Bài giảng Tin học cơ sở 1

193 trang vanle 4020

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tin học cơ sở 1", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_tin_hoc_co_so_1.pdf

Nội dung text: Bài giảng Tin học cơ sở 1

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG  KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN 1 BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ 1 Chủ biên: PHAN THỊ HÀ PTIT Hà Nội 2013
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT CHƢƠNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN GIỚI THIỆU Chƣơng này cung cấp cho sinh viên các kiến thức sau: - Các khái niệm cơ bản về thơng tin, các hệ đếm và mệnh đề logic trong lĩnh vực tin học. - Tổng quan về quá trình xử lý thơng tin, nhận diện kỹ thuật phần cứng và phần mềm đƣợc nghiên cứu trong tin học. - Các khái niệm cơ bản về thuật tốn và sơ đồ khối để giải quyết một bài tốn cụ thể trên máy tính điện tử. - Cấu trúc của một hệ thống máy tính, phần cứng, phần mềm, các thiết bị ngoại vi. - Các khái niệm về mạng, kết nối mạng, các cấu trúc liên kết mạng, các thành phần thiết bị đấu nối mạng và các dịch vụ cơ bản của mạng máy tính. 1.1 THƠNG TIN VÀ XỬ LÝ THƠNG TIN 1.1.1 Khái quát 1.1.1.1 Khái niệm thơng tin b/ Khái niệm Trong đời sống hàng ngày, chúng ta tiếp nhận và sử dụng nhiều thơng tin. Thơng tin đem lại cho chúng ta sự hiểu biết, giúp chúng ta nhận thức đúng đắn về các hiện tƣợng tự nhiên và xã hội; cũng nhờ thơng tin ta cĩ đƣợc những hành động hợp lý nhằm đạt đƣợc những mục đích trong cuộc sống. Chúng ta ai cũng thấy đƣợc sự cần thiết của thơng tin và cảm nhận đƣợc thơng tin là gì. Nhƣng để đƣa ra một định nghĩa chính xác về thơng tin thì hầu hết chúng ta đều lúng túng bởi thơng tin là một khái niệPTITm khá trừu tƣợng và nĩ đƣợc thể hiện dƣới nhiều dạng thức khác nhau. Tuy nhiên, ngƣời ta cĩ thể tạm đƣa ra khái niệm sau đây: Thơng tin thƣờng đƣợc hiểu là nội dung chứa trong thơng báo nhằm tác động vào nhận thức của một số đối tƣợng nào đĩ Thơng báo đƣợc thể hiện bằng nhiều hình thức: văn bản, lời nĩi, hình ảnh, cử chỉ ; và các thơng báo khác nhau cĩ thể mang cùng một nội dung. Trong lĩnh vực tin học, thơng tin cĩ thể đƣợc phát sinh, đƣợc lƣu trữ, đƣợc biến đổi trong những vật mang tin; thơng tin đƣợc biến đổi bởi các dữ liệu và các dữ liệu này cĩ thể đƣợc truyền đi, đƣợc sao chép, đƣợc xử lý hoặc bị phá hủy. Ta cĩ thể lấy một vài ví dụ sau để minh họa 1
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Thơng báo thể hiện dƣới dạng văn bản ví dụ nhƣ “Thơng tin về một mạng máy tính bị nhiễm virus” - Trong thơng báo này, thành phần “Mạng máy tính” đĩng vai trị là vật mang tin, cịn sự kiện “nhiễm virus” là dữ liệu của thơng tin. Hoặc ví dụ “Nhiệt độ đo đƣợc ở bệnh nhân là 41oC” - Thơng tin này cĩ thể đƣợc thể hiện duới dạng văn bản hoặc lời nĩi. Dữ liệu ở đây là 41oC (nếu đƣợc thơng báo bằng lời nĩi thì dữ liệu chính là tín hiệu) và thơng tin thu đƣợc thơng qua dữ liệu cho thấy bệnh nhân bị sốt cao v.v b/ Phân loại thơng tin Dựa trên đặc điểm liên tục hay gián đoạn về thời gian của các tín hiệu thể hiện thơng tin, ta cĩ thể chia thơng tin làm hai loại cơ bản nhƣ sau : + Thơng tin liên tục: Là thơng tin mà các tín hiệu thể hiện loại thơng tin này thƣờng là các đại lƣợng đƣợc tiếp nhận liên tục trong miền thời gian và nĩ đƣợc biểu diễn bằng hàm số cĩ biến số thời gian độc lập, liên tục. Ví dụ : Thơng tin về mức thuỷ triều của nƣớc biển hay thơng tin về các tia bức xạ từ ánh sáng mặt trời + Thơng tin rời rạc: Là thơng tin mà các tín hiệu thể hiện loại thơng tin này thƣờng là các đại lƣợng đƣợc tiếp nhận cĩ giá trị ở từng thời điểm rời rạc và nĩ đƣợc biểu diễn dƣới dãy số. Ví dụ : Thơng tin các vụ tai nạn xảy ra trên đoạn đƣờng Nguyễn Trãi c/ Đơn vị đo thơng tin Các đại lƣợng vật lý đều cĩ đơn vị đo chẳng hạn nhƣ đơn vị đo khối lƣợng (kg), đo chiều dài (m) và đo thời gian (giây) v.v .Để lƣợng hố một thơng tin ta cũng cần đƣa ra một đơn vị đo thơng tin. Trong tin học, đơn vị đo thơng tin nhỏ nhất là Bit (viết tắt của Binary digit-số nhị phân) - biểu diễn với 2 giá trị 0 và 1, viết tắt là b. Nhƣng ngƣời ta thƣờng PTIT dùng đơn vị lớn hơn là byte. Byte là một nhĩm 8 bit trong bảng mã ASCII Ngồi ra ngƣời ta cịn dùng các bội số của byte nhƣ sau: Tên gọi Ký hiệu Giá trị Byte B 8 bit Word w 8,16, 32 hoặc 64 bit KiloByte KB 1024b=210b MegaByte MB 1024Kb=210Kb GigaByte GB 1024Mb=210Mb 2
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT TeraByte TB 1024Gb=210Gb d/ Mã hố thơng tin rời rạc Mã hĩa thơng tin là quá trình biến đổi thơng tin từ dạng biểu diễn thơng thƣờng sang một dạng khác theo quy ƣớc nhất định. Quá trình biến đổi ngƣợc lại của mã hĩa thơng tin đƣợc gọi là phép giải mã. Ví dụ : Ta cĩ 1 tập quản lý hồ sơ sinh viên. Nếu ta quản lý bằng tên thì sẽ xảy ra rất nhiều trƣờng hợp tên bị trùng nhau. Nếu ta thêm các yếu tố khác kèm theo nhƣ địa chỉ, ngày sinh, quê quán v.v thì việc quản lý trở nên rất rƣờm rà, phức tạp mà vẫn khơng loại trừ đƣợc khả năng trùng nhau. Nếu ta gán cho mỗi một sinh viên 1 mã số ID khác nhau thì việc quản lý hồ sơ sẽ trở nên thuận tiện hơn nhiều. Từ mã số ID, ta cĩ thể tìm ra số liệu về sinh viên tƣơng ứng. Nhƣ vậy, quá trình gán mã số ID cho mỗi hồ sơ sinh viên đƣợc gọi là mã hĩa; cịn quá trình dựa trên mã số ID để xác định thơng tin về sinh viên gọi là giải mã. Tất cả các thơng tin ở dạng văn bản (text), chữ (character), số (number), ký hiệu (symbol), đồ họa (graphic), hình ảnh (image) hoặc âm thanh (sound) đều đƣợc biểu diễn bằng các tín hiệu (signals). Các tín hiệu biểu diễn này cĩ thể là liên tục hay rời rạc và nĩ đƣợc đƣa vào xử lý thơng qua các hệ thống máy tính. Đối với hệ thống máy tính tƣơng tự (Analog Computer), thơng tin đƣợc đƣa vào xử lý chủ yếu là mơt số các tín hiệu liên tục nhƣ tín hiệu điện, âm thanh Trong khi đĩ, hầu hết các dữ liệu mà chúng ta cĩ đƣợc thƣờng ở dạng các tín hiệu rời rạc và nĩ đƣợc xử lý trên các hệ thống máy tính số. Do đĩ, khi đƣa các tín hiệu này vào máy tính, chúng đƣợc mã hĩa theo các tín hiệu số (digital signal) nhằm giúp máy tính cĩ thể hiểu đƣợc thơng tin đƣa vào. Ðây là cơ sở thực tiễn của nguyên lý mã hố thơng tin rời rạc. Nguyên lý này tập trung các điểm chủ yếu sau : Tín hiệu liên tục cĩ thể xem nhƣ một chuỗi xấp xỉ các tín hiệu rời rạc với chu kỳ lấy mẫu nhỏ ở mức độ chấp nhận đƣợc . Tín hiệu rời rạc cĩ thể đƣợc đặc trƣng qua các bộ ký hiệu hữu hạn (chữ cái, chữ số, dấu, ) gọi là phép mã hĩa (encode)PTIT . Mọi phép mã hĩa đều cĩ thể xây dựng trên bộ ký hiệu các chữ số, đặc biệt chỉ cần bộ ký hiệu gồm 2 chữ số là 0 và 1. Ngƣợc với phép mã hố gọi là phép giải mã (decode). Chu kỳ lấy mẫu Tg t Các mẫu tín hiệu số Tín hiệu số 3
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Tín hiệu rời rạc là tín hiệu cĩ trục thời gian bị rời rạc hố với chu kỳ lấy mẫu là Ts = 1/Fs , trong đĩ Fs là tần số lấy mẫu. Ta cĩ thể xét một số ví dụ nhƣ tiếng nĩi con ngƣời thơng thƣờng nằm trong dải âm tần từ 0,3 kHz đến 3,4 kHz; khi tiếng nĩi con ngƣời đƣợc truyền đƣa trên mạng nĩ sẽ đƣợc rời rạc hĩa bằng tần số lấy mẫu là 8 kHz nhƣng ngƣời nghe vẫn khơng cảm nhận đƣợc điều này. Một ví dụ khác về thơng tin rời rạc là hình trên phim khi đƣợc chiếu lên màn ảnh là các ảnh rời rạc xuất hiện với tốc độ 25 ảnh/giây. Mắt ngƣời khơng phân biệt sự rời rạc này nên cĩ cảm tƣởng hình ảnh là liên tục. Mã hố thơng tin rời rạc là một khái niệm rất căn bản và ứng dụng nhiều trong kỹ thuật máy tính điện tử. 1.1.1.2 Xử lý thơng tin a/ Sơ đồ tổng quát của một quá trình xử lý thơng tin Quá trình xử lý thơng tin chính là sự biến đổi những dữ liệu đầu vào ở dạng rời rạc thành thơng tin đầu ra ở dạng chuyên biệt phục vụ cho những mục đích nhất định. Mọi quá trình xử lý thơng tin cho dù thực hiện bằng máy tính hay bằng con ngƣời đều phải tuân thủ theo chu trình sau: Dữ liệu (data) đƣợc nhập ở đầu vào (input). Sau đĩ, máy tính hay con ngƣời sẽ thực hiện những quá trình xử lý để xuất thơng tin ở đầu ra (output). Quá trình nhập dữ liệu, xử lý và xuất thơng tin đều cĩ thể đƣợc lƣu trữ để phục vụ cho các quá trình tiếp theo khác. NHẬP DỮ LIỆU XỬ LÝ XUẤT DỮ LIỆU (INPUT) (PROCESSING) (OUTPUT) LƢU TRỮ (STORAGE) Mơ hình tổng quát quá trình xử lý thơng tin b/ Xử lý thơng tin bằng máyPTIT tính điện tử (MTĐT) Máy tính điện tử là một hệ thống xử lý thơng tin tự động dựa trên nguyên tắc chung của quá trình xử lý thơng tin. Mặc dù khả năng tính tốn của máy tính vƣợt xa so với khả năng tính tốn của con ngƣời và các phƣơng tiện khác; tuy nhiên, máy tính sẽ khơng tự nĩ đƣa ra quyết định khi nào phải làm gì mà nĩ chỉ cĩ thể hoạt động đƣợc nhờ sự chỉ dẫn của con ngƣời - tức là con ngƣời phải cung cấp đầy đủ ngay từ đầu cho MTĐT các mệnh lệnh, chỉ thị để hƣớng dẫn MTĐT theo yêu cầu đề ra. Tổng quát quá trình xử lý thơng tin trên MTĐT cĩ thể đƣợc tĩm tắt nhƣ sau: + Trƣớc hết đƣa chƣơng trình cần thực hiện (do con ngƣời lập sẵn) vào bộ nhớ của máy tính + Máy tính bắt đầu xử lý, dữ liệu nhập từ mơi trƣờng ngồi vào bộ nhớ (thơng qua thiết bị nhập). 4
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT + Máy tính thực hiện thao tác dữ liệu và ghi kết quả trong bộ nhớ. + Đƣa kết quả từ bộ nhớ ra bên ngồi nhờ các thiết bị xuất (máy in, màn hình) Máy tính điện tử cĩ một số đặc điểm chính nhƣ sau: + Tốc độ xử lý nhanh, độ tin cậy cao + Khả năng nhớ rất lớn + Tham số về tốc độ thƣờng đƣợc tính bằng số phép tính thực hiện trong một giây, cịn khả năng nhớ đựơc tính theo dung lƣợng bộ nhớ trong đo bằng Kb,Mb hay Gb. 1.1.1.3 Tin học và các lĩnh vực nghiên cứu của tin học a/ Tin học là gì ? Tin học là một ngành khoa học cơng nghệ nghiên cứu các phƣơng pháp xử lý thơng tin một cách tự động dựa trên các phƣơng tiện kỹ thuật mà chủ yếu hiện tại là máy tính điện tử. b/ Các lĩnh vực nghiên cứu của tin học : Từ các định nghĩa trên thấy tin học gồm hai khía cạnh nghiên cứu: - Khía cạnh khoa học : nghiên cứu về các phƣơng pháp xử lý thơng tin tự động. - Khía cạnh kỹ thuật : nhằm vào 2 kỹ thuật phát triển song song - đĩ là : + Kỹ thuật phần cứng (hardware engineering): nghiên cứu chế tạo các thiết bị, linh kiện điện tử, cơng nghệ vật liệu mới hỗ trợ cho máy tính và mạng máy tính đẩy mạnh khả năng xử lý tốn học và truyền thơng thơng tin. + Kỹ thuật phần mềm (software engineering): nghiên cứu phát triển các hệ điều hành, ngơn ngữ lập trình cho các bài tốn khoa học kỹ thuật, mơ phỏng, điều khiển tự động, tổ chức dữ liệu và quản lý hệ thống thơng tin. c/ Ứng dụng của tin học Tin học hiện đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành nghề khác nhau của xã hội từ khoa học kỹ thuật, y học, kinh tế, cơng nghệ sản xuất đến khoa học xã hội, nghệ thuật, nhƣ: PTIT - Tự động hĩa văn phịng - Quản trị kinh doanh - Thống kê - An ninh, quốc phịng - Cơng nghệ thiết kế , Giáo dục - Y học , Cơng nghệ in - Nơng nghiệp . Nghệ thuật, giải trí, v.v 1.1.2 Biểu diễn thơng tin trong máy tính 1.1.2.1 Hệ đếm và logic mệnh đề 5
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT a/ Hệ đếm Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu và qui tắc sử dụng tập ký hiệu đĩ để biểu diễn và xác định các giá trị các số. Mỗi hệ đếm cĩ một số ký số (digits) hữu hạn và tổng số ký số của mỗi hệ đếm đƣợc gọi là cơ số (base hay radix), ký hiệu là b. Các hệ đếm phổ biến hiện nay hay dùng là hệ đếm La mã và hệ đếm thập phân, hệ đếm nhị phân, hệ đếm bát phân, hệ đếm thập lục phân.Nhƣng trong lĩnh vực kỹ thuật hiện nay phổ biến 4 hệ đếm nhƣ sau : Hệ đếm Cơ số Ký số và trị tuyệt đối Hệ nhị phân 2 0, 1 Hệ bát phân 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Hệ thập phân 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Hệ thập lục phân 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F */ Hệ đếm thập phân (decimal system) Hệ đếm thập phân hay hệ đếm cơ số 10 là một trong những phát minh của ngƣời Ả rập cổ, bao gồm 10 ký số theo ký hiệu sau: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Qui tắc tính giá trị của hệ đếm này là mỗi đơn vị ở một hàng bất kỳ cĩ giá trị bằng 10 đơn vị của hàng kế cận bên phải. Ở đây b = 10. Bất kỳ số nguyên dƣơng trong hệ thập phân đƣợc thể hiện nhƣ là một tổng các chuỗi các ký số thập phân nhân với 10 lũy thừa, trong đĩ số mũ lũy thừa đƣợc tăng thêm 1 đơn vị kể từ số mũ lũy thừa phía bên phải nĩ. Số mũ lũy thừa của hàng đơn vị trong hệ thập phân là 0. Ví dụ: Số 5246 cĩ thể đƣợc thể hiện nhƣ sau: 5246 = 5 x 103 + 2 x 102 + 4 x 101 + 6 x 100 = 5 x 1000PTIT + 2 x 100 + 4 x 10 + 6 x 1 Thể hiện nhƣ trên gọi là ký hiệu mở rộng của số nguyên. Vì 5246 = 5000 + 200 + 40 + 6 Nhƣ vậy, trong số 5246: ký số 6 trong số nguyên đại diện cho giá trị 6 đơn vị (1s), ký số 4 đại diện cho giá trị 4 chục (10s), ký số 2 đại diện cho giá trị 2 trăm (100s) và ký số 5 đại diện cho giá trị 5 ngàn (1000s). Nghĩa là, số lũy thừa của 10 tăng dần 1 đơn vị từ trái sang phải tƣơng ứng với vị trí ký hiệu số, 100 = 1 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10000 Mỗi ký số ở thứ tự khác nhau trong số sẽ cĩ giá trị khác nhau, ta gọi là giá trị vị trí (place value). Phần phân số trong hệ thập phân sau dấu chấm phân cách (theo qui ƣớc của Mỹ) thể hiện trong ký hiệu mở rộng bởi 10 lũy thừa âm tính từ phải sang trái kể từ dấu chấm phân cách 6
