›
›

Bài giảng Nhập môn điện toán - Chương 1: Khái niệm cơ bản

Download
Nhập môn điện toán  
môn môntoán toán  
Đối tượng: Sinh viên năm thứ nhất khoa Khoa Học & Kỹ thuật  
Máy Tính, trường Đại Học Bách Khoa TpHCM.  
Thời lượng học:  
16 buổi LT + 2 buổi tiếp xúc doanh nghiệp,  
7 bài tập + 5 bài thực hành  
C1. Khái niệm cơ bản.  
C3. Hệ điều hành  
Phần lý thuyết:  
C4. Mạng máy tính.  
C5. Cơ sở dữ liệu.  
C6. Lập trình với máy tính.  
Tài liệu tham khảo :  
[1] Computing, 3rd ed., Geoffrey Knott & Nick Waites, 2000
[2] Tập Slide bài giảng & thực hành của môn học này.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 1  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Chương 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN  
1.1 Định nghĩa sơ khởi về máy tính số  
1.2 Lịch sử phát triển máy tính số  
1.3 Hệ thống s
1.4 Biểu diễn dữ liệu  
1.5 Luận lý máy tính  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 2  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
1.1. Định nghĩa sơ khởi về máy tính số  
ꢀ Trong cuộc sống, con người đã biết chế tạo ngày càng nhiều  
công cụ, thiết bị để hỗ trợ mình trong hoạt động.  
ꢀ Các công cụ, thiết bị chế tạo ngày càng tinh vi, phức tạp  
ꢀ mỗi công cụ, thiết bị thường chỉ thực hiện được 1 vài công việc cụ thể  
nào đó. (ví dụ, đài audio...)  
ꢀ Máy tính số (digital computer) là 1 thiết bị đặc biệt,  
ꢀcó thể thực hiện 1 số hữu hạn các chức năng cơ bản (tập lệnh).  
ꢀcơ chế thực hiện các lệnh là tự động và tuần tự.  
ꢀdanh sách các lệnh được thực hiện này được gọi là chương trình.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 3  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)  
ꢀ Các lệnh mà máy hiểu và thực hiện được được gọi là lệnh máy.  
ꢀ Ngôn ngữ lập trình dùng để miêu tả các lệnh, gồm 2 yếu tố chính:  
ꢀcú pháp qui định trật tự kết hợp các phần tử để cấu thành 1 lệnh (câu),  
ꢀngữ nghĩa cho biết ý nghĩa của lệnh đó.  
ꢀ Để giải quyết một công việc (bài toán), ta có thể chia vấn đề thành  
trình tự nhiều công việc nhỏ được gọi là giải thuật.  
ꢀ Mỗi công việc nhỏ hơn cũng có thể được chia nhỏ hơn nữa nếu nó  
còn phức tạp,... ⇒ giải pháp có thể được miêu tả bằng 1  
trình tự các lệnh máy (chương trình ngôn ngữ máy).  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 4  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)  
ꢀ Quá trình máy tính giải quyết công việc ngoài đời gọi là  
lập trình (qui trình xác định trình tự đúng các lệnh).  
ꢀ Cho đến nay, lập trình là công việc của con người (với sự trợ giúp  
ngày càng nhiều của máy tính).  
ꢀ Máy tính hiện nay bao gồm tập lệnh máy rất sơ khai, mỗi lệnh máy  
chỉ có thể thực hiện 1 công việc rất nhỏ và đơn giản  
⇒ các giải pháp thực tế gồm một trình tự rất lớn các lệnh máy  
ꢀ Lập trình bằng ngôn ngữ máy rất phức tạp, tốn nhiều thời gian, công sức, kết  
quả rất khó bảo trì, phát triển.  
ꢀ Nhu cầu về máy lubởi ngôn ngữ lập  
trình) cao cấp và gần gủi hơn với con người. Ta thường hiện thực  
máy này bằng 1 máy vật lý + 1 chương trình dịch.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 5  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)  
ꢀ Có 2 loại chương trình dịch :  
ꢀ trình biên dịch (compiler)  
ꢀ trình thông dịch (interpreter)  
ꢀ Gọi ngôn ngữ máy vật lý là N0; trình biên dịch ngôn ngữ N1 sang ngôn ngữ  
N0 sẽ nhận đầu vào là chương trình được viết bằng ngôn ngữ N1, phân tích  
từng lệnh N1 rồi chuyển thành danh sách các lệnh ngôn ngữ N0 có chức năng  
tương đương.  
