lại tập trung khả năng để thực hiện nhiều
chương trình đồng thời cùng lúc
Máy tính lớn chủ yếu được sử dụng bởi các cơ quan, và 
doanh nghiệp lớn như các ngân hàng, hàng không, các tổ 
chức của chính phủ để chạy những ứng dụng cần xử lý 
khối lượng dữ liệu lớn. 
Máy tính lớn
Máy tính mini
 Là máy tính với kích cỡ, tốc độ và khả năng tầm trung
Nó thuộc lớp máy tính đa người dùng, nằm trong khoảng 
giữa máy tính lớn(hệ thống đa người dùng) và máy tính cá 
nhân(hệ thống đơn người dùng). Máy tính mini thường 
được dùng trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ. 
Máy vi tính
Còn được gọi với một cái tên khác là Máy tính cá nhân
(PC – Personal Computer)
Có kích thước nhỏ, phù hợp cho cá nhân sử dụng. PC 
được sử dụng rộng rãi ở khắp mọi nơi. 
Có nhiều loại máy vi tính khác nhau: Desktop, Laptop, 
Thiết bị cầm tay và hệ thống nhúng
1.2 Thông tin và xử lý thông tin
Dữ liệu Thông tin
Là tập hợp những thứ mà
chúng ta thu thập được CHƯA 
qua xử lý hay được tổ chức
theo một chủ đích rõ ràng
Là DỮ LIỆU đã được xử lý,
được tổ chức, có ý nghĩa và
hữu dụng đối với con người
hay với một đối tượng nào
khác.
Dữ liệu và thông tin
Xử lý thông tin
Máy tính xử lý dữ liệu (đầu vào) thành thông tin (đầu ra).
Dữ liệu và thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính để
sử dụng trong tương lai. 
-> Thông tin là kết quả của quá trình xử lý dữ liệu và sau đó
thông tin có thể trở thành dữ liệu mới của để thông qua quá
trình xử lý khác tạo ra những thông tin mới
Thu thập dữ liệu
(input) 
Xử lý
(Processing)
Xuất thông tin 
(Output)
Các hoạt động lưu trữ
ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG THÔNG TIN
Máy tính chỉ sử dụng 0 và 1 để lưu trữ và biểu diễn thông
tin
Tại sao?
- Máy tính sử dụng các bóng bán dẫn tương ứng với 2 trạng
thái tắt và mở.
- Việc xử lý trên 2 chữ số 0 và 1 đơn giản hơn và đáng tin 
cậy hơn so với việc sử dụng hệ cơ số 10.
Đơn vị đo lường thông tin
Mỗi đối tượng thông tin 0 hoặc 1 được gọi là 1 bit
Một nhóm 8 bit được gọi là 1 byte
Ngoài ra người ta còn dùng nhiều đơn vị khác là bội của
byte để lưu trữ dữ liệu trên máy tính
1.3 Hệ đếm
Hệ đếm xác định phương pháp biểu diễn các con số sử dụng những
ký hiệu khác nhau.
Ví dụ: Số 42 được biểu diễn là số 2 hoặc số
Một số được biểu diễn ở dạng:
 Số này sẽ có giá trị là:
Hệ đếm khác nhau ta sử dụng dấu ngoặc đơn và cơ số làm chỉ số: 
(I)b. 
Hệ thập phân( hệ cơ số 10)
 Hệ thập phân là hệ đếm có cơ số b là 10 và sử dụng 10 ký hiệu sau để
biểu diễn
 S={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
Ví dụ: I= 224
Hệ nhị phân ( hệ cơ số 2)
Hệ nhị phân là hệ đếm có cơ số b là 2 và sử dụng bộ ký
hiệu:
S={0,1}
Đây là hệ đếm mà máy tính sử dụng để biểu diễn thông tin
Ví dụ 1: I = (11001)2
Ví dụ 2: R=(101.11)2
Hệ nhị phân( hệ cơ số 2)
Hệ thập lục phân( hệ cơ số 16)
Ngoài hệ nhị phân, các máy tính hiện đại thường dùng hệ
đếm khác là hệ thập lục phân. 