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Ví dụ: 254.68 = 2x102 + 5x101 + 4x100 + 6x10-1 + 8x10-2 6 8 = 200+50+4+ + 10 100 Tổng quát, hệ đếm cơ số b (b≥2, b là số nguyên dƣơng) mang tính chất sau : · Cĩ b ký số để thể hiện giá trị số. Ký số nhỏ nhất là 0 và lớn nhất là b-1. · Giá trị vị trí thứ n trong một số của hệ đếm bằng cơ số b lũy thừa n : bn Số N(b) trong hệ đếm cơ số (b) thể hiện : N(b) = anan-1an-2 a1a0a-1a-2 a-m trong đĩ, số N(b) cĩ n+1 ký số chẵn ở phần nguyên và m ký số lẻ, sẽ cĩ giá trị là : n n-1 n-2 1 0 -1 -2 -m N(b) = an.b + an-1.b + an-2.b + +a1b + a0.b + a-1.b + a-2.b + + a-m.b Hay n i N(b) =  ai b i m */ Hệ đếm nhị phân (binary number system) Với b = 2, chúng ta cĩ hệ đếm nhị phân. Ðây là hệ đếm đơn giản nhất với 2 chữ số là 0 và 1. Mỗi chữ số nhị phân gọi là BIT (viết tắt từ chữ BInary digiT). Hệ nhị phân tƣơng ứng với 2 trạng thái của các linh kiện điện tử trong máy tính - cụ thể: đĩng (cĩ điện) ký hiệu là 1 và tắt (khơng điện) ký hiệu là 0. Vì hệ nhị phân chỉ cĩ 2 trị số là 0 và 1, nên khi muốn diễn tả một số lớn hơn, hoặc các ký tự phức tạp hơn thì cần kết hợp nhiều bit với nhau. Ta cĩ thể chuyển đổi hệ nhị phân theo hệ thập phân quen thuộc. Ví dụ 3.6: Số 11101.11(2) sẽ tƣơng đƣơng với giá trị thập phân là : vị trí dấu chấm cách Số nhị phân: 1 1 1 0 1 1 1 Số vị trí: 4 3 PTIT2 1 0 -1 -2 Trị vị trí: 24 23 22 21 20 2-1 2-2 Hệ 10 là: 16 8 4 2 1 0.5 0.25 nhƣ vậy: 11101.11(2) = 1x16 + 1x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 + 1x0.5 + 1x0.25 = 29.75 (10) tƣơng tự số 10101 (hệ 2) sang hệ thập phân sẽ là: 4 3 2 1 0 10101(2) = 1x2 + 0x2 + 1x2 + 0x2 + 1x2 = 8 + 0 + 4 + 0 + 1 = 13(10) */ Hệ đếm La mã Hệ đếm La mã đƣợc xem nhƣ là hệ đếm cĩ tính hệ thống đầu tiên của con ngƣời. Hệ đếm La mã sử dụng các ký hiệu ứng với các giá trị nhƣ sau: 7
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT I = 1 V = 5 X = 10 L = 50 C = 100 D = 500 M = 1000 Ký số La mã cĩ một số qui tắc sau: - Số lần n liên tiếp kế nhau của mỗi ký hiệu thể hiện giá trị ký hiệu tăng lên n lần. Số lần n chỉ là 1 hoặc 2 hoặc 3. Riêng ký hiệu M đƣợc phép xuất hiện 4 lần liên tiếp. Ví dụ: III = 3 x 1 = 3; XX = 2 x 10 = 20; MMMM = 4000, - Hai ký hiệu đứng cạnh nhau, nếu ký hiệu nhỏ hơn đứng trƣớc thì giá trị của chúng sẽ là hiệu số của giá trị ký hiệu lớn trừ giá trị ký hiệu nhỏ hơn. Ví dụ: IV = 5 -1 = 4; IX = 10 - 1 = 9; CD = 500 - 100 = 400; CM = 1000 - 100 = 900 - Hai ký hiệu đứng cạnh nhau, nếu ký hiệu nhỏ đứng sau thì giá trị của chúng sẽ là tổng số của 2 giá trị ký hiệu. Ví dụ: XI = 10 + 1 = 11; DCC = 500 + 100 + 100 = 700 Giá trị 3986 đƣợc thể hiện là: MMMCMLXXXVI - Ðể biểu thị những số lớn hơn 4999 (MMMMCMXCIX), chữ số La mã giải quyết bằng cách dùng những vạch ngang đặt trên đầu ký tự. Một vạch ngang tƣơng đƣơng với việc nhân giá trị của ký tự đĩ lên 1000 lần. Ví dụ M = 1000x1000 = 106. Nhƣ vậy, trên nguyên tắc chữ số La mã cĩ thể biểu thị các giá trị rất lớn. Tuy nhiên trong thực tế ngƣời ta thƣờng sử dụng 1 đến 2 vạch ngang là nhiều. Hệ đếm La mã hiện nay ít đƣợc sử dụng trong tính tốn hiện đại. */ Hệ đếm bát phân (octal number system) Nếu dùng 1 tập hợp 3 bit thì cĩ thể biểu diễn 8 trị số khác nhau : 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Các trị số này tƣơng đƣơng với 8 trị số trong hệ thập phân là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Tập hợp các chữ số này gọi là hệ bát phân, là hệ đếm với b = 8 = 23. Trong hệ bát phân, trị số vị trí là lũy thừa của 8. 2 1 0 -1 -2 Ví dụ: 235 . 64(B) = 2x8PTIT + 3x8 + 5x8 + 6x8 + 4x8 = 157.8125(10) */ Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system) Hệ đếm thập lục phân là hệ cơ số b = 16 = 24 tƣơng đƣơng với tập hợp 4 chữ số nhị phân (4 bit). Khi thể hiện ở dạng hexa-decimal, ta cĩ 16 ký tự gồm 10 chữ số từ 0 đến 9, và 6 chữ in A, B, C, D, E, F để biểu diễn các giá trị số tƣơng ứng là 10, 11, 12, 13, 14, 15. Với hệ thập lục phân, trị vị trí là lũy thừa của 16. 4 3 2 1 0 Ví dụ: 34F5C(16) = 3X16 + 4x16 + 15x16 + 5x16 + 12x16 = 216294(10) Ghi chú: Một số chƣơng trình qui định viết số hexa phải cĩ chữ H ở cuối chữ số. Ví dụ: Số 15 viết là FH. Bảng qui đổi tƣơng đƣơng 16 chữ số đầu tiên của 4 hệ đếm 8
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Hệ 10 Hệ 2 Hệ 8 Hệ 16 0 0000 00 0 1 0001 01 1 2 0010 02 2 3 0011 03 3 4 0100 04 4 5 0101 05 5 6 0110 06 6 7 0111 07 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F * Chuyển đổi số giữa các hệ đếm Chuyển một số từ hệ cơ số L=10 sang hệ cơ số H: Ta lƣu ý rằng các hệ cơ số ta xét đều lấy 1 làm đơn vị, vì vậy một số bất kỳ dù biểu diễn ở hệ cơ số nào thì phần thập phân và phần nguyên đều khơng đổi. Nghĩa là dù biến đổi sang hệ cơ số nào đi nữa thì phần thậpPTIT phân cũng chỉ chuyển sang phần thập phân, phần nguyên sang phần nguyên. Giả sử ta cĩ một số cĩ phần thập phân b=k+d trong hệ cơ số L trong đĩ k là phần nguyên trƣớc dấu phẩy và d là phần thập phân sau dấu phẩy. Ta sẽ chuyển đổi riêng từng phần theo quy tắc sau: - Với phần nguyên: Lấy k chia liên tiếp cho H cho đến khi thƣơng số bằng 0, phép chia thứ i cĩ số dƣ bi là chữ số trong hệ cơ số H, i = 0,1,2, ,n , khi đĩ bn bn-1 bn-2 b0 là phần nguyên của số b trong hệ cơ số H. - Với phần thập phân: Lấy phần thập phân của d nhân liên tiếp với H cho đến khi kết quả phép nhân khơng cịn phần thập phân hoặc đạt đƣợc độ chính xác ta cần, mỗi lần nhân ta lấy phần nguyên của kết quả là cj là chữ số trong hệ cơ số H, j = 1,2, ,m. Khi đĩ số . c1 c2 cm chính là phần thập phân của số nhị phân cần tìm.(Chúng ta lƣu ý 9
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT là sau mỗi lần nhân ta chỉ lấy phần thập phân để nhân tiếp với H, phần nguyên ở đây đƣợc hiểu là phần bên trái dấu chấm thập phân). Ví dụ: Cho số thập phân 14.125 tìm số nhị phân tƣơng ứng. Ta cĩ k = 14, d = 0.125 Chuyển đổi phần nguyên 14 Chia 2 Dƣ 14 0 7 3 1 1 1 0 Chuyển đổi phần thập phân 0.125 Nhân 2 Phần nguyên 0.125 0.25 0 0.5 0 1 1 Vậy 14.125=1110.001 Chuyển đổi 0.2 sang hệ nhị phân: Nhân 2 Phần nguyên 0.2 0.4 0 0.8 0 1 1 . . . Ta thấy rằng số 0.2 trong hệ cơ số 2 là một số thập phân vơ hạn tuần hồn 0.210=0.(0011)2 PTIT Chuyển từ hệ bất kỳ sang hệ thập phân Giả sử ta cĩ biểu diễn số B theo cơ số H là B= bn bn-1 bn-2 b1 b0 .c1 c2 cn cm Vì ta đã quen tính tốn với hệ cơ số 10 nên ta cĩ thể chuyển đổi trực tiếp theo cơng thức sau: B= bnxHn + bn-1xHn-1 + bn-2xHn-2 + b1xH + b0+ c1xH-1 + c2xH-2 + + cmxH-m (Ta hồn tồn cĩ thể áp dụng quy tắc đã nêu: chia lấy phần dƣ, nhân lấy phần nguyên để tìm biểu diễn của B trong hệ thập phân) Chuyển từ hệ nhị phân sang bát phân (hoặc thập lục phân) Qui tắc: Nhĩm các Bit thành từng nhĩm 3 Bit (4 Bit - cho hệ thập lục phân) bắt đầu từ Bit ngồi cùng bên phải, tính giá trị số học học quy luật giá trị vị trí riêng cho từng nhĩm 3 (hay 4) Bit, viết các giá trị này liền nhau. Ví dụ cho số nhị phân 11110101 chuyển số này sang dạng bát phân và thập lục phân. 10
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT (11 110 101) -> 365 trong hệ bát phân là số 365 (1111 0101) -> 15 5 -> F5 trong hệ thập lục phân là số F5 Khi cần chuyển ngƣợc lại chúng ta làm theo các bƣớc tƣơng tự Chuyển đổi hệ thống số dựa trên hệ 8 và hệ 16 Trong phần bài giảng, chúng ta đã làm quen với cách chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 10. Tuy nhiên, ở những trị số lớn và dài thì làm cách trên trở nên rất phức tạp và dễ nhầm lẫn, ví dụ : 101110110101(2) = ?(10) 2997(10) = ?(12) Trong ví dụ thứ nhất ta phải liên tiếp làm nhiều phép nhân và ở ví dụ thứ hai, ta lại thực hiện nhiều phép chia liên tiếp. Ngƣời ta đƣa ra hệ thống số trung gian là hệ 8 và hệ 16 để giải quyết: Hệ 16 Hệ 2 Hệ 10 Hệ 8 Thơng qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển đổi hệ 2 sang hệ 10 Chia số nhị phân làm thành từng bộ 3 số và 4 số liên tiếp theo thứ tự tƣơng ứng với cách thơng qua hệ 8 và hệ 16 và dùng phƣơng pháp nhân với các thừa số bên trên tương ứng rồi cộng lại . Ví dụ: 101110110101(2) = ? (10) THƠNG QUA HỆ 8: PTITChia số nhị phân từng bộ 3 số: 83 82 81 80 22 21 20 22 21 20 22 21 20 22 21 20 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 5 6 6 5 Chú ý: 5 = 1x22 + 0x21 + 1x20 và 6 = 1x22 + 1x21 + 0x20 Kết quả: 3 2 1 0 101110110101(2) = 5x8 + 6x8 + 6x8 + 5x8 = 5x512 + 6x64 + 6x8 + 5x1 = 2997(10) 11
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT THƠNG QUA HỆ 16: Chia số nhị phân thành bộ 4 số 16 16 16 2 1 0 23 22 21 20 23 22 21 20 23 22 21 20 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 11 11 5 Chú ý: 11 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 và 5 = 0x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 Kết quả: 2 1 0 101110110101(2) = 11x16 + 11x16 + 5x16 = 11x256 + 11x16 +5x1 = 2997(10) Thơng qua hệ 8 và hệ 16 để chuyển hệ 10 sang hệ 2 Cách làm tƣơng tự nhƣ trên, nhƣng thay phép nhân thành phép chia và lấy các số dƣ của phép chia ngƣợc từ dƣới lên trên để chuyển đổi. Ví dụ: 2997(10) = ? (2) THƠNG QUA HỆ 8: 2997 8 8 Số dƣ 5 374 46 8 6 5 8 6 0 5 2 x 1 0 Ta cĩ: 5 (hệ 8) = 4 + 1 = 1x2 + 0 2 + 1x2 = 101(2) 2 1 0 Tƣơng tự: 6 (hệ 8) = 4+2PTIT = 1x2 + 1x2 + 0x2 = 110(2) Suy ra: 2997(10) = 101 110 110 101(2) THƠNG QUA HỆ 16: 2997 16 5 187 16 56 11 11 16 B 11 0 B Số dƣ Ta cĩ : 2997 (10) = BB5(16) 12
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT B (hệ 16) = 11 = 8 + 2 +1 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 = 1011 (hệ 2) 5 (hệ 16) = 4 + 1 = 0x23 + 1x22 + 0x21 + 1x20 = 0101 (hệ 2) Suy ra: 2997(10) = BB6(16) = 1011 1011 0101(2) Chuyển hệ 8 sang hệ 16 và ngƣợc lại: Ta cĩ thể dùng hệ 10 hoặc hệ 2 làm trung gian để chuyển đổi hệ 8 sang hệ 16 và ngƣợc lại. Thơng thƣờng dùng hệ 2 để trung chuyển cĩ thuận lợi hơn. Ví dụ: 5665(8) = ?(16) Cách làm nhƣ sau: Bƣớc 1: Chuyển hệ 8 thành hệ 2: biểu thị từng trị số trong hệ 8 thành từng nhĩm 3 số và ghép các nhĩm đĩ lại. 5 (hệ 8) = 4 + 1 + 0 = 1x22 + 0x21 + 1x20 = 101 (hệ 2) 6 (hệ 8) = 4 + 2 + 2 = 1x22 + 1x21 + 0x20 = 110 (hệ 2) Vậy 5665(8) = 101 110 110 101(2) Bƣớc 2: Chia dãy số hệ 2 vừa cĩ đƣợc thành các bộ 4 số và chuyển các bộ đĩ sang hệ 16 5665(8) = 101 110 110 101(2) = 1011 1011 0101(2) 3 2 1 0 Vì: 1011(2) = 1x2 + 0x2 + 1x2 + 1x2 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 = B(16) 3 2 1 0 0101(2) = 0x2 + 1x2 + 0x2 + 1x2 = 0 + 4 + 0 + 1 = 5(16) Nên: 1011 1011 1010 B B 5 Vậy: 5665(8) = BB5(16) PTIT Việc chuyển từ hệ 16 sang hệ 8 ta cũng tiến hành 2 bƣớc nhƣ vậy. b/ Số học nhị phân Trong số học nhị phân chúng ta cũng cĩ 4 phép tốn cơ bản nhƣ trong số học thập phân là cộng, trừ, nhân và chia. Qui tắc của 2 phép tính cơ bản cộng và nhân: X Y X + Y X * Y 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 10 1 13
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Ghi chú: Với phép cộng trong hệ nhị phân, 1 + 1 = 10, số 10 (đọc là một - khơng) chính là số 2 tƣơng đƣơng trong hệ thập phân. Viết 10 cĩ thể hiểu là viết 0 nhớ 1. Một cách tổng quát, khi cộng 2 hay nhiều chữ số nếu giá trị tổng lớn hơn cơ số b thì ta viết phần lẻ và nhớ phần lớn hơn sang bên trái cạnh nĩ. Ví dụ: Cộng 2 số 0101 + 1100 = ? ` 0101 tƣơng đƣơng số 5 trong hệ 10 + 1100 tƣơng đƣơng số 12 trong hệ 10 10001 tƣơng đƣơng số 17 trong hệ 10 Ví dụ: Nhân 2 số 0110 x 1011 = ? 0110 (A) tƣơng đƣơng số 6 trong hệ 10 x 1011 (B) tƣơng đƣơng số 11 trong hệ 10 0110 - nhân từng số của B với A 0110 để đƣợc các tích cục bộ 0000 - cộng các tích cục bộ với nhau 0110 1000010 tƣơng đƣơng số 66 trong hệ 10 Phép trừ và phép chia là các phép tốn đặc biệt của phép cộng và phép nhân. Ví dụ: Trừ hai số 101 tƣơng đƣơng số 5 trong hệ 10 011 t ƣơng đƣơng số 3 trong hệ 10 010 tƣơng đƣơng số 2 trong hệ 10 Ghi chú: 0 – 1 = -1 (viết 1 và mƣợn 1 ở hàng bên trái). Ví dụ: Chia hai số PTIT 110 10 tƣơng đƣơng số 6 và trong hệ 10 - 10 11 tƣơng đƣơng số 3 trong hệ 10 010 -10 00 Qui tắc 1: Khi nhân một số nhị phân với 2n ta thêm n số 0 vào bên phải số nhị phân đĩ. Ví dụ : 1011x23 = 1011000 Qui tắc 2: Khi chia một số nguyên nhị phân cho 2n ta đặt dấu chấm ngăn ở vị trí n chữ số bên trái kể từ số cuối của số nguyên đĩ. Ví dụ : 100111110:23 = 100111.110 14
