Bài giảng Tin học đại cương - Chương 1: Giới thiệu chung - Đại học Nông nghiệp Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1. Giới thiệu chung Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Nội dung chính • Các khái niệm cơ bản • Biểu diễn thông tin trong máy tính • Mã hóa thông tin • Ứng dụng của công nghệ thông tin Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các khái niệm cơ bản • Thông tin: là một khái niệm trừu tượng mô tả những gì đem lại hiểu biết, nhận thức cho con người • Dữ liệu là vật mang tin, dữ liệu sau khi được tập hợp và xử lý sẽ cho ta thông tin. • Vd: dữ liệu là hình ảnh đám mây vệ tinh sau khi được phân tích, xử lý sẽ cho ta thông tin về thời tiết. • Dữ liệu có thể được biểu diễn dưới nhiều dạng như ký tự, biểu tượng, âm thanh, hình ảnh Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các khái niệm cơ bản • Tin học là một ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp, công nghệ và các kỹ thuật xử lý thông tin một cách tự động – Trong Tin học, máy tính hay máy vi tính được dùng để xử lý thông tin • Công nghệ thông tin (Information Technology) • Luật Công nghệ thông tin do Quốc hội nước Cộng hòa XHCN Việt Nam ban hành ngày 29/6/2006 có định nghĩa: “Công nghệ thông tin là tập hợp các phương pháp khoa học, công nghệ và công cụ kỹ thuật hiện đại để sản xuất, truyền đưa, thu thập, xử lý, lưu trữ và trao đổi thông tin số”. – Ở đây, thông tin số là thông tin thể hiện dưới dạng số (dữ liệu dạng số hay số liệu). Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương BIỂU DIỄN DỮ LIỆU TRONG MÁY TÍNH • Các hệ đếm cơ bản • Chuyển đổi giữa các hệ đếm • Biểu diễn thông tin trong máy tính và các đơn vị thông tin • Các phép tính số học và logic Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các hệ đếm cơ bản • Hệ số 10 (hệ thập phân) • Hệ 10 sử dụng 10 chữ số 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 để biểu diễn các số. • Để phân biệt số hệ 10 với các số hệ khác ta thường viết số hệ 10 kèm với ký hiệu D hoặc 10 vào sau số. Vd: 209210; 789,1210;102D; 125,47D. • Ta có thể biểu diễn số theo cơ số của hệ đếm 10 như sau: – anan-1a0 = an.10 n + an-1.10 n-1 ++ a010 0 – Vd: 123,45= 1.102 + 2.101 +3.100 + 4.10-1+ 5.10-2 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các hệ đếm cơ bản • Hệ số 2 (hệ nhị phân) • Sử dụng 2 chữ số 0,1 để biểu diễn các số. • Số trong hệ 2 được ký hiệu N2 hoặc viết chữ B vào sau số: • Vd: 10012; 1100B. • Ta có thể biểu diễn số theo cơ số của hệ đếm 2 như sau: • Ví dụ: 100112 = 12 4 + 023 + 022 + 121 + 120 = 1910 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các hệ đếm cơ bản • Hệ số 16 (hệ thập lục phân) • Sử dụng 16 ký tự 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F để biểu diễn các số. Mỗi chữ số cảu hệ 16 ứng với 1 nhóm 4bit trong hệ 2. • Số trong hệ 16 được ký hiệu là N16 hoặc viết chữ H vào sau số – Vd: 10EF16; A101H. • Ta có thể biểu diễn số theo cơ số của hệ đếm 16 như sau: – Ví dụ: 12A16 = 116 2 + 2161 + A160 = 29810 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Chuyển đổi giữa các hệ đếm • Chuyển đổi số từ hệ đếm cơ số a sang hệ 10 • Quy tắc: Muốn chuyển một số hệ a