Hệ thập lục phân có cơ số b là 16 và sử dụng 16 ký hiệu
để biểu diễn
 S= {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F}
Các ký hiệu tương ứng giữa hệ 10 và hệ 16
Hệ thập lục phân (hệ cơ số 16)
Ví dụ: I = (2AE)16
Hệ bát phân (hệ cơ số 8)
Hệ đếm này được sử dụng rộng rãi ở những máy tính lớn
đời đầu, nhưng càng về sau nó đã trở nên ít phổ biến hơn
so với hệ nhị phân và hệ thập lục phân
Hệ bát phân có cơ số b là 8 và sử dụng bộ ký hiệu S={0, 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} để biểu diễn
Ví dụ: I= (1256)8
Hệ bát phân (hệ cơ số 8)
Bảng dưới đây thể hiện các số từ 0->15 được biểu diễn ở
các hệ đếm khác nhau:
Chuyển đổi giữa các hệ đếm
Hệ thập phân là hệ đếm cơ bản mà con người sử dụng, 
trong khi đó máy tính lại sử dụng các hệ khác: hệ nhị
phân, hệ bát phân và hệ thập lục phân.
-> Cho nên cần phải có thuật toán để chuyển đổi một số từ
hệ này sang hệ khác.
Chuyển đổi từ hệ 10 sang hệ đếm bất kỳ
 Giả sử một số ở hệ thập phân có dạng:
(N)10= I.F với I là phần nguyên là F là phần thập phân của số N
 Hướng dẫn chung: Tách 2 phần I, F và chuyển đổi chúng riêng biệt
sang hệ đếm cơ số b mà bạn muốn. Sau đó nối kết 2 phần lại với nhau
để thu được kết quả.
 Để chuyển đổi phần nguyên I, ta lấy I chia cho cơ số b được phần 
thương Q1 và phần dư R1. Sau đó, tiếp tục lấy phần thương Q1 chia 
cho cơ số b được phần thương Q2 và phần dư R2. Tiếp tục lặp lại như 
trên cho đến khi phần thương Qn bằng 0 thì dừng lại và được phần dư 
Rn. Kết quả thu được ở hệ đếm cơ số b có dạng là: RnRn-
1...R3R2R1. 
Chuyển đổi từ hệ 10 sang hệ bất kỳ
 Ví dụ 1: Đổi số (35)10 sang hệ nhị phân
Chuyển đổi từ hệ 10 sang hệ bất kỳ
Ví dụ 2: Đổi số (126)10 sang hệ bát phân
Chuyển đổi từ hệ 10 sang hệ bất kỳ
 Để chuyển đổi phần thập phân 0.F của số N, ta lấy 0.F nhân với cơ số b, 
tích nhận được có dạng D1.F1, lưu lại phần nguyên D1. Sau đó, lại tiếp 
tục lấy 0.F1 nhân với cơ số b, tích nhận được có dạng D2.F2, lưu lại 
phần nguyên D2. Cứ tiếp tục quá trình này cho đến khi phần thập phân
Fn bằng 0 thì dừng. Nếu trường hợp lặp vô hạn thì ta lấy kết quả gần 
đúng tùy theo yêu cầu. Kết quả thu được ở hệ đếm cơ số b có dạng là:
0.D1D2D3...Dn
Ví dụ 1: Đổi số (35.625)10 sang hệ nhị phân
Phần thập phân sau khi được chuyển đổi là (0.625)
10 
= (0.101)
2
Vậy, kết hợp với kết quả ở ví dụ 1 ta thu được (35.625)
10 
= 
(100011.101)
2
Chuyển đổi từ hệ 10 sang hệ bất kỳ
Ví dụ 2: Đổi số (126.175)10 sang hệ bát phân
Phần thập phân sau khi được chuyển 
đổi là (0.175)10 = (0.13146...)8 
Vậy, kết hợp với kết quả ở ví dụ 2 ta 
thu được (126.175)10 = 
(176.13146...)8 
Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 16
 Để chuyển đổi một số từ hệ 2 về hệ 16 ta thực hiện nhóm 4 bit từ phải
sang trái
 Sau đó thực hiện chuyển lần lượt từng nhóm 4 bit sang hệ 16 (tra theo
bảng chuyển đổi hệ đếm) và ghép lại với nhau sẽ thu được kết quả.
Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 16
 Ví dụ 1: Đổi số (10011100010)2
sang hệ cơ số 16 
Kết quả là (10011100010)2 = (4E2)16
 Ví dụ 2: Đổi số(24C)16 sang hệ cơ 
số 2 
Kết quả là: (24C)16 = 
(001001001100)2 
Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 8
 Để biến đổi một số từ hệ 2 về hệ 8, ta thực hiện nhóm 3 bit
 Ngược lại, khi chuyển từ hệ 8 về hệ 2, ứng với mỗi ký hiệu (chữ số) 
trong hệ 8 sẽ được biểu diễn dưới dạng 3 bit tương đương ở hệ 2
 Ví dụ: Đổi số (101110010)2 sang hệ cơ số 8 
Kết quả là: (101110010)2 = (562)8 
Chuyển đổi giữa hệ 16 và hệ cơ số 8
Để chuyển đổi giữa hai hệ đếm này, ngoài việc sử dụng hệ 
10 làm trung gian, ta có thể sử dụng hệ 2 làm trung gian. 
Tức là, chuyển số từ hệ 8 sang hệ 2, kết quả thu được sẽ 
tiếp tục chuyển sang hệ 16. 
Biểu diễn thông tin trong máy tính
Máy tính sử dụng hệ đếm nhị phân để biểu diễn tất cả các
loại thông tin
Người ta thường phân ra làm 2 dạng:
Dữ liệu cơ bản (số nguyên, số thực, kí tự) 
Dữ liệu có cấu trúc được xây dựng từ dữ liệu cơ bản.
 Một dữ liệu cơ bản thường được biểu diễn bằng N bits. 
Trong đó, N có thể là 4 bits, 8 bits, 16 bits,... 
Biểu diễn số nguyên
 Số nguyên được chia thành 2 loại là số nguyên không dấu
và số nguyên có dấu.
 Thường được biểu diễn bằng dấu +/- và độ lớn. 
Khi chuyển sang dạng nhị phân ta không thể dùng dấu +/-
được nữa mà phải sử dụng bit 0 hoặc 1 để biểu diễn dấu
của số nguyên và bit này được gọi là bit dấu.
Biểu diễn số nguyên không dấu
 Để biểu diễn ta thực hiện chuyển đổi số nguyên sang hệ nhị phân. 
Nếu số lượng bit của số nhị phân nhỏ hơn N, thì cần phải thêm
vào các bit trái của nó các bit 0 cho đủ N bits.
 Ví du: Biểu diễn số 7 trong máy tính sử dụng 8 bits như sau:
Chuyển (7)10 sang hệ nhị phân 
Thêm 5 bits vào bên trái 
 Đối với số nguyên không dấu, mọi bit đều được sử dụng để biểu 
diễn giá trị số. Với 8 bits, có thể biểu diễn được 28 = 256 số có 
giá trị từ 0 (00000000) 255 (11111111). Vậy với N bits, có thể 
biểu diễn các số có giá trị từ 0 2N – 1. 
111
1110000 0
Biểu diễn số nguyên có dấu
 Trong biểu diễn số nguyên có dấu, ta sử dụng bit đầu tiên
bên trái nhất làm bit dấu: 
 0 là số dương
 1 là số âm
Với N – 1 bits còn lại, ta sử dụng để biểu diễn độ lớn của
nó giống như số nguyên không dấu.
Biểu diễn số nguyên có dấu
Ví dụ: Biểu diễn số +28 trong máy tính sử dụng 8 bits như
sau:
Chuyển (28)10 sang hệ nhị phân dùng 7 bits 
Thêm 1 bit dấu vào bên trái
Ví dụ: Biểu diễn số -28 trong máy tính sử dụng 8 bits như
sau:
Chuyển (28)10 sang hệ nhị phân dùng 7 bits 
Thêm 1 bit dấu vào bên trái
0011100
0011100 0
0011100
0011101 0
Biểu diễn số thực
 Để biểu diễn số thực trong máy tính dử dụng N bits, có hai
cách là biểu diễn dấu phẩy tĩnh và dấu phẩy động
 Biểu diễn dấu phẩy tĩnh:
Trong N bits dùng để biểu diễn thì bit đầu tiên bên trái dùng làm
bit dấu, còn lại dùng một số bit để biểu diễn phần nguyên và một
số khác cho phần thập phân. Do đó, dấu phẩy nằm ở vị trí cố
định.