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT c/ Mệnh đề logic Mệnh đề logic là mệnh đề chỉ nhận một trong 2 giá trị : Ðúng (TRUE) hoặc Sai (FALSE), tƣơng đƣơng với TRUE = 1 và FALSE = 0. Qui tắc: TRUE = NOT FALSE và FALSE = NOT TRUE Phép tốn logic áp dụng cho 2 giá trị TRUE và FALSE ứng với tổ hợp AND (và) và OR (hoặc) nhƣ sau: x y x AND y x OR y TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE Ct1 Ct Ct 1 2 Ký hiệu: Ct2 Nguồn Ct: cơng tắc Đèn + : đĩng (on) điện - : ngắt (off) Đèn sáng = [ct1+] AND [ct2+] Đèn sáng = [ct1+] OR [ct2+] Đèn tắt = [ct1-] OR [ct2-] Đèn tắt = [ct1-] AND [ct2-] 1.1.2.2 Biểu diễn dữ liệu Dữ liệu số trong máy tính gồm cĩ số nguyên và số thực. a/ Biểu diễn số nguyên PTIT Số nguyên gồm số nguyên khơng dấu và số nguyên cĩ dấu. * Số nguyên khơng dấu là số khơng cĩ bit dấu như 1 byte = 8 bit, cĩ thể biểu diễn 26 = 256 số nguyên dƣơng, cho giá trị từ 0 (0000 0000) đến 255 (1111 1111). * Số nguyên cĩ dấu thể hiện trong máy tính ở dạng nhị phân là số dùng 1 bit làm bít dấu, ngƣời ta qui ƣớc dùng bit ở hàng đầu tiên bên trái làm bit dấu (S): 0 là số dƣơng và 1 cho số âm. Ðơn vị chiều dài để chứa thay đổi từ 2 đến 4 bytes. Bit dấu S 2 bytes = 16 bit 15 4 3 2 1 0 4 bytes = 32 bit 31 15
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Ta thấy, với chiều dài 16 bit : bit đầu là bit dấu và 15 bit sau là bit số Trị dƣơng lớn nhất của dãy 2 bytes sẽ là: 01111111 11111111 = 215 - 1 Trị âm lớn nhất trong dãy 2 bytes là -215 Ðể thể hiện số âm trong hệ nhị phân ta cĩ 2 khái niệm: - Số bù 1: Khi đảo ngƣợc tất cả các bit của dãy số nhị phân: 0 thành 1 và 1 thành 0, dãy số đảo đĩ gọi là số bù 1 của số nhị phân đĩ. Ví dụ: N = 0101 = 5(!0) Số bù 1 của N là: 1010 - Số bù 2: Số bù 2 của số N là số đảo dấu của nĩ (-N). Trong hệ nhị phân, số bù 2 đƣợc xác định bằng cách lấy số bù 1 của N rồi cộng thêm 1. Ví dụ: N = 0101 = 5(10) Số bù 1 của N là: 1010 + 0001 Số bù 2 của N là: 1011 = -5 = - N (10) b/ Biểu diễn số thực Ðối với các số thực (real number) là số cĩ thể cĩ cả phần lẻ hoặc phần thập phân. Trong máy tính, ngƣời ta biễu diễn số thực với số dấu chấm tĩnh (fixed point number) và số dấu chấm động (floating point number). */ Số dấu chấm tĩnh: thực chất là số nguyên (integers) là những số khơng cĩ chấm thập phân */ Số dấu chấm động: là số cĩ chữ số phần lẻ khơng cố định. Mỗi số nhƣ vậy cĩ thể trữ và xử lý trong máy tính ở dạng số mũ. Ví dụ: 499,000,000PTIT = 499 x 106 = 49.9 x107 = 0.499 x 109 = 0.499E + 09 0.000 123 = 123 x 10-6 = 1.23 x 10-4 = 0.123 x 10-3 = 0.123E – 03 Ghi chú: Dấu chấm thể hiện trong máy tính để phân biệt phần lẻ, dấu phẩy tƣợng trƣng cho phần ngàn, đƣợc viết theo qui ƣớc của Mỹ. Tổng quát, số dấu chấm động đƣợc biểu diễn theo 3 phần : - phần dấu S (sign) : 0 cho + và 1 cho - - phần định trị m (mantissa) - phần mũ e (exponent), cĩ thể là số nguyên dƣơng (+) hoặc âm (-) với một số X bất kỳ, cĩ thể viết : X = m . b e = m E e 16
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Trong đĩ, b là cơ số qui ƣớc, trị số mũ e cĩ thể thay đổi tùy theo số vị trí cần dịch chuyển dấu chấm để cĩ lại trị số ban đầu. Khi dịch chuyển dấu chấm sang ±n vị trí về phía trái (+n) hay phía phải (-n) thì số mũ e thay đổi lên ±n đơn vị tƣơng ứng Ðể biểu diễn số cĩ dấu chấm động, ngƣời ta dùng dãy 32 bit với hệ thống cơ số 16. Trong đĩ, 1 bit cho phần dấu, 7 bit cho phần mũ để biểu diễn phần đặc trị C (characteristic) và 24 bit cho phần định trị m. S C m dấu Phần mũ Phần định trị 1 bit 7 bit 24 bit Phần mũ cĩ 7 bit = 27 = 128 đặc trị C, tƣơng ứng phần mũ e từ -64 đến +63 C = số mũ biểu diễn + 64 Phần - - - . - - 0 1 . 6 6 mũ e 64 63 62 2 1 2 3 Ðặc trị 0 1 2 . 6 6 6 6 . 1 1 C 2 3 4 5 26 27 9 Ví dụ: A = -419.8125(10) = -110100011.1101(2) = -0.1101000111101 x 2 Số mũ của A là 9, số đặc trị C là: C = 9 + 64 = 73 = 1001001(2) Trong máy tính, số A sẽ đƣợc trữ theo vị trí nhớ 32 bit nhƣ sau : Dấu A đặc trị C (7bit) định trị m (24 bit) Dấu A Đặc trị C (7 bit) định trị m (24 bit) 1 1 0 0 1 0 0 1 1PTIT 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 c/ Biểu diễn ký tự Ðể cĩ thể biễu diễn các ký tự nhƣ chữ cái in và thƣờng, các chữ số, các ký hiệu trên máy tính và các phƣơng tiện trao đổi thơng tin khác, ngƣời ta phải lập ra các bộ mã (code system) qui ƣớc khác nhau dựa vào việc chọn tập hợp bao nhiêu bit để diễn tả 1 ký tự tƣơng ứng, ví dụ các hệ mã phổ biến : - Hệ thập phân mã nhị phân BCD (Binary Coded Decima) dùng 6 bit. - Hệ thập phân mã nhị phân mở rộng EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) dùng 8 bit tƣơng đƣơng 1 byte để biễu diễn 1 ký tự. - Hệ chuyển đổi thơng tin theo mã chuẩn của Mỹ ASCII (American Standard Code for Information Interchange) là hệ mã thơng dụng nhất hiện nay trong kỹ thuật tin học. Hệ mã 17
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT ASCII dùng nhĩm 7 bit hoặc 8 bit để biểu diễn tối đa 128 hoặc 256 ký tự khác nhau và mã hĩa theo ký tự liên tục theo cơ số 16. Hệ mã ASCII 7 bit, mã hố 128 ký tự liện tục nhƣ sau: 0 : NUL (ký tự rỗng) 1 - 31 : 31 ký tự điều khiển 32 - 47 : các dấu trống SP (space) ! # $ % & ( ) * + , - . / 48 - 57 : ký số từ 0 đến 9 58 - 64 : các dấu : ; ? @ 65 - 90 : các chữ in hoa từ A đến Z 91 - 96 : các dấu [ \ ] _ ` 97 - 122 : các chữ thƣờng từ a đến z 123 - 127 : các dấu { | } ~ DEL (xĩa) Hệ mã ASCII 8 bit (ASCII mở rộng) cĩ thêm 128 ký tự khác ngồi các ký tự nêu trên gồm các chữ cái cĩ dấu, các hình vẽ, các đƣờng kẻ khung đơn và khung đơi và một số ký hiệu đặc biệt (xem phụ lục). - Hệ chuyển đổi thơng tin theo bộ mã Unicode: Ngày nay máy tính đã tồn cầu hĩa, mà hình ảnh cụ thể là mạng Internet, do vậy bảng mã ASCII đã bộc lộ khả năng mã hĩa hạn chế của nĩ. Để thống nhất bộ mã trên tồn thế giới, các nhà máy tính hàng đầu thế giới đã đề xuất bộ mã 16 bit mang tên Unicode. Vì dùng tới 16 bít để mã hĩa ( mã hĩa đƣợc 216 kí tự ), vì vậy nĩ đủ lớn để đáp ứng cho việc mã hĩa tất cả các ngơn ngữ trên tồn thế giới. Đặc điểm chính của Unicode là nĩ khơng chứa các kí tự điều khiển mà dành tất cả để mã hĩa kí tự ; Bảng sau đây cho chúng ta biết sơ bộ cách phân bố mã chuẩn trong Unicode: Mã thập phân PTITKí tự 0 đến 8191 Chữ cái Anh, Latin1, Châu Âu, Latin mở rộng, chữ cái phiên âm, Hy lạp, Nga, Armerical, Do thái, Ả rập, Ethiopi, Dvanagari, bengali, Gurmukhi, Gujarati,Orya, Tamil. Telugu, Kanada, Malaixia, Thái, Lào, Miến điện, Khme, Tây tạng, Mơng cổ, Georgi Kí hiệu 8192-12287 Chữ tƣợng hình, chữ cái hán, chữ Nhật, Hàn 12288-16383 Chữ tƣợng hình Hán, Nhật, Hàn 16384-59391 Dành cho ngƣời sử dụng 18
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT 59392-65024 Vùng tƣơng thích 65025-65036 Cho các mục đích trong tƣơng lai 8192 giá trị đầu dành cho chữ cái chuẩn; 4096 giá trị tiếp theo dành cho kí tự tốn học, kỹ thuật, Unicode qui định các chữ cái cĩ âm tiết trong tiếng Việt là các kí tự tố hợp . Ví dụ chữ “â” là tổ hợp của hai chữ „a‟ và „‟; mỗi kí tự tổ hợp bao gồm nguyên âm cơ sở đƣợc nối tiếp bởi kí tự dấu thanh. Nguyên âm cơ sở và dấu thanh đƣợc đặt vào cùng vị trí khi hiển thị. Nếu chữ cái đƣợc tổ hợp từ hai hay nhiều kí tự âm tiết ( ví dụ „â‟) thứ tự các dấu khơng quan trọng nếu khơng cĩ luật chính tả cụ thể. Các kí tự tổ hợp từ trƣớc nhƣ chữ „đ‟ chỉ dùng một mã duy nhất để mơ tả. Để biểu diễn tiếng Việt ta cần : - 33 chữ cái hoa - 33 chữ cái thƣờng - 5 dấu thanh : huyền(`), ngã (~), hỏi ( ?), nặng (.), sắc( ) 1.2 CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG MÁY TÍNH 1.2.1 Nguyên lý thiết kế cơ bản 1.2.1.1 Nguyên lý Turing Alan Mathison Turing (1912 - 1954) là một nhà tốn học ngƣời Anh đã đƣa ra một thiết bị tính đơn giản gọi là máy Turing. Về lý thuyết, mọi quá trình tính tốn nếu thực hiện đƣợc thì đều cĩ thể mơ phỏng lại trên máy Turning. Máy Turning gồm cĩ (xem hình vẽ 2.1): - Một bộ điều khiển trạng thái hữu hạn (finite control), trong đĩ cĩ các trạng thái đặc biệt nhƣ trạng thái khởi đầu và trạngPTIT thái kết thúc. - Một băng ghi (tape) chứa tín hiệu trong các ơ. - Một đầu đọc (head) và ghi cĩ thể di chuyển theo 2 chiều trái hoặc phải một đơn vị. Băng K Y H I E U ghi TAPE Đầu đọc/ghi READ/WRITE HEAD (moves in both directions) h q 0 Bộ điều khiển hữu hạn . q1 FINITE CONTROL q3 q2 Hình 2.1 Sơ đồ máy Turing 19
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Ðầu đọc/ghi mang chức năng thơng tin nối giữa Bộ điều khiển hữu hạn và băng ghi. Ðầu bằng cách đọc dấu hiệu từ băng và cũng dùng nĩ để thay đổi dấu hiệu trên băng. Bộ kiểm sốt vận hành theo từng bƣớc riêng biệt; mỗi bƣớc nĩ thực hiện 2 chức năng tùy thuộc vào trạng thái hiện tại của nĩ và tín hiệu hiện tại của băng: 1. Ðặt bộ điều khiển ở trạng thái ban đầu q1, băng trắng và đầu đọc/ghi chỉ vào ơ khởi đầu. 2. Nếu: (a) trạng thái hiện tại q trùng với trạng thái kết thúc qo thì máy sẽ dừng. (b) ngƣợc lại, trạng thái q sẽ chuyển qua q, tín hiệu trên băng s thành s và đầu đọc dịch chuyển sang phải hoặc trái một đơn vị. Máy hồn thành xong một bƣớc tính tốn và sẵn sàng cho bƣớc tiếp theo. 1.2.1.2 Nguyên lý Von Neumann Năm 1946, nhà tốn học Mỹ John Von Neumann (1903 - 1957) đã đề ra một nguyên lý máy tính hoạt động theo một chƣơng trình đƣợc lƣu trữ và truy nhập theo địa chỉ. Nguyên lý này đƣợc trình bày ở một bài báo nổi tiếng nhan đề: Thảo luận sơ bộ về thiết kế logic của máy tính điện tử . Nội dung nguyên lý Von Neumann gồm : - Máy tính cĩ thể hoạt động theo một chương trình đã được lưu trữ. Theo Von Neumann, chúng ta cĩ thể tập hợp các lệnh cho máy thi hành theo một chƣơng trình đƣợc thiết kế và coi đĩ nhƣ một tập dữ liệu. Dữ liệu này đƣợc cài vào trong máy và đƣợc truyền bằng xung điện. Ðây là một cuộc cách mạng mới cho máy tính nhằm tăng tốc độ tính tốn vào thời đĩ vì trƣớc kia máy chỉ cĩ thể nhận đƣợc các lệnh từ băng giấy hoặc bìa đục lỗ và nạp vào bằng tay. Nếu gặp bài tốn lặp lại nhiều lần thì cũng tiếp tục bằng cách nạp lại một cách thủ cơng nhƣ vậy gây hạn chế trong tính tốn sử dụng. - Bộ nhớ được địa chỉ hĩa Mỗi dữ liệu đều cĩ một địaPTIT chỉ của vùng nhớ chứa số liệu đĩ. Nhƣ vậy để truy nhập dữ liệu ta chỉ cần xác định địa chỉ của nĩ trên bộ nhớ. - Bộ đếm của chương trình Nếu mỗi câu lệnh phải dùng một vùng nhớ để chứa địa chỉ của câu lệnh tiếp theo thì khơng gian bộ nhớ sẽ bị thu hẹp. Ðể khắc phục hạn chế này, máy đƣợc gắn một thanh ghi để chỉ ra vị trí của lệnh tiếp theo cần đƣợc thực hiện và nội dung của nĩ tự động đƣợc tăng lên mỗi lần lệnh đƣợc truy cập. Muốn đổi thứ tự lệnh ta chỉ cần thay đổi nội dung thanh ghi bằng một địa chỉ của lệnh cần đƣợc thực hiện tiếp. 20
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT 1.2.2 Quá trình xử lý thơng tin Máy tính là cơng cụ xử lý thơng tin Máy tính là cơng cụ xử lý thơng tin. Về cơ bản, quá trình xử lý thơng tin trên máy tính – cũng nhƣ quá trình xử lý thơng tin của con ngƣời - cĩ 4 giai đoạn chính : - Nhận thơng tin (Receive input): thu nhận thơng tin từ thế giới bên ngồi vào máy tính. Thực chất đây là quá trình chuyển đổi các thơng tin ở thế giới thực sang dạng biểu diễn thơng tin trong máy tính thơng qua các thiết bị đầu vào. - Xử lý thơng tin (process information): biến đổi, phân tích, tổng hợp, tra cứu những thơng tin ban đầu để cĩ đƣợc những thơng tin mong muốn. - Xuất thơng tin (produce output) : đƣa các thơng tin kết quả (đã qua xử lý) ra trở lại thế giới bên ngồi. Ðây là quá trình ngƣợc lại với quá trình ban đầu, máy tính sẽ chuyển đổi các thơng tin trong máy tính sang dạng thơng tin ở thế giới thực thơng qua các thiết bị đầu ra. - Lưu trữ thơng tin (store information): ghi nhớ lại các thơng tin đã đƣợc ghi nhận để cĩ thể đem ra sử dụngPTIT trong những lần xử lý về sau. Ðể đáp ứng 4 thao tác đĩ thì một máy tính thơng thƣờng cũng gồm bốn thành phần hợp thành, mỗi thành phần cĩ một chức năng riêng: - Thiết bị nhập (input device) : thực hiện thao tác đƣa dữ liệu từ thế giới bên ngồi vào, thƣờng là bàn phím và con chuột, nhƣng cũng cĩ thể là các loại thiết bị khác mà ta sẽ nĩi rõ hơn ở những phần sau. - Thiết vị xử lý : hay đơn vị xử lý trung tâm - CPU thực hiện thao tác xử lý, tính tốn các kết quả, điều hành hoạt động tính tốn của máy vi tính, cĩ thể xem CPU nhƣ một bộ não của con ngƣời. - Thiết bị xuất (Output) thực hiện thao tác gởi thơng tin ra ngồi máy vi tính, hầu hết là dùng màn hình máy tính là thiết bị xuất chuẩn, cĩ thể thêm một số khác nhƣ máy in, hoa 21
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT - Thiết bị lưu trữ (storage devices) đƣợc dùng để cất giữ thơng tin. Lƣu trữ sơ cấp (primary momery) là bộ nhớ trong của máy tính dùng để lƣu các tập lệnh củ chƣơng trình, các thơng tin dữ liệu sẵn sàng trong tƣ thế chuẩn bị làm việc ty theo yêu cầu của CPU. Lƣu trữ thứ cấp (secondary storage) là cách lƣu trữ đơn thuần với mục đích cất giữ dƣ liệu, cách này dùng các thiết bị nhƣ đĩa cứng, đĩa mềm, CD, Quá trình xử lý thơng tin trên máy tính 1.2.3 Cấu trúc tổng quát của MTĐT Mỗi loại máy tính cĩ thể cĩ các hình dạng hoặc cấu trúc khác nhau tùy theo mục đích sử dụng. Tuy nhiên, một máy tính muốn hoạt động đƣợc phải hội tụ đủ các yếu tố sau : - Phần cứng : bao gồm cácPTIT thiết bị vật lý mà ngƣời dùng cĩ thể quan sát đƣợc. Đĩ là các bảng mạch điện tử đƣợc lắp ghép lại với nhau và đƣợc cung cấp điện năng để hoạt động. Phần cứng máy tính thƣờng đƣợc chia ra làm ba phần cơ bản - đĩ là : Thiết bị nhập, thiết bị xử lý và thiết bị xuất - Phần mềm : bao gồm các chƣơng trình đƣợc viết bởi các nhà lập trình nhằm mục đích điều khiển các mạch điện tử cũng nhƣ thực hiện các phép tính tốn. Phần mềm thƣờng chia làm ba loại cơ bản - đĩ là : Hệ điều hành, phần mềm ứng dụng và phần mềm tiện ích. 1.2.3.1 Phần cứng (Hardware) Phần cứng cĩ thể đƣợc hiểu đơn giản là tất cả các phần trong một hệ máy tính mà chúng ta cĩ thể thấy hoặc sờ đƣợc. Phần cứng gồm các thiết bị máy cĩ thể thực hiện các chứa năng sau: 22
