Bài giảng Nhập môn điện toán - Chương 1: Khái niệm cơ bản
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
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...)
ꢀ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.
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
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.
ꢁ sau khi có máy luận lý hiểu được ngôn ngữ luận lý N1,
ꢁ …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,...)
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
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)
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 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 →
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 →
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
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
7
7
8
8
9
9
10
11
12
13
14
15
A
B
C
D
E
F
(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 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
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:
- bai_giang_nhap_mon_dien_toan_chuong_1_khai_niem_co_ban.pdf