Ví dụ: 
 Tuy nhiên, việc cố định số lượng bit cho phần nguyên và phần
thập phân dễ dây thiếu chính xác và hạn chế miền giá trị
Biểu diễn số thực
 Biểu diễn dấu phẩy động
 Đây là phương pháp biểu diễn đảm bảo được độ chính xác
cần thiết. Mỗi số thực sẽ được đưa về dạng như sau: N= M x 
RE
 Trong đó:
 M: phần định trị
 R: là cơ số của hệ đếm hiện thời
 E: phần số mũ
 Ví dụ: Số thực +7,452,000,000,000,000,000,000.00 = +7.452 x 
1021.
 Ví dụ: Số thực ở hệ nhị phân
(101001000000000000000000000000000.00)2 
Để biểu diễn số thực này ở dạng dấu phẩy động, ta giữ lại một
chữ số khác 0 cho phần nguyên + 
(101001000000000000000000000000000.00)2 = + 1.01001 x 232 
Biểu diễn ký tự
Người ta sử dụng một bảng mã để biểu diễn ký tự. Mỗi ký
tự sẽ được gán với một mã nhị phân duy nhất. Có nhiều
loại bảng mã khác nhau:
BCD: sử dụng 6 bits và biểu diễn được 26= 64 ký tự
ASCII: đầu tiên sử dụng 7 bits, nhưng về sau mở rộng ra
8 bits
UNICODE: là bảng mã toàn cầu chứa tất cả các ký tự
của các nước trên thế giới: Nó sử dụng 16 bits và biểu
diễn được 216= 65536 ký tự
Cấu trúc cơ bản của máy tính
Máy tính bao gồm những thành phần chính như: thiết bị
nhập, thiết bị xuất, bộ nhớ và bộ xử lí trung tâm. 
Thiết bị nhập
Bàn phím
Track ball
Track pad
Bút cảm ứng
Cần điều khiển
game
Thiết bị đọc mã
vạch
Microphone
Webcam
Thiết bị xuất
 Thiết bị xuất là thiết bị nhận thông tin ở dạng máy tính và
chuyển đổi nó sang dạng ngôn ngữ con người có thể hiểu
được. 
Màn hình Máy chiếu Loa
Màn in
Máy vẽ (Plotter)
Thiết bị nhập xuất
 Bênh cạnh những thiết bị chỉ có khả năng xuất hoặc nhập, hiện
nay còn có nhiều thiết bị tích hợp cả hai chức năng này. Chẳng
hạn như màn hình cảm ứng, máy FaX, modem.
Màn hình cảm
ứng
Máy Fax
Modem
Bộ nhớ
Bộ nhớ máy tính dùng để lưu trữ các dữ liệu và các chỉ thị 
được đưa vào máy tính thông qua các thiết bị nhập trước 
khi bắt đầu xử lí. Bên cạnh đó, các kết quả đầu ra sau khi 
xử lí cũng cần được lưu trữ trong bộ nhớ trước khi truyền 
sang các thiết bị xuất. Bộ nhớ được chia làm hai loại gồm 
bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. 
Bộ nhớ RAM(Random Access Memory)
Bộ nhớ ROM (Read Only Memory)
Các thiết bị lưu trữ: Ổ cứng, USB
Bộ xử lý trung tâm CPU
 CPU là bộ não của máy tính. 
 Chức năng của CPU là thực thi các chương trình và điều khiển
mọi hoạt động của các thành phần như bộ nhớ, thiết bị
xuất/nhập. 
 CPU gồm 4 phần chính là: Bộ phận điều khiển, bộ số học-logic 
(ALU), các thanh ghi và đồng hồ
 Bộ điều khiển kiểm soát và điều phối tất hoạt động của tất cả
các đơn vị khác -> đây là thành phần quan trọng nhất.
 Bộ số học-logic thực hiện các phép tính toán số học cơ bản
(cộng, trử, nhân, chia) và các phép tính logic (and, or , not), 
các phép toán so sánh, tăng, giảm và dịch trái.
 Thanh ghi dùng để lưu trữ tạm thời các dữ liệu và chỉ thị. Nó
là bộ nhớ có kích thước nhỏ và tốc độ truy xuất cao. 
Tốc độ của CPU được đo bằng gigahertz (GHz) 
Bộ xử lý trung tâm (CPU)
 Tốc độ xử lý của CPU càng cao thì hiệu suất của máy tính
càng cao. 