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT * Nhập dữ kiện vào máy (input) * Xử lý dữ kiện (processing) * Xuất dữ kiện/ thơng tin (output) Sơ đồ cấu trúc phần cứng Đồng hồ tạo xung Các thiết bị Bộ xử lý trung ƣơng Các thiết bị Nhập CPU Xuất + Bàn phím + Màn hình + Con chuột Đơn vị Đơn vị + Máy in điều khiển tính tốn + Máy quét + Máy vẽ Các thanh ghi Bảng mạch chính Bộ nhớ trong (ROM + RAM) (MainBoard) Bộ nhớ ngồi (Đĩa, băng từ) Sơ đồ cấu trúc phần cứng a/ Bộ xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit) CPU là đơn vị xử lý trung tâm, hay cịn gọi là bộ vi xử lý - đây là bộ phận đầu não của máy tính, nĩ thực hiện các lệnh, tính tốn và điều khiển các phần cứng. CPU là một vi mạch làm bằng Silicon và cĩ kích PTITcỡ khơng bằng đầu ngĩn tay cái. Đƣợc bọc trong một lớp vỏ màu đen, CPU đƣợc gắn vào bảng mạch chính thơng qua giao diện SOCKET hoặc SLOT1. Vi mạch tích hợp này chứa đựng các Transistor (các cơng tắc bán dẫn mini), các điện trở chỉnh lƣu dịng điện và các tụ điện lƣu dịng điện. Bộ CPU thực sự đầu tiên là Intel 4004 đƣợc sản xuất năm 1971. Hãng Intel đƣợc thành lập năm 1968 là hãng chuyên sản xuất các chíp bộ nhớ. Sau khi bộ vi xử lý 8088 của họ đƣợc chọn sử dụng cho máy IBM-PC thì doanh thu của hãng tăng cao. Năm 1993 hãng Intel đƣa ra chip Pentium với trên 3 triệu transistor và một đƣờng truyền dữ liệu 64 bit. Giống với 80486, Pentium cũng cĩ bộ nhớ đệm Cache dùng để chứa dữ liệu cho đến khi dữ liệu đƣợc xử lý và một chíp đồng xử lý tốn học. Thêm vào đĩ, Pentium cịn chứa 2 đƣờng dẫn lệnh cho phép nĩ xử lý 2 lệnh chƣơng trình cùng một lúc với khoảng thời gian gần bằng thời gian xử lý một lệnh. Một số chƣơng trình - đặc biệt là những chƣơng trình video và đồ họa khi chạy trên máy Pentium sẽ nhanh gấp 2 lần so với chạy trên 80486. Tốc độ xử lý của các CPU thƣờng đƣợc đo bằng Megahertz (= 1 triệu chu 23
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT kỳ/giây). CPU cĩ 3 bộ phận chính: khối điều khiển, khối tính tốn số học và logic, và một số thanh ghi. · Khối điều khiển (CU: Control Unit) là trung tâm điều hành máy tính. Nĩ cĩ nhiệm vụ giải mã các lệnh, tạo ra các tín hiệu điều khiển cơng việc của các bộ phận khác của máy tính theo yêu cầu của ngƣời sử dụng hoặc theo chƣơng trình đã cài đặt. · Khối tính tốn số học và logic (ALU: Arithmetic-Logic Unit) bao gồm các thiết bị thực hiện các phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia, ), các phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) và các phép tính quan hệ (so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, bằng nhau, ) · Các thanh ghi (registers) đƣợc gắn chặt vào CPU bằng các mạch điện tử làm nhiệm vụ bộ nhớ trung gian. Các thanh ghi mang các chức năng chuyên dụng giúp tăng tốc độ trao đổi thơng tin trong máy tính. Ngồi ra, CPU cịn đƣợc gắn với một đồng hồ (clock) hay cịn gọi là bộ tạo xung nhịp. Tần số đồng hồ càng cao thì tốc độ xử lý thơng tin càng nhanh. Thƣờng thì đồng hồ đƣợc gắn tƣơng xứng với cấu hình máy và cĩ các tần số dao động (cho các máy PC 386 DX đến Core i7 trở lên) là 33 MHz, 66 MHz, . 2.0 GHz, 3,73 GHz hoặc cao hơn. Các thơng số quan trọng của CPU: 1- Tốc độ: tốc độ của CPU đƣợc tính bằng tần số xung điện trong lõi của CPU. Tần số xung điện đƣợc tính theo đơn vị MHz . Đây cũng chính là tốc độ tính tốn của CPU dựa vào các phép tốn cơ bản là +/-. Ví dụ: CPU cĩ tốc độ 100 MHz là 100.000.000 Phép tính/giây. 2- Dung lƣợng bộ nhớ đệm (Cache Size): Quyết định tốc độ xử lý lệnh nhanh hay chậm. Đây là một loại RAM tốc độ nhanh đƣợc tích hợp sẵn trong CPU. Dung lƣợng Cache thƣờng cĩ là: 32 KB, 64 KB, 128 KB, 256 KB, 512 KB. 3- Tốc độ BUS (Đƣờng truyền dữ liệu): tính bằng MHz. Đây là tốc độ đƣợc tính tốn thích hợp để CPU và Mainboard cĩ thể giao tiếp đƣợc với nhau. Tốc độ BUS thƣờng đƣợc gọi là CLOCK và đồng thời cũng là BUS giao tiếp giữa Mainboard và CPU. Các chỉ số CLOCK thƣờng là: 50/ 60/ 66/PTIT 75/ 83/ 100/ 133/ 150/ 200/ 253/ 400/ 800/ 1066 4- Điện áp lõi của CPU: Điện áp sử dụng cho các linh kiện bên trong CPU. Đây là điện áp cĩ độ ổn định cao để CPU cĩ thể hoạt động ổn định. Hiện tại các mức điện áp thƣờng từ 1.27 và 2.9 v. Tuỳ thuộc vào thời gian ra đời của các loại CPU, các nhà sản xuất Mainboard thiết kế bảng mạch cho phép ngƣời dùng lựa chọn CPU cĩ tốc độ thích hợp với nhu cầu cơng việc, thích hợp với khả năng tài chính của mình. Để cĩ thể xác định đƣợc đúng loại CPU mà Mainboard cho phép cắm, ta phải biết đƣợc một số thơng số nhƣ : đế hoặc khe cắm (SOCKET/SLOT1), tốc độ CPU, tần số BUS của Mainboard (Clock), tần số BUS giao diện của CPU, qui định về thiết lập hệ số nhân xung (Radio, Jumper, Switch), Thơng thƣờng, các đặc tính của Mainboard đƣợc hƣớng dẫn rất kỹ trong sách hƣớng dẫn đi kèm theo từng 24
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT loại Mainboard, ta nên cố gắng tham khảo các thơng tin của Mainboard trƣớc khi lắp đặt một máy tính mới hoặc nâng cấp các thiết bị nhƣ CPU, RAM b/ Bo mạch chủ và bộ nhớ (Mainboard and Memory) */ Mainboard (MotherBoard, System Board). Bảng mạch chính (MainBoard) hay cịn gọi bảng mạch mẹ (MotherBoard) chứa các IC quan trọng nhất của hệ thống máy tính cá nhân bao gồm: CPU, RAM, ROM và một số IC và các mạch phụ trợ khác nhƣ khe cắm cho các vĩ mạch điều khiển ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, modem, âm thanh, video PTIT Trong đĩ các thành phần của Mainboard: - Khe cắm RAM (RAM Slot): SIMMs RAM Slot: K he cắm màu trắng cĩ 30, 72 chân. loại RAM này khơng cịn trên thị trƣờng. Khả năng nâng cấp dung lƣợng bộ nhớ tuỳ thuộc vào từng loại MAIN. Thƣờng tối đa là (4 khe x 16 MB) 25
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT DIMMs RAM Slot: Khe cắm màu đen cĩ 168 chân. Khả năng nâng cấp bộ nhớ tuỳ thuộc vào từng loại Mainboard khác nhau (số lƣợng khe cắm) và dung lƣợng tối đa thƣờng khoảng 1GB. DDRs RAM: Khe cắm màu xanh hoặc đen cĩ 184 hoặc 240 chân theo từng loại. DDR, DDR2 và DDR3 đều dựa trên thiết kế SDRAM ( Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ - Synchronous Dynamic Random Access Memory), tức là sử dụng tín hiệu xung nhịp để đồng bộ hĩa mọi thứ. DDR là viết tắt của Tốc độ dữ liệu gấp đơi - Double Data Rate , tức truyền đƣợc hai khối dữ liệu trong một xung nhịp,. - Khe cắm mở rộng : + ISA (Industrial Standard Architecture): PTIT Độ rộng đƣờng truyền 16 bits, sử dụng cho các loại thiết bị tốc độ chậm nhƣ các loại thẻ mạch (Card) màn hình, sound, modem 38k Hiện nay các loại Mainboard mới theo tiêu chuẩn PC 99 các loại khe cắm này đã bị loại bỏ. Rất ít các loại Mainboard hỗ trợ cho loại khe cắm này. + VESA Local Bus: Bị loại bỏ hồn tồn vì thiết kế cồng kềnh. + PCI (Peripheral Component Interconnect): 26
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Độ rộng đƣờng truyền 32bit và 64bit hiện đang thơng dụng trên thị trƣờng. Nĩ sử dụng cho các thiết bị tốc độ nhanh. + AGP (Accelerate Graphic Port): Độ rộng đƣờng truyền 64 bits. Sử dụng cho các loại thẻ mạch màn hình hỗ trợ đồ hoạ 3 chiều Khe cắm AGP + Chipset Mỗi hãng sản xuất đều đƣa ra một loại Main với bộ chipset riêng. Chipsets quyết định khả năng tích hợp, nâng cấp các thiết bị nhƣ CPU, RAM, Thẻ mạch mở rộng. Các khả năng này đƣợc mơ tả chi tiết trong sách hƣớng dẫn của nhà sản xuất đi kèm theo Mainboard. Các loại Chipset thơng dụng là: VIA, INTEL, SIS . + Chân kết nối bộ nhớ ngồi + Chân kết nối ổ đĩa mềm: 1 bộ chân tích hợp trên thẻ mạch vào ra (I/O Card Đối với các hệ thống cũ), tích hợp trên Main (Đối với các hệ thống mới). 34 chân/bộ cho phép tích hợp 2 ổ đĩa mềm đồng thời. PTIT + Chân kết nối ổ đĩa cứng: Tích hợp trên thẻ mạch vào ra ( I/O Card ) trên các hệ thống máy cũ. Trên các hệ thống máy mới, các bộ kết nối này đƣợc gọi là IDE/ EIDE. 40 chân/ bộ cho phép kết nối tối đa 4 ổ đĩa cứng/ CD ROM. + Chân kết nối các cổng vào ra: . Cổng bàn phím: kết nối bàn phím DIN 5 (AT), MiniDIN 6 (ATX) . Cổng truyền thơng, tuần tự (COM): gồm 2 cổng COM 9 chân đƣợc sử dụng cho việc kết nối chuột và Modem. . Cổng song song (LPT, PRN): dành cho kết nối máy in. 27
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT . Cổng đa năng (USB): dành cho kết nối các loại thiết bị hỗ trợ kiểu kết nối này. . Cổng chuột PS2: Dành riêng cho chuột PS2. + Chân kết nối bộ nguồn: 12 chân dành cho chuẩn AT, 20 chân dành cho chuẩn ATX. - BIOS, CMOS RAM và Pin CMOS: Thƣờng đi kèm theo main. Là thiết bị lƣu trữ bộ lệnh khởi động và điều khiển ngắt cứng của hệ thống. Khả năng nâng cấp tuỳ thuộc vào từng loại cĩ thể bằng phần cứng (Thay chip BIOS) hoặc bằng phần mềm (FLASH BIOS). + Cầu nối (Jumper). Dành cho ngƣời sử dụng để nâng cấp hệ thống. Xác định điện áp, tốc độ cho CPU, RAM, cấp nguồn choPTIT CMOS RAM và một số cơng dụng khác. Thƣờng cĩ hƣớng dẫn chi tiết đi kèm theo sách hƣớng dẫn Mainboard. + Tốc độ BUS (BUS Speed): Tần số xung điện trên Mainboard sẽ quyết định tính tƣơng thích cho các loại thiết bị, tốc độ truyền dữ liệu. Tốc độ xung cơ bản của Mainboard thƣờng là: 50MHz, 60Mhz, 66 MHz, 75 MHz(Cyrix), 83 MHz, 100 MHz, 133 MHz, 150 MHz, 200 MHz (AMD K7),400 MHz, 800 MHz, 1066MHz. Một số loại Main thơng dụng trên thị trƣờng : INTEL: Sử dụng chipsets Intel. GIGABYTE: Sử dụng chipset Intel và VIA. 28
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT MSI: Sử dụng chipset Intel và VIA. TOMATO: Phần lớn sử dụng chipset VIA */ Bộ nhớ (Memory) Bộ nhớ là thiết bị lƣu trữ thơng tin trong quá trình máy tính xử lý. Bộ nhớ bao gồm bộ nhớ trong và bộ nhớ ngồi. - Bộ nhớ trong gồm ROM và RAM : + ROM (Read Only Memory) là bộ nhớ chỉ đọc. Thực chất đây là một Chip IC cĩ khả năng nhớ dữ liệu. Cĩ hai loại ROM chính: ROM và EPROM. Đối với ROM, chƣơng trình đƣợc các nhà sản xuất ghi vào Chip và khơng xố đƣợc; cịn đối với EPROM thì chƣơng trình đã ghi vào rồi vẫn cĩ thể dùng một thiết bị đặc biệt để ghi hoặc xố đƣợc với các chế độ điện áp và truy nhập khác nhau. Về phía ngƣời dùng, chƣơng trình đã ghi trong ROM thì chỉ cĩ thể đọc ra để dùng cho nên nĩ thƣờng đƣợc gọi là bộ nhớ chỉ đọc. Xét trên một gĩc độ khác, ROM là một linh kiện IC thuộc phần cứng nhƣng nĩ lại đƣợc ghi chƣơng trình điều khiển trong đĩ nên nĩ lại cĩ thể đƣợc coi là phần mềm. Và trên quan điểm đĩ, các nhà tin học đã xếp ROM vào loại trung gian và gọi là phần sụn (hay phần Firmware). Trong máy tính, ROM đĩng vai trị gì? Khi truy nhập máy tính cĩ khá nhiều thủ tục và chƣơng trình cơ sở cần phải thi hành. Cĩ thể ví CPU là ơng chủ thì ROM nhƣ là một ngƣời thƣ ký. Mỗi khi máy tính bắt đầu hoạt động (khởi động hệ thống) sẽ cĩ một số động tác cần phải thực thi đầu tiên gọi là POST (Power On Self Test) để kiểm tra các cấu hình chính của hệ thống nhƣ RAM, ổ đĩa, bàn phím cĩ hoạt động bình thƣờng khơng? Để làm những cơng việc thƣờng xuyên đĩ, các nhà thiết kế máy tính đã viết những chƣơng trình thực hiện các thủ tục kiểm tra này. Sau đĩ sẽ ghi vào ROM và mỗi khi khởi động máy, chƣơng trình đĩ đƣợc thực hiện tức thì. Một số chƣơng trình khác theo logic thiết kế cũng đƣợc ghi vào ROM. + RAM (Random Access Memory) đƣợc gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Nĩ cũng bao gồm các linh kiện IC cĩ khả năng nhớ tạm các chƣơng trình đƣợc tải xuống trong quá trình hoạt động của máy tính. ĐiểmPTIT khác biệt về mặt nguyên tắc giữa RAM và ROM là: ROM ghi nhớ các chƣơng trình cố định, khơng thay đổi cịn RAM thì nhớ tạm các chƣơng trình, cĩ thể đọc, ghi đè lên từng phần đã đƣợc tải xuống và khi mất điện hoặc tắt máy, các chƣơng trình đĩ sẽ bị mất. Nếu chúng ta ví ROM nhƣ ngƣời thƣ ký, thì cĩ thể ví RAM nhƣ bàn làm việc của “ơng trung tâm” CPU. Mỗi khi cĩ một chƣơng trình cần chạy, chƣơng trình đĩ đƣợc nạp vào RAM và sẽ đƣợc CPU lấy ra để xử lý. Một chƣơng trình nào đĩ cĩ thể đƣợc nạp vào cƣ trú ở vùng khác hoặc cũng cĩ thể bị ghi đè lên. Với vai trị nhƣ vậy, RAM cần đƣợc tăng dung lƣợng nhớ để cĩ thể nạp nhiều chƣơng trình. Trong các máy vi tính hiện nay khá phổ biến là 64/128/256 MB RAM tuỳ nhu cầu ngƣời sử dụng. 29