ꢀ Để viết chương trình dịch từ ngôn ngữ N1 sang N0 dễ dàng, độ phức tạp của  
từng lệnh ngôn ngữ N1 không quá cao so với từng lệnh ngôn ngữ N0.  
ꢁ sau khi có máy luận lý hiểu được ngôn ngữ luận lý N1,  
ꢁ có thể định nghĩa và hiện thực máy luận lý Ntheo cách trên  
ꢁ …và tiếp tục đến khi có 1 máy luận lý hiểu được ngôn ngữ Nm rất gần gũi  
với con người, dễ dàng miêu tả giải thuật của bài toán cần giải quyết...  
ꢁTuy nhiên, qui trình trên chưa có điểm dừng !  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 6  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Định nghĩa sơ khởi về máy tính số (tt)  
ꢂ Ngôn ngữ máy vật lý : ngôn ngữ cấp thấp nhất mà có thể lập trình  
ꢁ là loại ngôn ngữ mà máy vật lý có thể hiểu trực tiếp, nhưng con người thì gặp  
nhiều khó khăn trong việc viết và bảo trì chương trình ở cấp này.  
ꢂ Ngôn ngữ assembly gần với ngôn ngữ máy + "lệnh macro" để nâng sức  
mạnh miêu tả giải thuật.  
ꢁ những lệnh cơ bản nhất tương ứng với lệnh máy, nhưng dưới dạng gợi nhớ.  
ꢂ Ngôn ngữ cấp cao theo trường phái lập trình cấu trúc (Pascal, C,...)  
ꢁ tập lệnh của ngôn ngữ khá mạnh và gần với tư duy con người.  
ꢂ Ngôn ngữ hướng đối tượng (C++, Visual Basic, Java, C#,...)  
ꢁ Cải tiến phương pháp lập trình cấu trúc sao cho trong sáng,  
ổn định, dễ phát triển và thay thế linh kiện.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 7  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
1.2. 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 vꢀ  
1 đơn vꢀ  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 8  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Các thế hệ máy tính số  
Blaise Pascal (Pháp-1642)  
ENIAC (1946)  
18.000 bóng đèn  
1500 rꢁ le  
Charles Babbage (Anh-1830)  
30 tꢂn  
140 KW  
Intel 8080 (1974)  
đưꢃc xem như CPU  
đꢄu tiên đưꢃc tích hꢃp  
trên 1 chip  
Von Neumann (1945)  
IBM 360 (1965)  
PDP-1 (1961)  
Cơ  
Đèn  
điꢁn tꢂ  
80x86 (1978)  
Transistors  
IC  
?
(1642 - 1945)  
965 - 1980) (1980 - ????)  
Bꢅ nhꢆ dây trꢇ, tĩnh Bꢅ nhꢆ xuyꢉn  
Herman Hollerith lꢎp IBM  
(International Business  
Machine) ꢏ Mꢐ - 1890  
điꢈn. Giꢂy, phiꢉu  
đꢊc lꢋ. Băng tꢌ  
tꢌ. Băng tꢌ,  
trꢍng tꢌ, đĩa tꢌ.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 9  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
1.3. Hệ thống số đếm  
ꢀ Hệ thống số (number system) là công cụ để biểu thị đại lượng. Một hệ  
thống số gồm 3 thành phần chính :  
1) cơ số : số lượng ký số (ký hiệu để nhận dạng các số cơ bản).  
2) qui luật kết hợp các ký số để miêu tả 1 đại lượng nào đó.  
3) các phép tính cơ bản trên các số.  
ꢀchỉ có thành phần 1 là khác nhau giữa các hệ thống số, còn 2  
thành phần 2 và 3 thì giống nhau giữa các hệ thống số.  
Ví dụ  
- hệ thập phân (decimal, denary) dùng 10 ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.  
- hệ nhị phân (binary) dùng 2 ký số : 0,1.  
- hệ bát phân (octal) dùng 8 ký số : 0,1,2,3,4,5,6,7.  