Quá trình xử lý một chỉ thị của CPU
Phần mềm máy tính
 Phần cứng của máy tính không thể suy nghĩ, phân tích dữ liệu 
hoặc tự mình đưa ra quyết định được 
 Phần mềm máy tính là một chương trình tập hợp các chỉ thị được 
sắp xếp theo một trình tự có logic để chỉ dẫn cho máy tính (chỉ 
dẫn phần cứng) giải quyết các vấn đề 
Quá trình viết chương trình được gọi là lập trình 
Một tập hợp các qui ước để viết một chỉ thị (lệnh) để đưa vào
máy tính để máy tính có thể nhận diện và thi hành gọi là ngôn
ngữ lập trình.
 Phần mềm được chia thành 2 loại là phần mềm hệ thống và phần
mềm ứng dụng
Phần mềm hệ thống
 Là phần mềm điều khiển và quản lí phần cứng, cho phép
người dùng tương tác với chúng một cách hiệu quả 
Để viết phần mềm hệ thống đòi hỏi người lập trình viên
phải hiểu rất rõ kiến trúc và các chi tiết về phần cứng. Có
2 loại chính:
Hệ điều hành
Các chương trình tiện ích
Phần mềm hệ thống (tt)
Hệ điều hành là hệ thống phần mềm điều khiển mọi hoạt 
động cơ bản của máy tính và các thiết bị ngoại vi. Nhờ 
vào hệ điều hành mà các tài nguyên hệ thống (chẳng hạn 
như CPU, bộ nhớ, thiết bị xuất/nhập,...) được sử dụng 
hiệu quả. Một số hệ điều hành thông dụng cần phải kể đến 
như Windows, Linux, Unix, Mac OS,... 
Chương trình tiện ích được sử dụng để phân tích, cấu 
hình, tối ưu, và bảo trì hệ thống máy tính. 
Phần mềm ứng dụng
 Là các chương trình được thiết kế nhằm phục vụ nhu cầu
sử dụng của con người để hoàn thành một hoặc nhiều
công việc nào đó. Nó sử dụng những dịch vụ mà phần
mềm hệ thống cung cấp để tương tác với phần cứng
Phần mềm ứng dụng (tt)
Những loại phần mềm ứng dụng phổ biến như sau:
 Phần mềm văn phòng nổi tiếng nhất hiện nay là Microsoft Office. 
Trong bộ phần mềm này gồm có Word, Excel, PowerPoint, 
Access, One Note, InfoPath, Outlook, Publisher,... 
 Phần mềm hỗ trợ học tập : Matlab, MathType, các phần mềm từ 
điển,... 
 Phần mềm thiết kế đồ họa: AutoCAD, Adobe Photoshop, MS 
Paint... 
 Phần mềm hỗ trợ trao đổi thông tin: trình duyệt web(IE, Firefox 
Chrome, Safari, Opera), Yahoo Messenger, Skype,... 
 Phần mềm giải trí: game, windows media player,... 
Bài tập chương 1
Câu 1: Máy tính được chia thành bao nhiêu loại? Hãy kể
tên từng loại
Câu 2: Phân biệt hai khái niệm thông tin và dữ liệu
Câu 3: Hãy liệt kê các đơn vị đo thông tin
Câu 4: Thực hiện chuyển đổi sau: 15GB = ?MB = ?KB 
Câu 5: Giả sử mỗi bài hát MP3 có dung lượng 3.5MB. 
Hỏi một ổ đĩa cứng có dung lượng 500GB chứa được 
khoảng bao nhiêu bài hát trên? 
Bài tập chương 1
Câu 6: Chuyển đổi các giá trị sau từ hệ đếm cơ số b1 sang 
hệ đếm cơ số b2:
a. (48.125)10 ?2
b. (1100011)2 ?10
c. (FB7)16 ?10 
d. (382)10 ?16
e. (1101011001110)2 ?16
f. (11000010111100)2 ?8
g. (A5)16 ?2
h. (2E4)16 ?8
Bài tập chương 1
Câu 7: Kể tên các thiết bị nhập, thiết bị xuất, thiết bị nhập
xuất
Câu 8: Bộ nhớ là gì? Có bao nhiêu loại bộ nhớ?
Câu 9: Các thành phần chính của CPU là gì?
Câu 10: Phân biệt phần mềm hệ thống và phần mềm ứng
dụng