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT RAM đƣợc đĩng thành mảng, mỗi mảng cĩ thể 2, 4, 8, 16, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 MB . Trong bảng mạch chính cĩ một số khe cắm (slot) để cắm thêm RAM. Cùng với tốc độ của CPU, dung lƣợng RAM càng lớn càng tăng tốc độ xử lý của hệ thống máy tính. - Bộ nhớ ngồi: nhƣ đĩa từ, băng từ Ðể lƣu trữ thơng tin và cĩ thể chuyển các tin này qua máy tính khác, ngƣời ta sử dụng các đĩa, băng từ nhƣ là các bộ nhớ ngồi. Các bộ nhớ này cĩ dung lƣợng chứa lớn, khơng bị mất đi khi khơng cĩ nguồn điện. Trên các máy vi tính phổ biến hiện nay cĩ các loại đĩa từ sau: + Ðĩa cứng (hard disk) : cĩ nhiều loại dung lƣợng từ vài trăm MB đến vài chục GB, hiện nay đã cĩ đĩa cứng hơn 80 GB. + Ðĩa mềm (floppy disk) : phổ biến cĩ 2 loại đĩa cĩ đƣờng kính 5.25 inches (dung lƣợng 360 KB hoặc 1.2 MB) và loại 3.5 inches (dung lƣợng 720 KB hoặc 1.44 MB) Ðĩa máy tính loại 3.5 in và 5.25 in. + Đĩa quang (tiếng Anh: optical disc): là thuật ngữ dùng để chỉ chung các loại đĩa mà dữ liệu đƣợc ghi/đọc bằng tia ánh sáng hội tụ. Tuỳ thuộc vào từng loại đĩa quang (CD, DVD ) mà chúng cĩ các khả năng chứa dữ liệu với dung lƣợng khác nhau. Đĩa quang là dạng lƣu trữ dữ liệu khơng mất dữ liệu khiPTIT ngừng cung cấp điện. Trên thực tế, tốc độ quay của đĩa mềm 5.25 in. khoảng 300 vịng/phút, đĩa 3.5 in. khoảng 600 vịng/phút. Tốc độ quay của đĩa cứng rất cao thƣờng đạt trên 3600 vịng/phút. Vì vậy, thơng tin chứa trên đĩa cứng sẽ đƣợc truy cập nhanh hơn trên đĩa mềm rất nhiều. 30
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Hiện nay trên thị trƣờng cịn cĩ loại đĩa nén, cĩ kích thƣớc nhƣ loại đĩa 1.44 MB, nhƣng cĩ dung lƣợng đến 100 MB và dễ dàng mang đi các nơi. c/ Các thiết bị vào/ra và lƣu trữ dữ liệu Các thiết bị vào ra Các thiết bị nhập thơng tin đầu vào bao gồm : - Bàn phím (Keyboard): là thiết bị nhập dữ liệu và câu lệnh, bàn phím máy vi tính phổ biến hiện nay là một bảng chứa 104 phím cĩ các tác dụng khác nhau. Cĩ thể chia làm 3 nhĩm phím chính: PTIT Bàn phím IBM/Windows (kiểu Mỹ) + Nhĩm phím đánh máy: gồm các phím chữ, phím số và phím các ký tự đặc biệt (~, !, @, #, $, %, ^,&, ?, ). + Nhĩm phím chức năng (function key): gồm các phím từ F1 đến F12 và các phím khác nhƣ ←↑→↓(phím di chuyển từng điểm), phím PgUp (lên trang màn hình), PgDn (xuống trang màn hình), Insert (chèn), Delete (xĩa), Home (về đầu), End (về cuối), + Nhĩm phím đệm số (numeric keypad) nhƣ NumLock (cho các ký tự số), CapsLock (tạo các chữ in), ScrollLock (chế độ cuộn màn hình) thể hiện ở các đèn chỉ thị. 31
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Ngồi 3 phím cĩ đèn chỉ thị trên ta cịn các nút điều khiển sau: + Phím Shift: kèm với các phím chữ sẽ tạo ra chữ in hoa hoặc thƣờng, đổi phím số thành các ký hiệu tƣơng ứng trên nĩ. + Phím ←BackSpace: lùi điểm nháy đồng thời xĩa ký tự đứng trƣớc nĩ. + Phím Enter: nút thi hành lệnh hoặc xuống hàng. + Phím Space: thanh dài nhất, tạo ký tự rỗng. + Phím PrintScreen: nút in nội dung màn hình ra giấy. + Phím Pause: dừng thi hành chƣơng trình. + Phím Ctrl (Control) và Alt (Alternate): là phím dùng để phối hợp các phím khác tùy chƣơng trình sử dụng. + Phím Esc (Escape): phím thốt, đƣợc dùng khi cĩ chỉ định rõ. + Phím Tab: phím nhảy cách, thƣờng 8 khoảng (khoảng nhảy cĩ thể khác đi tùy chƣơng trình hay ngƣời sử dụng định). - Con chuột (Mouse): là thiết bị cần thiết phổ biến hiện nay, nhất là các máy tính chạy trong mơi trƣờng Windows.Con chuột cĩ kích thƣớc vừa nắm tay di chuyển trên một tấm phẳng (mouse pad) theo hƣớng nào thì dấu nháy hoặc mũi tên trên màn hình sẽ di chuyển theo hƣớng đĩ tƣơng ứng với vị trí của của viên bi hoặc tia sáng (optical mouse) nằm dƣới bụng của nĩ. Một số máy tính cĩ con chuột đƣợc gắn trên bàn phím. PTIT Con chuột máy tính - Máy quét (scanner): là thiết bị dùng để nhập văn bản hay hình vẽ, hình chụp vào máy tính. Thơng tin nguyên thủy trên giấy sẽ đƣợc quét thành các tín hiệu số tạo thành các tập tin ảnh (image file). Scanner đi kèm với phần mềm để nhận diện các tập tin ảnh hoặc văn bản. 32
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Máy quét Scanner - Digitizer: dùng để nhập dữ liệu đồ họa theo tọa độ X-Y vào máy tính, thƣờng đƣợc dùng trong vẽ bản đồ. - Bút quang (Light pen): dùng nhập điểm bằng cách chấm lên màn hình. - Touch screen: màn hình đặc biệt cĩ thể dùng ngĩn tay để chạm lên các điểm. Các thiết bị xuất thơng tin đầu ra bao gồm: - Màn hình (Screen hay Monitor): là thiết bị xuất chuẩn, dùng để hiện thị thơng tin cho ngƣời sử dụng xem.Thơng tin đƣợc hiện thị ra màn hình bằng phƣơng pháp ánh xạ bộ nhớ (memory mapping), với cách này màn hình chỉ việc đọc liên tục bộ nhớ và hiển thị (display) bất kỳ thơng tin nào hiện cĩ trong vùng nhớ ra màn hình. Vì vậy để xuất thơng tin ra màn hình ta chỉ cần xuất ra vùng nhớ tƣơng ứng. PTIT Màn hình Cĩ 2 chế độ hiển thị màn hình : + Trong chế độ văn bản, màn hình thể hiện 80 cột ký tự (đánh số từ 0 - 79) và 25 dịng (đánh số từ 0 - 24). + Trong chế độ đồ họa, màn hình đƣợc chia thành các phần tử ảnh (pixel: picture element). Ðộ phân giải màn hình đƣợc xác định bằng tích số kích thƣớc chiều ngang và chiều cao tính theo phần tử ảnh. Tích số này càng lớn thì màn hình càng mịn, rõ nét. Màn hình phổ biến hiện nay trên thị trƣờng là màn hình màu SVGA và LCD. Loại màn hình màu Ðộ phân giải (pixel) 33
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT CCA : Color Graphics Adapter 320 x 200 EGA : Enhanced Graphics Adapter 640 x 350 VGA : Video Graphics Array 640 x 480 SVGA : Super VGA 1020 x 768 - Máy in (printer): là thiết bị xuất để đƣa thơng tin ra giấy. Máy in phổ biến hiện nay là loại máy in ma trận điểm (dot matrix) loại 9 kim và 24 kim, máy in phun mực, máy in laser trắng đen hoặc màu. Giấy in thƣờng dùng là loại giấy in 80 cột (in đƣợc 80 ký tự, in nén đƣợc 132 ký tự) và loại giấy in khổ rộng in đƣợc 132 cột (in 132 ký tự, in nén 256 ký tự). Cả 2 loại giấy in đều cĩ khả năng in 66 dịng/trang. Máy in - Máy vẽ (plotter): loại máy đặc biệt dùng các bút màu để vẽ đồ họa, chữ - Ðĩa từ, băng từ (diskette, tape) : dùng để chứa thơng tin xuất 1.2.3.2 Phần mềm máy tính Phần mềm là tên gọi khi nĩi tới các chƣơng trình chỉ thị máy tính hoạt động xử lý dữ liệu thành những hình thái mà ta mong muốn. Chƣơng trình là một chuỗi các chỉ thị lệnh cĩ liên quan nhằm thực hiện từng bƣớc tại mỗi thời điểm để hồn thành một vài cơng việc nào đĩ dƣới sự điều khiển của CPU.PTIT Các chƣơng trình sẽ xác định việc các máy tính tiếp nhận đầu vào nhƣ thế nào và đƣợc hiển thị hoặc đƣa tới đầu ra cái gì. Thơng thƣờng cĩ 3 kiểu chƣơng trình là : phần mềm hệ thống, trình dịch ngơn ngữ và các chƣơng trình ứng dụng. a/ Phần mềm hệ thống: Phần mềm hệ thống là một thuật ngữ bao gồm tất cả các chƣơng trình quản lý và điều khiển quá trình hoạt động của phần cứng máy tính. Nĩ cĩ 2 loại chính - đĩ là: - Phần mềm hệ điều hành. - Các chƣơng trình tiện ích. */ Hệ điều hành: Hệ điều hành là một phần mềm điều khiển quá trình hoạt động của máy tính từ khi khởi tạo hệ thống, nĩ đƣợc coi nhƣ là một yếu tố liên kết giữa phần cứng và phần mềm máy 34
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT tính. Hệ điều hành bao gồm các chƣơng trình quản lý điều khiển truyền thơng giữa các bộ phận của phần cứng nhƣ card màn hình, card âm thanh, máy in, bảng mạch chính và các ứng dụng. Nĩ điều khiển tất cả đầu vào, đầu ra từ các thiết bị ngoại vi cũng nhƣ sự hoạt động của các chƣơng trình khác. Nĩ cho phép ngƣời sử dụng làm việc và quản lý các tệp tin mà khơng cần biết cụ thể dữ liệu đƣợc lƣu trữ và lấy ra trong các hệ thống đa ngƣời dùng; ngồi ra hệ điều hành cịn quản lý ngƣời dùng truy nhập tới bộ xử lý, các thiết bị ngoại vi và lịch trình cơng tác. Các chức năng của hệ điều hành : - Định vị các tài nguyên hệ thống : điều khiển sự vận chuyển bên trong máy tính, cĩ tác dụng quyết định đến tài nguyên nào sẽ đƣợc sử dụng và trong thời gian bao lâu. - Thời gian : định thời trong CPU đƣợc phân chia thành các khoảng thời gian cĩ đơn vị tính là ms. Đối với mỗi tác vụ đƣợc thực thi, CPU sẽ ấn định đích xác một khoảng thời gian nhất định cho nĩ. Khi thời gian kết thúc, các tác vụ khác sẽ đƣợc đƣa vào để tiếp tục quay vịng. - Bộ nhớ : bộ nhớ máy tính cũng đƣợc quản lý bởi hệ điều hành. Chúng đƣợc CPU sử dụng luân phiên để rời chuyển dữ liệu thơng qua các bộ nhớ đệm. Chẳng hạn, các khoảng khơng gian của đĩa cứng cũng đƣợc coi nhƣ là một phần của bộ nhớ chính. Điều đĩ cĩ nghĩa là, việc đƣa dữ liệu thẳng từ đĩa cứng lên bộ nhớ chính mỗi khi CPU yêu cầu sẽ rất chậm trong khi dữ liệu đĩ phải thƣờng xuyên cập nhật lên bộ nhớ. Vì vậy khi bộ nhớ chính bị đầy, một vài dữ liệu sẽ đƣợc phân trang đƣa ra ngồi đĩa cứng và nĩ đƣợc gọi là vùng nhớ trao đổi (swapping). Trong hệ điều hành Windows, việc sử dụng tệp tin swap cũng chính là cho mục đích này. - Quản lý vào/ra (input/output) : điều khiển luồng lƣu lƣợng cũng là một phần khả năng đáp ứng của hệ điều hành. Hệ điều hành phải quản lý tất cả các yêu cầu nhƣ đọc dữ liệu từ ổ đĩa và băng từ hay ghi dữ liệu vào chúng hoặc đƣa ra máy in. - Giám sát hoạt động hệ thống : hệ điều hành thực hiện 2 cơng việc giám sát chủ yếu là thi hành hệ thống và bảo mật hệPTIT thống. Thi hành hệ thống đƣa ra các thơng tin nhƣ tên các tác vụ đang thi hành trên hệ thống, thời gian chiếm giữ CPU, bộ nhớ hay ngƣời quản trị hệ thống cũng cĩ thể theo dõi, kiểm tra xem các máy tính trên mạng cĩ bị quá tải khơng để cĩ những can thiệp kịp thời. Vấn đề bảo mật hệ thống khá quan trọng, đặc biệt khi sử dụng cho chế độ đa ngƣời dùng. Khi ngƣời sử dụng muốn truy nhập vào hệ thống cần phải thực hiện thủ tục đăng nhập user và mật khẩu (gọi là ID). - Quản lý tệp tin và ổ đĩa : việc lƣu trữ và bảo vệ các tệp tin trên thiết bị ổ đĩa, băng từ là một cơng việc chính, quan trọng trong mỗi hệ điều hành. Hiện nay, hầu hết các hệ điều hành đều sử dụng các hệ thống tệp tin nhƣ FAT, NFS. Ngồi việc quản lý các thiết bị nhớ vật lý nhƣ FDD, HDD, CDROM, hệ điều hành cịn quản lý các bộ nhớ ảo (virtual memory) đƣợc tạo ra trên cơ sở phần cịn rỗi (free) của các thiết bị nhớ kể trên. Các hệ điều hành cơ bản hiện nay: 35
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT - Microsoft Windows: Windows XP, Windows 7(8) và Windows Server 2008/2012, - Apple Macintosh. - OS/2 của hãng IBM. - UNIX : SCO Unix, SUN Solaris, AIX (IBM) - LINUX: Red Hat, Fedora, Ubuntu, CentOS */ Các chƣơng trình tiện ích: Các chƣơng trình tiện ích thực hiện các cơng việc cĩ liên quan đến bảo trì máy tính nhƣ phần cứng và dữ liệu. Các hệ điều hành hiện nay, hầu hết đều xây dựng phần mềm các chƣơng trình tiện ích nhƣ : - Chƣơng trình quản lý tệp tin: tạo ra cho ngƣời dùng dễ dàng quản lý các tệp tin của mình nhƣ : viết các chƣơng trình trợ giúp tìm kiếm tệp tin, tạo ra và tổ chức các thƣ mục, sao chép, chuyển đổi tên tệp tin. - Chƣơng trình quản lý đĩa : bao hàm cả định dạng và chống phân mảnh các đĩa. Chƣơng trình chống phân mảnh thực hiện sắp xếp lại vị trí các tệp tin trên đĩa theo một dãy liên tục. Một số chƣơng trình quản lý đĩa cịn định rõ sắp đặt cho bạn khi cĩ tệp tin thƣờng xuyên đƣợc truy cập. Ngồi ra, cĩ những hệ điều hành cịn cĩ thêm một số chức năng mới nhƣ cho phép chuyển đổi kiểu hệ thống tệp tin từ FAT32 sang NTFS và ngƣợc lại - Phần mềm quản lý bộ nhớ : thực hiện điều khiển bộ nhớ khi các dữ liệu hiện thời đƣợc đƣa lên RAM. Chúng chuyển dịch các đối tƣợng nội trú bộ nhớ nào đĩ ra ngồi và điều này cĩ thể làm tăng hiệu quả sử dụng bộ nhớ. - Chƣơng trình sao lƣu (Backup) dữ liệu cho phép ngƣời sử dụng cĩ thể phục hồi lại dữ liệu khi cần thiết. - Chƣơng trình nén dữ liệu : cho phép ngƣời sử dụng thơng qua các phần mềm nén dữ liệu trƣớc khi lƣu trữ nhằm tiết kiệm khơng gian nhớ của đĩa. - Chƣơng trình phịng chốngPTIT Virus: là các phần mềm khác nhau đƣợc cài đặt vào bộ nhớ máy tính nhằm giám sát sự hoạt động của virus trong máy tính và mạng. Nĩ cĩ nhiệm vụ phát hiện sự hoạt động của virus trong bộ nhớ máy tính và thực hiện “làm sạch” chúng. Hiện nay các phiên bản phần mềm phịng chống virus hữu hiệu đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ CMC AntiVirus, Norton AntiVirus, Symantec AntiVirus, Trend Micro Security, Kaspersky Internet Security, BkavPro, b/ Trình dịch và ngơn ngữ: Trong quá trình hoạt động của các thế hệ máy tính điện tử, tất cả các chỉ thị lệnh đƣợc hoạt hĩa bởi máy tính đều phải cung cấp tới CPU dƣới dạng mã máy (machine code). Tuy nhiên, con ngƣời khơng phải tƣơng tác với máy tính tại mức này mà các nhà lập trình cĩ thể viết phần mềm bằng ngơn ngữ Assembler cho phép can thiệp trực tiếp tới các thanh ghi của 36