- hệ thập lục phân (hexadecimal) dùng 16 ký số : 0 .. 9,A,B,C,D,E,F.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 10  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Hệ thống số đếm – Cơ số  
• Trước khi có máy tính, con người dùng hệ số  
đếm thập phân (10).  
Thꢀp phân (decimal)  
Ký sꢃ  
0 1 2 3 4  
5 6 7 8 9  
Quy tꢄc đꢅm  
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 →  
→ . . .  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 11  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Hệ thống số đếm – Cơ số (tt.1)  
• Sau khi máy tính số ra đời, các hệ số mới hình thành.  
Hꢁ nhꢆ phân (Binary)  
Ký sꢃ  
0 1  
Quy tꢄc đꢅm  
0 → 1 →  
10 → 11 →  
100 → 101 → 110 → 111 →  
1000 → 1001 → . . . → 1110 → 1111 →  
10000 → 10001 →  
→ . . .  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 12  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Hệ thống số đếm – Cơ số (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.  
ꢁH tbábátꢁHphân (Octal)  
4 5 6 7  
Quy tꢄc đꢅm  
0 → 1 → 2 → . . . → 7 →  
10 → 11 → 12 → . . . → 17 →  
20 → 21 → 22 → . . . → 77 →  
100 → 101 → 102 → . . . → 107 → . . . → 777 →  
1000 → 1001 → 1002 → . . . → 1007 →  
→ . . .  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 13  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Hệ thống số đếm – Cơ số (tt.3)  
• Một ký số hệ 8 bằng 3 ký số hệ 2.  
• Một ký số hệ 16 bằng 4 ký số hệ 2.  
ꢁH hpthꢀꢀpꢁHlꢂc phân (hexadecimal)  
Ký sꢃ  
7  
8 9 A B C D E F  
Quy tꢄc đꢅm  
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 → 10→  
1000 → 1001 → 1002 → . . . → 100F →  
→ . . .  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 14  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
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 :  
vnvn-1...v0.v-1...v-m  
Chꢇm B phân  
Q = vn × Bn + vn-1 × Bn-1 + . . . + v0 × B0 + v-1 × B-1 + . . . + v-m × B-m  
n
i
hay  
∑
v
×
B
i
i = -m  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 15  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Ví dụ số nguyên  
1011 B  
173 O  
1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 = 8+0+2+1 = 11 D  
1×82 + 7×81 + 3×80 = 64+56+3 = 123
A4B5 H  
A×163 + 4×162 + B×161 + 5×160  
10×4096 + 4×256 + 11×16 + 5×1 = 40960+1024+176+5  
= 42165D  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 16  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
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
1×8 + 0×1 + 4×0.125 = 8.510  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 17  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Bảng chuyển miêu tả số  
Sꢍ hꢈ 10  
Sꢍ hꢈ 16  
Sꢍ hꢈ 2  
0000  
0001  
0010  
0011  
0100  
0101  
0111  
1000  
1001  
1010  
1011  
1100  
1101  
0
1
0
1
2
2
3
3
Mã 8421  
4
4
5
5
+0)  
6
7
7
8
8
9
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
A
B
C
D
E
F
(8+0+2+1)  
(8+4+0+1)  
1110  
1111  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 18  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Các phương pháp chuyển miêu tả số  
ꢁĐể chuyển 1 miêu tả số từ hệ thống số này sang hệ  
thống số khác, ta cần dùng 1 phương pháp chuyển  
thích hợp. Có 4 phương pháp sau tương ứng với từng  
yêu cầu chuyển tương ứng :  
o chuyển từ hệ thống số khác về thập phân.  
o chuyển từ hệ thống số thập phân về hệ thống số khác.  
o chuyển từ nhị phân về thập lục phân (hay bát phân).  
o chuyển từ thập lục phân (hay bát phân) về nhị phân.  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 19  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Chuyển đổi hệ số  
10  
Dec2Bin  
Bin2Dec  
Dec2Oct  
Oct2Dec  
Hex2Dec  
8
Oct2Bin  
Bin2Oct  
2
Dec2Hex  
Bin2Hex  
16  
Nhꢀp môn Điꢁn Toán - Chương 1  
Slide 20  
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 92 trang yennguyen 21900 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn điện toán - Chương 1: Khái niệm cơ bản", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhap_mon_dien_toan_chuong_1_khai_niem_co_ban.pdf