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT CPU. Hiện nay, hầu hết các chƣơng trình đƣợc viết trên cơ sở các tiêu chuẩn ngơn ngữ bậc cao nhƣ Pascal, Basic, C, C++ hay Java, Visual Studio 2008/2012 Trình dịch là một chƣơng trình đƣợc thiết kế nhằm chuyển hĩa một chƣơng trình đƣợc viết bởi ngơn bậc cao thành các chỉ thị lệnh máy của hệ thống tính tốn riêng biệt. Đầu ra của một trình dịch C cho máy tính IBM hầu nhƣ khơng cĩ gì chung với đầu ra của một trình dịch C cho máy chủ VAX. Mặc dù các ngơn ngữ bậc cao đƣợc dùng chung để phát triển các gĩi ứng dụng nhƣ GIS, nĩ thƣờng đƣợc dịch cho các nền (platform) riêng biệt trƣớc khi phân phối tới ngƣời dùng. c/ Phần mềm ứng dụng: Các phần mềm ứng dụng thơng dụng hiện nay ngày càng phong phú và đa dạng. Nĩ bao gồm những chƣơng trình đƣợc viết ra phục vụ cho một hay nhiều mục đích cụ thể nhƣ ứng dụng văn phịng, tính tốn, phân tích dữ liệu, tổ chức hệ thống, bảo mật thơng tin, xử lý đồ họa, trị chơi điện tử, dịch vụ thơng tin mạng, 1.2.4 Lịch sử phát triển của hệ thống máy tính Do nhu cầu cần tăng độ chính xác và giảm thời gian tính tốn, con ngƣời đã quan tâm chế tạo các cơng cụ tính tốn từ xƣa: bàn tính tay của ngƣời Trung quốc, máy cộng cơ học của nhà tốn học Pháp Blaise Pascal (1623 - 1662), máy tính cơ học cĩ thể cộng trừ nhân chia của nhà tốn học Ðức Gottfried Wilhelmvon Leibniz (1646 - 1716), máy sai phân để tính các đa thức tốn học, máy phân giải điều khiển bằng phiếu đục lỗ của Charles Babbage (1792 - 1871) Tuy nhiên, máy tính điện tử thực sự hình thành bắt đầu vào thập niên 1950 và đến nay đã trải qua 5 thế hệ đƣợc phân loại theo sự tiến bộ về cơng nghệ điện tử và vi điện tử cũng nhƣ các cải tiến về nguyên lý, tính năng và loại hình của nĩ. * Thế hệ 1 (1950 - 1958): máy tính sử dụng các bĩng đèn điện tử chân khơng, mạch riêng rẽ, vào số liệu bằng phiếu đục lỗ, điều khiển bằng tay. Máy cĩ kích thƣớc rất lớn, tiêu thụ năng lƣợng nhiều, tốc độ tính chậm khoảng 300 - 3.000 phép tính mỗi giây. Loại máy tính điển hình thế hệ 1 nhƣ EDVACPTIT (Mỹ) hay BESM (Liên xơ cũ), * Thế hệ 2 (1958 - 1964): máy tính dùng bộ xử lý bằng đèn bán dẫn, mạch in. Máy đã cĩ chƣơng trình dịch nhƣ Cobol, Fortran và hệ điều hành đơn giản. Kích thƣớc máy cịn lớn, tốc độ tính khoảng 10.000 đến 100.000 phép/s. Ðiển hình nhƣ loại IBM-1070 (Mỹ) hay MINSK (Liên xơ cũ), * Thế hệ 3 (1965 - 1974): máy tính đƣợc gắn các bộ xử lý bằng vi mạch điện tử cỡ nhỏ cĩ thể cĩ đƣợc tốc độ tính khoảng 100.000 đến 1 triệu phép/s. Máy đã cĩ các hệ điều hành đa chƣơng trình, nhiều ngƣời dùng đồng thời hoặc theo kiểu chia thời gian. Kết quả từ máy tính cĩ thể in ra trực tiếp ở máy in. Ðiển hình nhƣ loại IBM 360 (Mỹ) hay EC (Liên Xơ cũ), * Thế hệ 4 (1974 đến nay): máy tính bắt đầu cĩ các vi mạch đa xử lý cĩ tốc độ tính hàng chục triệu đến hàng tỷ phép/giây. Giai đoạn này hình thành 2 loại máy tính chính : máy tính cá nhân để bàn (Personal Computer - PC) hoặc xách tay (Laptop hoặc Notebook computer) 37
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT và các loại máy tính chuyên nghiệp thực hiện đa chƣơng trình, đa vi xử lý hình thành các hệ thống mạng máy tính (Computer Networks), và các ứng dụng phong phú đa phƣơng tiện. * Thế hệ 5 (1990 - nay): bắt đầu cĩ các nghiên cứu tạo ra các máy tính mơ phỏng các hoạt động của não bộ và hành vi con ngƣời, cĩ trí khơn nhân tạo với khả năng tự suy diễn phát triển các tình huống nhận đƣợc và những hệ quản lý kiến thức cơ sở để giải quyết các bài tốn đa dạng. 1.3 THUẬT TỐN VÀ SƠ ĐỒ KHỐI Muốn giải một bài tốn trên máy tính điện tử ngƣời ta cần một chƣơng trình hay phần mềm hƣớng dẫn máy tính thực hiện các thao tác cần thiết. Trƣớc khi giới thiệu phần mềm ta cần hiểu các bƣớc để giải một bài tốn trên máy tính. a/ Các giai đoạn giải một bài tốn trên máy tính điện tử Ðể giải quyết một bài tốn trên máy tính điện tử, cần qua các giai đoạn: · Tìm hiểu mục tiêu chính của bài tốn: số liệu nhập và kết quả xuất. · Xây dựng một chuỗi thao tác tính tốn theo tuần tự, gọi là thuật giải. · Lập chƣơng trình diễn tả chi tiết các bƣớc tính theo thuật giải · Nhập chƣơng trình vào máy tính, thơng dịch và chạy thử để sửa chữa lỗi · Thực hiện giải bài tốn với số liệu thu thập đƣợc và ghi nhận kết quả · Thử nghiệm với nhiều trƣờng hợp khác nhau của bài tốn · Phân tích kết quả và hồn chỉnh chƣơng trình Trong các bƣớc trên, việc thiết kế thuật tốn là giai đoạn quan trọng nhất. b/ Thuật tốn (algorithm) Ðịnh nghĩa: Thuật tốn là một phƣơng pháp trình bày các bƣớc giải quyết một hay nhiều bài tốn theo một tiến trình xácPTIT định. Thuật tốn cĩ các đặc tính sau: - Tính xác định: Các thao tác của thuật tốn là rõ ràng và chắc chắn thực hiện đƣợc để dẫn đến kết quả nào đĩ. - Tính hữu hạn và dừng: thuật tốn phải cĩ một số bƣớc giải nhất định và cuối cùng phải cĩ kết thúc ở điểm dừng. - Tính kết quả: Với dữ liệu hợp lý, thuật tốn phải cho kết quả thỏa yêu cầu. - Tính phổ dụng: Thuật tốn phải giải đƣợc nhiều bài tốn cĩ cùng cấu trúc với các dữ liệu khác nhau và đều dẫn đến một kết quả mong muốn. - Tính hiệu quả: Thuật giải phải đơn giản, dể hiểu trong các bƣớc giải, tối thiểu hố bộ nhớ và thời gian thực hiện. 38
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT -Tính hình thức: Các bƣớc trong thuật tốn là máy mĩc, nghĩa là nĩ phải thực hiện đúng nhƣ quy định mà khơng cần biết đến mục tiêu cuối cùng. Thuật tốn cĩ thể diễn giải một cách trực quan bằng lƣu đồ (flowchart). Lƣu đồ đƣợc sử dụng thơng dụng trong việc trình bày các bƣớc cần thiết để giải quyết vấn đề qua các hình khối khác nhau và dịng dữ liệu giữa các bƣớc đƣợc chỉ định đi theo các đƣờng mũi tên. Một số qui ƣớc ký hiệu lƣu đồ: Ký hiệu Mơ tả Điểm bắt đầu và kết thúc một thuật tốn Thao tác nhập hay xuất dữ liệu Khối xử lý cơng việc Khối quyết định chọn lựa Điểm nối Chuẩn bị PTIT Tập hợp các tập tin dữ liệu Khối chƣơng trình con Các ghi chú, giải thích Dịng tính tốn, thao tác của chƣơng trình Ví dụ: Thuật tốn giải phƣơng trình bậc nhất : ax + b = 0, ta đi qua các bƣớc: - Bƣớc 1: Nhập vào 2 hệ số a và b. 39
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT - Bƣớc 2: Xét điều kiện a = 0 ? Nếu đúng là a = 0, thì đi đến bƣớc 3. Nếu khơng, nghĩa là a ≠ 0, thì đi đến bƣớc 4. - Bƣớc 3: Xét điều kiện b = 0 ? Nếu b = 0, thì báo phƣơng trình cĩ vơ số nghiệm. Ði đến bƣớc 5. Nếu b ≠ 0, thơng báo phƣơng trình vơ nghiệm. Ði đến bƣớc 5. - Bƣớc 4: Thơng báo phƣơng trình cĩ một nghiệm duy nhất là x = - b/a. - Bƣớc 5: Ngƣng dứt thuật tốn Ví dụ: Với bài tốn nhƣ trong ví dụ 2.1, ta cĩ thể trình bày với lƣu đồ sau: Bắt đầu Nhập a, b Sai x = -b/a a = 0 ? Đúng Sai b = 0 ? Phƣơng trình vơ nghiệm Đúng Phƣơng trình vơ số nghiệm PTIT Ngƣng 1.4 MẠNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORK) 1.4.1 Giới thiệu mơ hình tham chiếu OSI Hệ thống A Hệ thống B Giao thức tầng 7 Application Ứng dụng 6 Presentation Trình diễn 5 Session Phiên 4 Transport Giao vận 40 3 Network Mạng 2 Data Link Liên kết dữ liệu 1 Physical Vật lý
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Mơ hình OSI (Open Systems Interconnection) là một cơ sở cho việc chuẩn hĩa các hệ thống truyền thơng, nĩ đƣợc nghiên cứu và xây dựng vào năm 1971 bởi Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (International Standards Organization). Mục tiêu chính của mơ hình OSI là nhằm tới việc kết nối giữa các sản phẩm của các hãng sản xuất khác nhau và phối hợp các hoạt động chuẩn hĩa trong các lĩnh vực viễn thơng và hệ thống thơng tin. Theo mơ hình OSI, chƣơng trình truyền thơng đƣợc chia thành 7 tầng chức năng khác nhau. Hai tầng đồng mức khi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung. Trong mơ hình OSI cĩ hai loại giao thức chính đƣợc áp dụng: giao thức cĩ liên kết (connection-oriented) và giao thức khơng liên kết (connectionless) - Giao thức cĩ liên kết: trƣớc khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gĩi tin đƣợc trao đổi thơng qua liên kết này; việc cĩ liên kết logic sẽ nâng cao độ an tồn trong truyền dữ liệu. - Giao thức khơng liên kết: trƣớc khi truyền dữ liệu khơng thiết lập liên kết logic và mỗi gĩi tin đƣợc truyền độc lập với các gĩi tin trƣớc hoặc sau nĩ. Chức năng của các tầng trong mơ hình OSI : Tầng ứng dụng (Application layer): tầng ứng dụng qui định giao diện giữa ngƣời sử dụng và mơi trƣờng OSI, nĩ cung cấp các phƣơng tiện cho ngƣời sử dụng truy cập và sử dụng các dịch vụ của mơ hình OSI. Tầng trình bày (Presentation layer): tầng trình bày chuyển đổi các thơng tin từ cú pháp ngƣời sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu. Ngồi ra nĩ cịn cĩ thể nén dữ liệu truyền và mã hĩa PTITchúng trƣớc khi truyền để đảm bảo tính báo mật cho dữ liệu. Tầng phiên (Session layer): tầng phiên qui định một giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển sử dụng. Nĩ xác lập ánh xạ giữa các tên đặt địa chỉ, tạo ra các tiếp xúc ban đầu giữa các máy tính khác nhau trên cơ sở các phiên truyền thơng. Nĩ đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại riêng với nhau. Tầng vận chuyển (Transport layer): tầng vận chuyển xác định địa chỉ trên mạng, cách thức chuyển giao gĩi tin trên cơ sở trực tiếp giữa hai điểm (end-to-end). Để đảm bảo đƣợc việc truyền ổn định trên mạng tầng vận chuyển thƣờng đánh số các gĩi tin và đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự. Tầng mạng (Network layer): tầng mạng cĩ nhiệm vụ xác định việc chuyển hƣớng, vạch đƣờng các gĩi tin trong mạng, các gĩi tin này cĩ thể phải đi qua nhiều chặng trƣớc khi đến đƣợc đích cuối cùng. 41
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer): tầng liên kết dữ liệu cĩ nhiệm vụ xác định cơ chế truy nhập thơng tin trên mạng, các dạng thức chung trong các gĩi tin, đĩng các gĩi tin, Tầng vật lý (Physical layer): tầng vật lý cung cấp phƣơng thức truy cập vào đƣờng truyền vật lý để truyền các dịng Bit khơng cấu trúc. Ngồi ra, nĩ cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện kết nối và các mức kết nối, 1.4.2 Khái niệm về mạng và kết nối mạng Xét ở mức độ đơn giản nhất, mạng (network) bao gồm hai máy tính nối với nhau bằng cáp (cable) sao cho chúng cĩ thể dùng chung dữ liệu. Mọi mạng máy tính dù cĩ phức tạp đến mấy cũng đều bắt nguồn từ hệ thống đơn giản đĩ. Ý tƣởng nối hai máy tính bằng cáp thoạt nghe cĩ vẻ khơng cĩ gì là phi thƣờng, nhƣng nếu nhìn lại, đĩ chính là một thành tựu lớn lao trong cơng nghệ truyền thơng. Mạng máy tính đƣợc phát sinh từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung tài nguyên dữ liệu. Máy tính cá nhân là cơng cụ tuyệt vời giúp ta tạo dữ liệu, bảng tính, hình ảnh và nhiều dạng thơng tin khác, nhƣng nĩ lại khơng cho phép ta thuận tiện chia sẻ dữ liệu ta đã tạo. Khi khơng cĩ hệ thống mạng, dữ liệu phải đƣợc in ra giấy để ngƣời khác xem và hiệu chỉnh. Hay một cách tốt hơn là dùng đĩa mềm để sao chép rồi chuyển đến các máy tính khác. Tuy nhiên nếu ngƣời khác thay đổi tài liệu thì chúng ta khơng thể hợp nhất các thay đổi này. Phƣơng thức làm việc kiểu này gọi là làm việc trong mơi trƣờng độc lập. PTIT Một mạng đơn giản Nếu ngƣời dùng làm việc trong mơi trƣờng mạng và nối máy tính của mình với các máy tính khác, ngƣời này cĩ thể sử dụng dữ liệu trên các máy khác và thậm chí cả máy in. Một nhĩm máy tính và những thiết bị ngoại vi kết nối với nhau đƣợc gọi là mạng, cịn việc đấu nối các máy tính với nhau để sử dụng chung tài nguyên gọi là nối mạng (Networking). Trên thực tế, hiện nay cĩ rất nhiều mạng khác nhau với qui mơ phát triển và các dịch vụ ứng dụng. Để phân biệt đƣợc các loại mạng này, ta cĩ nhiều cách phân loại mạng khác nhau tùy thuộc vào yếu tố chính đƣợc chọn để làm chỉ tiêu phân loại, chẳng hạn đĩ là "khoảng cách địa lý", "kỹ thuật chuyển mạch" hay “kiến trúc mạng". 42
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT */ Phân loại theo khoảng cách địa lý, mạng máy tính gồm cĩ: - Mạng cục bộ (Local Area Networks viết tắt là LAN) là mạng máy tính đƣợc tổ chức trong phạm vi nhỏ khoảng vài chục ki lơ mét trở lại, ví dụ mạng nội bộ cơ quan, trƣờng học, xí nghiệp, văn phịng - Mạng đơ thị (Metropolitan Area Networks viết tắt là MAN) là mạng máy tính đƣợc tổ chức trong phạm vi 100 ki lơ mét trở lại, ví dụ mạng thành phố, trung tâm kinh tế, khu cơng nghệ cao - Mạng diện rộng (Wide Area Network viết tắt là WAN) là mạng máy tính đƣợc tổ chức trong phạm vi rộng, nhƣ mạng quốc gia, liên bang, châu lục . - Mạng tồn cầu (Global Area Network viết tắt là GAN) là mạng máy tính đƣợc tổ chức rộng khắp tồn cầu. */ Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch, mạng máy tính gồm cĩ: - Mạng chuyển mạch kênh (Circuit-switched Networks) là mạng thực hiện việc kết nối hai thực thể ở hai đầu theo một kênh cố định trong thời gian truyền tin. - Mạng chuyển mạch thơng báo (Message-Switched Networks) thơng tin truyền đi theo một khuơn dạng quy định, trong đĩ đƣợc chỉ định đích đến. Căn cứ vào thơng tin đích đến các thơng báo cĩ thể đƣợc truyền qua nhiều con đƣờng khác nhau để đến đích. - Mạng chuyển mạch gĩi (Packet-Switched Networks) là mạng trong đĩ thơng báo cần gửi đi đƣợc chia nhỏ thành các gĩi (packet) cĩ số lƣợng bytes cố định. Mỗi gĩi tin cĩ địa chỉ đích và đánh dấu thứ tự và cĩ thể đi theo nhiều đƣờng khác nhau để tới đích. Khi tới đích, chúng đƣợc kết nối lại với nhau theo theo thứ tự đã đƣợc đánh số. */ Phân loại theo kiến trúc mạng: Chúng ta thƣờng nghe nĩi đến mạng SNA của IBM, ISO của ISO hay mạng TCP/IP Trong mạng LAN và thậm chí cả mạng WAN ngƣời ta cịn phân chia mạng theo TOPO mạng: Mạng hình sao(STAR),PTIT mạng hình BUS, mạng hình vịng. Ngồi ra cịn một số dạng biến tƣớng khác nhƣ mạng hình cây (TREE), mạng hình sao vịng, mạng hỗn hợp 1.4.3 Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) Mạng khởi đầu với quy mơ rất nhỏ, với khoảng 10 máy tính đƣợc nối với nhau và máy in. Cơng nghệ tin học đã làm hạn chế qui mơ phát triển mạng nhƣ số lƣợng máy tính kết nối với nhau, khoảng cách vật lý mà mạng cĩ thể bao phủ. Chẳng hạn, ở những năm đầu thập kỷ 80, phƣơng pháp lắp đặt cáp phổ biến nhất cũng chỉ cho phép chừng 30 ngƣời với chiều dài cáp tối đa khoảng 600 fít (xấp xỉ 183m). Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network) là một loại mạng máy tính đƣợc cài đặt trong phạm vi địa lý tƣơng đối nhỏ, chẳng hạn một tồ nhà, trƣờng học, cơng sở .v.v. Khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính trong mạng chỉ khoảng dƣới vài chục ki-lơ-mét. */ Lợi ích của mạng cục bộ 43
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Cũng giống nhƣ mạng nĩi chung, mạng cục bộ cĩ một số lợi ích chính sau: - Chia sẻ thơng tin, tài nguyên: Mạng cục bộ cho phép nhiều ngƣời dùng truy cập vào CSDL chung, đƣợc quản lý tập trung trong các thiết bị lƣu trữ. Ví nhƣ trong một cơng ty, các bộ phận khác nhau cùng sở hữu một bộ tài liệu nào đĩ, và tại bất kì thời điểm nào mạng cũng cho phép chia sẻ bộ tài liệu này . - Truyền dữ liệu với tốc độ cao: Khi khơng sử dụng mạng cục bộ, ngƣời ta sử dụng con ngƣời và các dịch vụ thƣ tín để gửi tài liệu đến các nơi khác nhau. Nhờ cĩ mạng cục bộ mà thƣ điện tử đƣợc truyền qua mạng từ một trạm ở nơi này đến một trạm ở nơi khác. Điều này làm tăng tốc độ truyền thơng tin và giảm bớt chi phí cơng việc. - Giảm chi phí nhờ việc chia sẻ tài nguyên, thiết bị: Chức năng truyền thơng tốc độ cao của mạng cục bộ cho phép tất cả các trạm chia sẻ các ổ đĩa (đĩa từ và đĩa quang), máy in, và các thiết bị khác, bởi vậy cĩ thể giảm bớt chi phí. */ Phân loại mạng cục bộ Mạng cục bộ đƣợc chia làm 2 loại: - Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer). - Mạng dựa trên máy chủ (Server-based). Sự phân biệt giữa 2 loại mạng nĩi trên là rất quan trọng do mỗi loại cĩ những khả năng khác nhau. Loại mạng bạn sử dụng sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố, nhƣ là: - Quy mơ tổ chức (cơng ty, văn phịng). - Mức độ bảo mật cần cĩ. - Loại hình cơng việc. - Mức độ hỗ trợ sẵn cĩ trongPTIT cơng tác quản trị. - Nhu cầu của ngƣời dùng mạng. - Ngân sách mạng. (-) Mạng ngang hàng Mạng cục bộ kiểu ngang hàng khơng cĩ sự phân biệt giữa máy khách và máy chủ. Các máy cĩ mối quan hệ bình đẳng với nhau. Nĩi cách khác, đĩ là một mạng cục bộ mà mỗi máy đều cĩ thể là máy khách hoặc máy chủ. Lƣu lƣợng thƣờng khơng bị tập trung trong hệ thống này. Mạng ngang hàng tƣơng đối đơn giản. Vì mỗi máy tính vừa kiêm các chức năng máy chủ và máy khách, nên khơng cần cĩ một máy phục vụ trung tâm thật mạnh và cũng khơng bắt 44
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT buộc phải cĩ những bộ phận cần thiết cho mạng máy tính cơng suất cao. Việc xây dựng mạng ngang hàng cĩ thể kinh phí sẽ thấp hơn so với mạng dựa trên máy chủ. Máy chủ / máy khách Các máy tính ở mạng ngang hàng kiêm cả vai trị máy khách và máy chủ (-) Mạng dựa trên máy chủ Mạng cục bộ dựa trên máy chủ bao gồm các máy khách và các máy chủ chuyên dụng. Máy chủ chuyên dụng là máy chỉ hoạt động nhƣ một máy chủ chứ khơng kiêm luơn vai trị máy khách hay trạm làm việc. Các máy khách nhận đƣợc các dịch vụ khác nhau do máy chủ cung cấp. Việc truyền thơng trong hệ thống này chủ yếu đƣợc tiến hành giữa nhiều máy khách và một vài máy chủ, do vậy lƣu lƣợng thơng tin sẽ tập trung vào ra các máy chủ rất lớn. M¸y kh¸ch PTIT M¸y chđ Mạng dựa trên máy chủ 1.4.4 Cấu trúc liên kết mạng (Topology) Thuật ngữ cấu trúc liên kết (hay cịn gọi là Topology) mạng máy tính chỉ sự sắp xếp các trạm cuối đƣợc gắn vào mạng. Các cấu trúc liên kết thƣờng dùng là hình sao (star), bus, và vịng (ring). a/ Cấu trúc liên kết hình sao (Star) 45
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Mạng hình sao bao gồm một bộ điều khiển trung tâm, mỗi trạm cuối đƣợc kết nối vào bộ điều khiển trung tâm này bằng các đƣờng truyền theo dạng hình sao. Bộ điều khiển Trạm cuối Cấu trúc liên kết hình sao Trong hình 4.4 ở trên, mỗi trạm cuối trong mạng hình sao đƣợc kết nối tới bộ điều khiển trung tâm (Hub/Switch) bằng một đƣờng truyền riêng biệt (UTP), do đĩ nĩ tạo ra dạng hình sao. Bộ điều khiển trung tâm này điều khiển việc truyền thơng cho mỗi trạm cuối. Việc truyền thơng ở đây bao gồm truyền thơng giữa trạm cuối với bộ điều khiển trung tâm hoặc giữa trạm cuối này với trạm cuối khác thơng qua bộ điều khiển trung tâm. b/ Cấu trúc liên kết dạng BUS Mạng dạng BUS bao gồm một đƣờng truyền dữ liệu tốc độ cao duy nhất. Đƣờng truyền này đƣợc gọi là bus và đƣợc chia sẻ bởi nhiều nút. Bất cứ khi nào muốn truyền dữ liệu, trạm truyền ấn định địa chỉ trạm đích và truyền dữ liệu lên bus. Thơng tin đƣợc truyền từ bất kì trạm cuối nào đều đƣợc gửi tới tất cả các nút. Một nút chỉ nhận dữ liệu khi nĩ nhận đúng địa chỉ dữ liệu gửi cho nĩ. Mỗi đầu của BUS đƣợc gắn 1 bộ kết cuối (terminator). Bộ kết cuối cĩ tác dụng chặn tín hiệu để tránh tình trạng phản hồi tín hiệu. Vì trong trƣờng hợp cĩ tín hiệu phản hồi, đƣờng truyền sẽ bị nhiễu và sẽ xuất hiện lỗi trong quá trình truyền. PTIT Bus (Đƣờng truyền chia sẻ) Trạm nhận Trạm gửi Cấu trúc liên kết hình BUS Chú ý: Đối với Bus một chiều (cĩ nghĩa là tín hiệu chỉ đƣợc truyền theo một hƣớng) thì việc phản hồi tín hiệu là cần thiết. 46
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT c/ Cấu trúc liên kết dạng vịng (Ring) Cấu trúc liên kết dạng vịng Mạng cĩ cấu trúc liên kết dạng vịng cĩ hình dạng một vịng trịn khép kín, các nút đƣợc nối với vịng tại các điểm cách nhau một khoảng nào đĩ. Thơng tin đƣợc truyền trên vịng theo một hƣớng nhằm tránh xung đột. Do mỗi nút cĩ thể tái tạo và lặp lại tín hiệu nên cấu trúc liên kết kiểu này phù hợp với các mạng cĩ phạm vi rộng hơn so với kiến trúc kiểu bus. 1.4.5 Phƣơng tiện truyền dẫn Ngày nay, phần lớn mạng đƣợc nối bằng dây dẫn hoặc cáp thuộc loại nào đĩ, đĩng vai trị nhƣ phƣơng tiện truyền dẫn giữa các máy tính trong mạng. Rất nhiều loại cáp cĩ thể đáp ứng các yêu cầu và qui mơ mạng khác nhau, từ nhỏ đến lớn. Để tránh nhầm lẫn, Belden, một hãng sản xuất cáp hàng đầu, xuất bản một catalog liệt kê hơn 2200 loại cáp. Tuy nhiên chỉ cĩ 3 nhĩm cáp chính đƣợc dùng để nối hầu hết các mạng. -Cáp đồng trục (coaxial) -Cáp xoắn đơi (twisted-pair) + Cáp xoắn đơi trần (unshielded twisted-pair) + Cáp xoắn đơi cĩ bọc (shieldedPTIT twisted-pair) -Cáp sợi quang (fiber-optic) a/ Cáp đồng trục Cĩ một thời gian, cáp đồng trục là cáp mạng thơng dụng nhất. Sở dĩ cáp đồng trục đƣợc sử dụng rộng rãi là do: cáp đồng trục tƣng đối rẻ tiền, nhẹ, mềm và dễ kéo dây. Cáp đồng trục phổ biến đến mức nĩ trở thành phƣơng tiện lắp đặt an tồn và dễ chấp nhận. ở dạng đơn giản nhất, cáp đồng trục gồm một lõi đồng nguyên chất đƣợc bọc chất cách ly, một lớp bo vệ bằng lƣới kim loại và một lớp vỏ bọc ngồi (hình 4.7). Lớp chất cách ly và lớp lƣới kim loại đƣợc xem là lớp bọc đơi. Tuy nhiên cịn cĩ loại cáp bọc 4 lớp dành cho mơi trƣờng hay bị nhiễu. Lớp vỏ bọc Chất cách ly 47 Lõi dẫn điện Lƣới đồng hay ống nhơm
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT b/ Cáp xoắn đơi ở dạng đơn giản, cáp xoắn đơi gồm hai sợi dây đồng cách ly cuốn vào nhau. Cáp xoắn đơi cĩ hai loại: cáp xoắn đơi khơng bọc (UTP) và cáp xoắn đơi cĩ bọc (STP). Một số dây xoắn đơi thƣờng đƣợc nhĩm chung với nhau và đƣợc quấn kín trong vỏ bọc bảo vệ để tạo thành sợi cáp. Số lƣợng dây xoắn đơi trong các loại cáp là khác nhau. Sự xoắn này làm vơ hiệu nhiễu điện từ đây xoắn đơi kế cận và từ những nguồn khác nhƣ mơ tơ, máy biến thế. c/ Cáp sợi quang Cáp sợi quang gồm một sợi thuỷ tinh cực mảnh, gọi là lõi, đƣợc bao bọc bởi một lớp thuỷ tinh đồng tâm gọi là lớp vỏ bọc. Đơi khi các sợi đƣợc làm bằng chất dẻo. Chất dẻo dễ lắp đặt hn nhƣng khơng thể mang xung ánh sáng đi xa nhƣ thuỷ tinh. Vỏ bọc thuỷ tinh Lõi (sợi quang) Vỏ bảo vệ ngồi Lõi sợi thuỷ tinh chỉ truyền tín hiệu theo một hƣớng nhất định, do đĩ cáp cĩ hai sợi nằm trong vỏ bọc riêng biệt. Một sợiPTIT truyền và một sợi nhận. Cáp sợi quang cĩ thể truyền tín hiệu đi xa hơn và với tốc độ cực nhanh (về lý thuyết cáp quang cĩ thể truyền tín hiệu với tốc độ tối đa 200.000Mb/s). 1.4.6 Các thiết bị liên kết mạng Trên thực tế, mỗi chuẩn mạng cục bộ đều cĩ những giới hạn về khoảng cách mạng, về số lƣợng trạm tối đa trong mạng. Để cĩ thể mở rộng đƣợc mạng, cần cĩ các thiết bị để kết nối các đoạn mạng lại với nhau. Các thiết bị liên kết mạng tiêu biểu - đĩ là: bộ lặp (repeater), HUB, cầu nối (bridge), bộ định tuyến (router) và bộ chuyển mạch LAN (LAN switche). a/ Bộ lặp (repeater) Bộ lặp là thiết bị tầng vật lý đƣợc sử dụng để kết nối các đoạn mạng lại với nhau. Bộ lặp cho phép nhiều đoạn mạng cĩ thể hoạt động nhƣ một đoạn mạng đơn lẻ. Bộ lặp nhận tín hiệu từ một đoạn mạng, tái tạo và truyền tín hiệu này đến đoạn mạng khác. Nhờ cĩ bộ lặp mà tín 48
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT hiệu bị suy yếu do phải truyền qua một đoạn cáp dài cĩ thể trở lại dạng ban đầu và truyền đi đƣợc xa hơn. Bộ lặp Bộ lặp khơng dịch hoặc lọc bất kỳ tín hiệu nào, nĩ khơng cĩ khả năng xử lý lƣu lƣợng. Tất cả các tín hiệu điện, bao gồm cả nhiễu điện từ và các lỗi khác cũng đƣợc lặp và khuếch đại. Để bộ lặp hoạt động, cả hai đoạn mạng nối tới bộ lặp phải sử dụng cùng một phƣơng thức truy nhập đƣờng truyền. Ví dụ, bộ lặp khơng thể nối một đoạn mạng sử dụng phƣơng thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection: Đa truy nhập cảm nhận sĩng mang cĩ phát hiện xung đột) và một đoạn mạng sử dụng phƣơng thức chuyển thẻ bài (Token Ring). Bộ lặp cĩ thể di chuyển gĩi dữ liệu từ phƣơng tiện truyền dẫn này sang phƣơng tiện truyền dẫn khác. Chẳng hạn, chúng cĩ thể nhận một gĩi dữ liệu từ một đoạn mạng dùng cáp đồng trục và chuyển gĩi đĩ sang đoạn mạng sử dụng b/ HUB Một thiết bị liên kết mạng đƣợc sử dụng rất rộng rãi là HUB và việc sử dụng HUB nhƣ thành phần trung tâm trong cấu trúc hình sao. HUB PTIT */ HUB chủ động Hầu hết các HUB đều là HUB chủ động, chúng tái tạo và truyền lại tín hiệu giống nhƣ bộ lặp. HUB thƣờng cĩ nhiều cổng nên thỉnh thong chúng cịn đƣợc gọi là bộ lặp đa cổng. */ HUB thụ động 49
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Các HUB thụ động hoạt động nhƣ các điểm kết nối, chúng khơng tái tạo hoặc khuếch đại tín hiệu. Bảng phối dây là một ví dụ về HUB thụ động. */ HUB lai Các HUB thích ứng với nhiều loại cáp khác nhau đƣợc gọi là HUB lai. c/ Cầu nối (bridge) Cầu nối là thiết bị hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu. Cũng giống nhƣ bộ lặp, cầu nối cĩ thể kết hợp nhiều đoạn mạng hoặc nhĩm các mạng LAN khác nhau. Điểm hơn của cầu nối là chúng cĩ thể phân chia mạng nhằm cơ lập lƣu lƣợng. Ví dụ, nếu lƣu lƣợng từ một hoặc một nhĩm máy tính trở nên quá tải và làm giảm hiệu suất tồn mạng thì cầu nối cĩ thể cơ lập máy tính hoặc bộ phận này. Cầu nối đƣợc sử dụng để: - Mở rộng khoảng cách của phân đoạn mạng, tăng số lƣợng máy tính trên mạng. - Làm giảm hiện tƣợng tắc nghẽn do số lƣợng máy tính nối vào mạng quá lớn: Cầu nối cĩ thể tiếp nhận một mạng quá tải và chia nĩ thành hai mạng riêng biệt, nhằm giảm bớt lƣu lƣợng truyền trên mỗi đoạn mạng và do đĩ mỗi mạng sẽ hoạt động hiệu quả hơn. - Kết nối các phƣơng tiện truyền dẫn khác nhau, chẳng hạn cáp xoắn đơi và cáp quang. - Kết nối các đoạn mạng sử dụng phƣơng thức truy nhập đƣờng truyền khác nhau, chẳng hạn CSMA/CD và chuyển thẻ bài. c/ Bộ định tuyến (router) Trong mơi trƣờng gồm nhiều đoạn mạng với giao thức và kiến trúc mạng khác nhau, cầu nối khơng thể đảm bảo truyền thơng nhanh trong tất cả các đoạn mạng. Mạng cĩ độ phức tạp nhƣ vậy cần một thiết bị khơng những biết địa chỉ của mỗi đoạn mạng, mà cịn quyết định tuyến đƣờng tốt nhất để truyền dữ liệu và lọc lƣu lƣợng quảng bá trên các đoạn mạng cục bộ. Thiết bị nhƣ vậy đƣợc gọi là bộPTIT định tuyến. Bộ định tuyến là thiết bị hoạt động ở tầng mạng trong mơ hình OSI. Điều này nghĩa là chúng cĩ thể chuyển đổi và định tuyến gĩi dữ liệu qua nhiều mạng. Bộ định tuyến đọc thơng tin địa chỉ mạng trong gĩi tin và vì chúng hoạt động tại tầng cao hơn so với cầu nối trong mơ hình OSI, nên chúng truy cập nhiều thơng tin khác. Bộ định tuyến cĩ thể cung cấp các chức năng của cầu nối: - Lọc gĩi và cơ lập lƣu lƣợng mạng - Kết nối nhiều đoạn mạng Tuy nhiên do bộ định tuyến truy cập nhiều thơng tin trong gĩi dữ liệu hơn so với cầu nối, nên chúng dùng các thơng tin này để cải thiện việc phân phát gĩi dữ liệu. Bộ định tuyến đƣợc sử dụng trong các trƣờng hợp mạng phức tạp vì chúng cung cấp chức năng quản lý lƣu 50
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT lƣợng tốt hơn cầu nối và khơng thực hiện phát quảng bá (chúng khơng truyền các gĩi tin quảng bá). Các bộ định tuyến cĩ thể chia sẻ thơng tin trạng thái và thơng tin định tuyến với nhau và sử dụng thơng tin này để bỏ qua các kết nối hỏng hoặc chậm. 1.4.7 Truyền tín hiệu Mạng cục bộ sử dụng hai kỹ thuật truyền tín hiệu chính - đĩ là : truyền băng cơ sở (baseband) và truyền băng rộng (broadband). Tuy nhiên, hầu hết các mạng cục bộ đều sử dụng kỹ thuật truyền băng cơ sở. a/ Truyền băng cơ sở Hệ thống băng cơ sở truyền tín hiệu số ở một tần số đơn lẻ. Tín hiệu đƣợc truyền dƣới dạng xung điện hoặc xung ánh sáng rời rạc. Đối với truyền băng cơ sở, tồn bộ dung lƣợng kênh truyền đƣợc dùng để truyền một tín hiệu dữ liệu. Tín hiệu số sử dụng tồn bộ băng thơng của cáp, băng thơng này tạo thành một kênh. Kỹ thuật này cĩ một số đặc điểm sau: - Thiết bị truyền tín hiệu đn gin và rẻ tiền. - Vì kỹ thuật này sử dụng tín hiệu số nên nĩ tƣng thích với hệ thống máy tính. Tín hiệu số Tín hiệu số Tín hiệu số 010101 010101 010101 Đƣờng truyền Kỹ thuật truyền băng cơ sở b/ Truyền băng rộng Hệ thống băng rộng truyền tín hiệu tƣơng tự ở một khoảng tần số biến thiên. Với cơng nghệ truyền tƣơng tự, tín hiệuPTIT đƣợc truyền liên tục. Tín hiệu đƣợc truyền qua phƣơng tiện vật lý dƣới dạng sĩng điện từ hoặc sĩng ánh sáng. Khi sử dụng kỹ thuật truyền băng rộng, tín hiệu số từ máy tính phải đƣợc điều chế trƣớc khi truyền đi. Tín hiệu số Tín hiệu tƣơng tự Tín hiệu số 010101 010101 Modem Modem Đƣờng truyền F1 F2 Fn Tần số Kỹ thuật truyền băng rộng 51
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT Kỹ thuật này cĩ những đặc điểm sau: - Chi phí cao do cần một MODEM đặc biệt để điều chế tín hiệu. - Cung cấp nhiều kênh truyền dẫn khác nhau do sử dụng các tần số sĩng mang khác nhau để điều chế. Vì kỹ thuật này sử dụng nhiều kênh nên việc truyền tín hiệu theo băng rộng cho phép truyền đồng thời nhiều dạng dữ liệu khác nhau, ngồi dữ liệu cịn cho phép truyền thoại và hình ảnh cho hội nghị truyền hình và truyền hình cáp. 1.4.8 Phƣơng thức truyền dẫn Việc truyền dữ liệu trong mạng máy tính đƣợc thực hiện một trong 3 loại sau: unicast, multicast, và broadcast. Trong các loại truyền này, một gĩi dữ liệu đơn đƣợc chuyển tới một hoặc nhiều nút. Ở phƣơng thức truyền unicast (truyền tới một điểm), một gĩi dữ liệu đơn đƣợc gửi từ nguồn đến một đích trên một mạng nào đĩ. Đầu tiên, nút nguồn đặt địa chỉ cho gĩi dữ liệu bằng cách sử dụng địa chỉ unicast. Sau đĩ gĩi dữ liệu này đƣợc chuyển tới mạng và cuối cùng mạng chuyển gĩi dữ liệu này đến đúng đích của nĩ. Ở phƣơng thức truyền multicast (truyền tới nhiều điểm), một gĩi dữ liệu đơn đƣợc sao chép và gửi tới một nhĩm các nút trên một mạng nào đĩ. Đầu tiên, nút nguồn đặt địa chỉ cho gĩi dữ liệu bằng cách sử dụng địa chỉ multicast. Sau đĩ gĩi dữ liệu đƣợc gửi đến mạng, mạng sao chép gĩi dữ liệu này và gửi nĩ đến mỗi nút thành viên của địa chỉ multicast này. Ở phƣơng thức truyền broadcast (truyền quảng bá), một gĩi dữ liệu đơn đƣợc sao chép và gửi cho tất cả các nút trên một mạng nào đĩ. Đầu tiên, nút nguồn đặt địa chỉ cho gĩi dữ liệu bằng cách sử dụng địa chỉ broadcast. Sau đĩ gĩi dữ liệu đƣợc gửi đến mạng, mạng sao chép và gửi gĩi dữ liệu đến tất cả cácPTIT máy tính ở mạng đích. 1.4.9 Mạng Internet/Intranet a/ Lịch sử phát triển của mạng Internet Năm 1968 Cơ quan các dự án nghiên cứu cấp cao (Advanced Research Project Agency- ARPA) của Bộ quốc phịng Mỹ đã đề ra dự án kết nối mạng giữa Bộ quốc phịng Mỹ với một số cơ sở nghiên cứu khoa học lớn ở Mỹ. Mùa thu 1969 việc kết nối giữa 4 trạm (Viện nghiên cứu Stanford, Đại học California ở Los Angeles, Đại học California ở Santa Barbara và Đại học Utah) thành cơng đánh dấu sự ra đời của ARPANET, tiền thân của INTERNET hơm nay. Giao thức truyền thơng lúc đĩ đƣợc dùng là NCP (Network Control Protocol). Các nhà thiết kế ngay từ buổi ban đầu đĩ cũng đã nhận thức đƣợc rằng cần xây dựng “một mạng của các mạng”. Giữa những năm 70 họ giao thức TCP/IP đƣợc Vin cerf (đại học Stanford) 52
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT và Robert Kahn phát triển, đến năm 1983 thì họ giao thức này hồn tồn thay thế NCP trong ARPANET. ARPANET thành cơng vang dội và đến năm 1983 thì đƣợc tách làm 2 : một gọi là MILNET dành cho các địa điểm quân sự cịn ARPANET mới dành cho các địa điểm phi quân sự. Tuy nhiên 2 mạng này vẫn cịn liên kết với nhau nhờ vào giao thức IP (Internet Protocol – Giao thức Internet) và TCP (transmission Control Protocol – Giao thức điều khiển truyền tin). Giao thức TCP là một giao thức trong đĩ các thơng tin đƣợc số hĩa và phân chia thành hàng loạt các gĩi để truyền đi, sau đĩ các gĩi này đƣợc lắp ráp lại tại nơi nhận. Hệ thống các gĩi đƣợc tạo ra nhƣ vậy nhằm đảm bảo cho thơng tin đƣợc truyền đi kể cả khi một phần của mạng máy tính khơng hoạt động. Giao thức IP nhằm đảm bảo các thơng tin đến đúng địa chỉ ngƣời nhận . Nhƣ vậy bất kỳ một máy tính nào tuân thủ các giao thức TCP và IP đều cĩ thể liên hệ với nhau trong INTERNET. Sau một thời gian, kế hoạch sử dụng ARPAnet khơng thực hiện đƣợc nhƣ mong muốn vì một số lý do kỹ thuật và chính trị. Do vậy, năm 1986, NSF (National Science Foundation – Hội đồng khoa học Quốc gia) đã xây dựng mạng riêng lấy tên là NSFNet, mạng này hoạt động nhanh hơn nhiều và đã nối với các trung tâm tính tốn lớn (tốc độ đƣờng truyền là 1.5 Mb/s thay vì 560Kb/s trong ARPANet). Sự xuất hiện mạng xƣơng sống NSFNet đã thúc đẩy sự tăng trƣởng của Internet. Một xa lộ thơng tin mới hình thành và nhiều trƣờng đại học, viện nghiên cứu đã tham gia vào cộng đồng Internet. Và sau đĩ các tổ chức chính phủ và giới kinh doanh cũng vào cuộc và ngày càng chiếm tỷ trọng đáng kể trong thế giới Internet. Về mặt địa lý Internet cũng đã nhanh chĩng vƣợt ra khỏi nƣớc Mỹ và trở thành mạng tồn cầu với vài chục triệu ngƣời dùng nhƣ hiện nay. Đến năm 1990 thì quá trình chuyển đổi sang Internet hồn tất và ARPANet ngừng hoạt động. NSFNet giờ đây cũng chỉ cịn là một mạng xƣơng sống của mạng Internet. Về kiến trúc, Internet cũng đã cĩ những thay đổi. Trƣớc đây ngƣời ta cịn cĩ thể định nghĩa “Internet là mạng của tất cả các mạng sử dụng giao thức IP”. Nhƣng ngày nay điều đĩ khơng cịn chính xác nữa vì nhiều mạng với kiến trúc khác (khơng dùng IP) nhờ cĩ cầu nối đa giao thức (multiprotocol gateway)PTIT nên vẫn cĩ thể nối kết đƣợc vào Internet và sử dụng đầy đủ các dịch vụ trơng tin trên Internet. b/ Internet và Intranet Internet (thƣờng đƣợc đọc theo khẩu âm tiếng Việt là "in-tơ-nét") là một hệ thống thơng tin tồn cầu cĩ thể đƣợc truy nhập cơng cộng gồm các mạng máy tính đƣợc liên kết với nhau dựa trên bộ giao thức sử dụng chủ yếu là TCP/IP. Hệ thống này truyền thơng tin theo kiểu nối chuyển gĩi dữ liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã đƣợc chuẩn hĩa (giao thức IP). Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng máy tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp, của các viện nghiên cứu và các trƣờng đại học, của ngƣời dùng cá nhân và các chính phủ trên tồn cầu. Mạng Internet mang lại rất nhiều tiện ích hữu dụng cho ngƣời sử dụng, một trong các tiện ích phổ thơng của Internet là hệ thống thƣ điện tử (email), trị chuyện trực tuyến (chat), máy 53
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT truy tìm dữ liệu (search engine), các dịch vụ thƣơng mại và chuyển ngân và các dịch vụ về y tế giáo dục nhƣ là chữa bệnh từ xa hoặc tổ chức các lớp học ảo. Chúng cung cấp một khối lƣợng thơng tin và dịch vụ khổng lồ trên Internet. Nguồn thơng tin khổng lồ kèm theo các dịch vụ tƣơng ứng chính là hệ thống các trang Web liên kết với nhau và các tài liệu khác trong WWW (World Wide Web). Trái với một số cách sử dụng thƣờng ngày, Internet và WWW khơng đồng nghĩa. Internet là một tập hợp các mạng máy tính kết nối với nhau bằng dây đồng, cáp quang, v.v.; cịn WWW, hay Web, là một tập hợp các tài liệu liên kết với nhau bằng các siêu liên kết (hyperlink) và các địa chỉ URL và nĩ cĩ thể đƣợc truy nhập bằng cách sử dụng Internet. Trong tiếng Anh, sự nhầm lẫn của đa số dân chúng về hai từ này thƣờng đƣợc châm biếm bằng những từ nhƣ "the intarweb". Tuy nhiên việc này khơng cĩ gì khĩ hiểu bởi vì Web là mơi trƣờng giao tiếp chính của ngƣời sử dụng trên internet. Đặc biệt trong thập kỷ đầu của thế kỷ 21 nhờ sự phát triển của các trình duyệt web và hệ quản trị nội dung nguồn mở đã khiến cho website trở nên phổ biến hơn, thế hệ web 2.0 cũng gĩp phần đẩy cuộc cách mạng web lên cao trào, biến web trở thành một dạng phần mềm trực tuyến hay phần mềm nhƣ một dịch vụ. Các cách thức thơng thƣờng để truy cập Internet là quay số, băng rộng, khơng dây, vệ tinh và qua điện thoại cầm tay. Bên cạnh khái niệm liên mạng (Internet), khái niệm mạng nội bộ (Intranet) cũng xuất hiện. Intranet là mạng dùng riêng cho các yêu cầu hoạt động nội bộ của một đơn vị xã hội. Nĩ cĩ thể là mạng cục bộ hay mạng diện rộng, trong đĩ sử dụng các cơng nghệ cốt lõi của Internet dựa trên nền tảng bộ giao thức TCP/IP. Tính chất rất quan trọng của Intranet là phải cĩ kế hoạch để bảo vệ thơng tin nội bộ, khơng cho phép những ngƣời khơng đƣợc quyền truy nhập cơ sở dữ liệu của mình. Cĩ nhiều cách ngăn chặn nhƣ: dùng mật khẩu, các biện pháp mã hố hay bức tƣờng lửa (nhƣng bức tƣờng lửa rất khĩ ngăn chặn "ngƣời nhà"). Một biện pháp bảo vệ hữu hiệu truyền thống là chính sách và hệ thống quyết định cho ai đƣợc vào lĩnh vực dữ liệu nào. Một câu hỏi đặt ra: Ai là ngƣPTITời quản lý Internet? Thực tế là khơng cĩ một cơ quan quản lý tối cao cho tồn bộ mạng Internet. Một tổ chức cĩ vai trị điều phối tối cao các hoạt động của Internet là Hiệp hội Internet viết tắt là ISOC (Internet Society), là tổ chức phi lợi nhuận tập hợp một số tổ chức và cá nhân tự nguyện tham gia vào các hoạt động nhằm khuyến khích và phát triển sử dụng Internet. Cơ quan lãnh đạo cao nhất của ISOC là ban kiến trúc Internet viết tắt là IAB (Internet Architecture bảoard). Việc phân phối địa chỉ cho các máy tính của ngƣời sử dụng (host) nối vào Internet ban đầu do chính ISOC trực tiếp làm. Nhƣng từ năm 1992 do sự tăng trƣởng quá nhanh của Internet nên cơng việc đĩ đƣợc phân cấp cho các Trung tâm thơng tin mạng viết tắt là NIC (Network Information Center). NIC của khu vực Châu á - Thái Bình dƣng - gọi là APNIC cĩ trụ sở tại Tokyo, Nhật bản. Hiện nay ở khu vực Châu á - Thái Bình Dƣơng chỉ cĩ 2 NIC quốc gia của Nhật bản và của Hàn Quốc. Hiện tại APNIC ở Tokyo vẫn chịu trách nhiệm điều hành và phân phối địa chỉ cho các Host ở Việt nam. 54
Phan Thị Hà-Khoa CNTT1-Học viện CNBCVT c/ Một số dịch vụ cơ bản của Internet */ Thƣ điện tử (E-mail) Thƣ điện tử (Electronic Mail gọi tắt là E-mail) là dịch vụ thơng dụng nhất trên Internet. Để gửi hay nhận thƣ, bƣớc đầu tiên là xác định chính xác địa chỉ của thƣ cần gửi đến. Cấu trúc của thƣ điện tử nhƣ sau: Tên người sử dụng @ Tên đầy đủ của vùng (domain) Ví dụ : hungnt@nitaco.com.vn Trong đĩ từ phải sang trái theo thứ tự “ . vn: chỉ vùng địa lý, vn viết tắt của Việt nam; phần cuối của tên vùng thƣờng định nghĩa cho hoạt động: EDU, NET, COM tại quốc gia nào (từ viết tắt cho quốc gia). . com: chỉ mạng hoạt động dịch vụ Internet là đào tạo (EDU), kinh doanh (COM), . nitaco: chỉ tên một máy chủ của cơng ty NITACO . hungnt: chỉ tên hộp thƣ của một Account truy nhập của thuê bao. Để gửi thƣ điện tử máy gửi thƣ và máy nhận thƣ khơng cần phải liên kết trực tiếp. Email là một dịch vụ kiểu lƣu (POP3) và chuyển tiếp (SMTP). Thƣ điện tử đƣợc chuyển từ máy này qua máy khác cho tới máy đích (giống nhƣ trong hệ thống bƣu chính thơng thƣờng: thƣ đƣợc chuyển đến tay ngƣời nhận sau khi đã đi qua một số bƣu cục trung chuyển). Mỗi ngƣời dùng (client) đều phải kết nối với một E-mail Server gần nhất (đĩng vai trị bƣu cục địa phƣơng). Sau khi soạn tho xong thƣ và đề rõ địa chỉ đích (ngƣời nhận), ngƣời sử dụng sẽ gửi thƣ tới E-mail Server của mình. E-mail Server này cĩ nhiệm vụ chuyển thƣ đến đích hoặc đến một E-mail Server trung gian khác. Thƣ sẽ chuyển đến E-mail Server của ngƣời nhận và đƣợc lƣu tại đĩ. Đến khi ngƣời nhận thiết lập một cuộc gọi nối tới máy E-mail Server đĩ thì thƣ sẽ đƣợc chuyển về máy của ngƣời nhận và đồng thời vẫn cịn lại trên máy chủ cho đến khi máy chủ đƣợc dọn dẹp. Giao thức truyền thống sử dụng cho E-mail của Internet là SMTP (Simple Mail Transfer ProtocoPTITl). Cấu trúc của một thƣ điện tử thƣờng gồm 2 phần: phần đầu thƣ (header) và phần thân thƣ (body) */ Mạng thơng tin tồn cầu (World Wide Web; viết tắt là WWW): Đây là dịch vụ mới và mạnh nhất trên Internet. WWW đƣợc xây dựng trên kỹ thuật siêu văn bản (Hypertext). Trong các trang văn bản cĩ chứa những từ mà khi ta chọn cĩ thể gọi ra thành một trang thơng tin mới cĩ nội dung chi tiết hơn. Trên cùng một trang thơng tin cĩ thể cĩ nhiều dạng thơng tin khác nhau nhƣ văn bản, ảnh hay âm thanh. Để xây dựng các trang dữ liệu với các kiểu dữ liệu khác nhau nhƣ vậy, WWW sử dụng một ngơn ngữ cĩ tên là ngơn ngữ siêu văn bản HTML (HyperText Markup Language) HTML là một ngơn ngữ định dạng (hay đánh dấu - Markup). Mỗi tệp tin văn bản đƣợc đánh dấu bằng các thẻ (tag) HTML cho phép ngƣời sử dụng cĩ thể đọc đƣợc chúng trên máy tính của mình hay qua mạng bằng một phần mềm gọi là trình duyệt Web (Web browser). 55