sang hệ 10 ta tính giá trị của số hệ a đó. Giá trị của số hệ a bằng tổng các tích của từng chữ số nhân với trọng số tương ứng của chúng. • Ví dụ: • 1101012 = 12 5 + 124 + 023 + 122 + 021 + 120 = 32 + 16 + 4 + 1 = 5310 • 10F16 = 116 2 + 0161 + F16 0 = 256 + 15160 = 256 + 15 = 27110 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Chuyển đổi giữa các hệ đếm • Chuyển đổi số từ hệ 10 sang hệ đếm cơ số a • Ta chỉ xét trường hợp chuyển số nguyên hệ 10 sang hệ a. • * Quy tắc: Đem số hệ 10 chia nguyên liên tiếp cho cơ số a cho tới khi thương bằng không thì dừng lại, lấy các số dư của phép chia theo thứ tự ngược lại ta được số trong hệ a (số dư của phép chia cuối cùng là chữ số có trọng số lớn nhất, chữ số nằm tận cùng bên trái). Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Chuyển đổi giữa các hệ đếm • Chuyển đổi giữa hệ 2 và hệ 16 • Chuyển từ hệ 16 sang hệ 2 • Quy tắc: Để chuyển một số từ hệ 16 sang hệ 2 ta chuyển từng chữ số hệ 16 thành 4 chữ số hệ 2. • Ví dụ: 9C0A16 = ?2 = 1001 1100 0000 10102 • Chuyển từ hệ 2 sang hệ 16 • Quy tắc: Để chuyển một số từ hệ 2 sang hệ 16 ta nhóm thành các nhóm 4 chữ số hệ 2 từ phải qua trái, sau đó chuyển từng nhóm 4 chữ số hệ 2 thành các chữ số hệ 16. • Ví dụ: 110110010112 = ?16 • 0110 1100 1011 => 6CB16 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Biểu diễn thông tin trong máy tính và các đơn vị thông tin • Biểu diễn thông tin trong máy tính: • Muốn đưa các dạng dữ liệu này vào máy tính người ta phải dùng số nhị phân để biểu diễn. Sở dĩ trong máy tính chỉ dùng được số nhị phân để biểu diễn thông tin là vì các linh kiện và vật liệu điện tử dùng để chế tạo máy tính, chế tạo bộ nhớ máy tính chỉ có hai trạng thái là có - không có điện, tương ứng được biểu diễn là 1 và 0. • Tóm lại, mọi thông tin dữ liệu dù ở dạng nào đi nữa khi đưa vào máy đều được biểu diễn thành 0, 1. Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Biểu diễn thông tin trong máy tính và các đơn vị thông tin • Các đơn vị thông tin: • Trong kỹ thuật máy tính, mỗi chữ số nhị phân được gọi là một bit. • Một nhóm 8 bit được gọi là 1 byte, • Một nhóm 16 bit được gọi là 1 word (từ), một nhóm 32 bit được gọi là 1 double word (từ kép). • Bit, Byte, Word, Double Word là các đơn vị thông tin. Đơn vị thông tin hay dùng nhất là byte. Trên đơn vị byte có các bội sau: • 1 Kilo Byte (1 KB) = 210 byte = 1024 byte • 1 Mega Byte (1 MB) = 210 KB = 220 byte = 1.048.576 byte • 1 Giga Byte (1 GB) = 210 MB = 220 KB = 230 byte Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các phép toán trong hệ 2 • Phép cộng • Thực hiện cộng có nhớ các cặp số cùng vị trí từ phải sang trái. – Bảng cộng như sau: A B A+B Carry 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 Ví dụ: A = 0 0 1 1 B = 0 1 0 1 A+ B = 1 0 0 0 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các phép toán trong hệ 2 • Phép trừ • Lấy số bị trừ cộng với số đối của số trừ (hay số bù 2) – Phương pháp tìm số bù 2 như sau: – Bước 1: Biểu diễn số đó trong 1 khuôn đã cho trước (8bit,16 bit..). – Bước 2: Đảo bit (bit 0 thành bit 1, bit 1 thành bit 0). – Bước 3: Cộng thêm 1. Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các phép toán trong hệ 2 • Phép Trừ (tiếp) • Vd: Tìm bù 2 của số +610 trong khuôn 8bit như sau: – Biểu diễn +6: 00000110 – Đảo bit: 11111001 – Cộng 1: 00000001 – Kết quả: 11111010 • Vd: tính A-B=0101-0011 • B1: Tìm số Bb là bù 2 của số B: Bb=1101 • B2: A-B= A+(-B)= A+Bb=0101+1101=0010 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các phép toán trong hệ 2 • Phép nhân và phép chia • Trong máy tính phép nhân và chia được thực hiện qua phép cộng, phép trừ và phép dịch bit. Các toán tử logic cơ bản Toán tử NOT (phủ định hay đảo) • Bảng chân lý : X NOT X FALSE TRUE TRUE FALSE Các toán tử logic cơ bản (tiếp) Toán tử AND (và) • Bảng chân lý: X Y X AND Y FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE Các toán tử logic cơ bản (tiếp) Toán tử OR (hoặc) • Bảng chân lý: X Y X OR Y FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE Các toán tử logic cơ bản (tiếp) Toán tử XOR (hoặc loại trừ) • Bảng chân lý: X Y X XOR Y FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE FALSE TRUE TRUE TRUE FALSE Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Các phép toán logic • Biểu thức logic và thứ tự ưu tiên các phép toán • * Biểu thức logic sự kết hợp các giá trị logic bằng các phép toán logic để tạo ra một giá trị logic mới. Mỗi biểu thức logic chỉ có một giá trị hoặc đúng (TRUE) hoặc sai (FALSE). • * Nếu trong biểu thức logic có chứa nhiều phép toán logic thì các phép toán logic được thực hiện theo thứ tự ưu tiên sau: NOT  AND  OR, XOR (OR và XOR cùng mức ưu tiên). Các phép toán cùng mức ưu tiên được thực hiện từ trái qua phải. Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương MÃ HÓA THÔNG TIN • Khái niệm về mã hóa • Mã hóa thông tin là quy ước về cách biểu diễn thông tin trong máy tính. • Trong máy tính người ta dùng các số nhị phân có độ dài (số bit) cố định để biểu diễn thông tin. Các số nhị phân này được là từ mã. – Với độ dài từ mã là n, ta có thể biểu diễn được 2n thông tin khác nhau Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương MÃ HÓA THÔNG TIN • Bảng mã ASCII và Unicode • Bảng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) là bảng mã chuẩn của Mỹ và được sử dụng thông dụng hiện nay – Dùng 8 bit để mã hoá các chữ cái. – Mỗi chữ cái được gọi là một ký tự. – Mã hoá được 2^8 = 256 ký tự. – 031,127: Các ký tự điều khiển – 32126: Các ký tự thông thường – 128255: Các ký tự đặc biệt Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương MÃ HÓA THÔNG TIN • Bảng mã ASCII được chia làm hai loại – ASCII tiêu chuẩn (0-127) biểu diễn ký tự giống nhau trên toàn thế giới. – ASCII mở rộng (128-255) biểu diễn các ký tự của riêng từng nước. • Do bảng mã ASCII mở rộng của các nước trên thế giới khác nhau nên khi gửi một văn bản từ nước này sang nước khác thì văn bản không hiển thị đúng. Bởi vậy, cả thế giới lại thống nhất dùng chung một bảng mã trong đó biểu diễn được tất cả ký tự của các nước, bảng mã này được gọi là bảng mã Unicode. Bảng mã Unicode có 65536 từ mã 16 bit. Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Mã hóa và giải mã một số loại dữ liệu a. Dữ liệu số • Trong máy tính số được biểu diễn dưới dạng số nhị phân theo khuôn thống nhất, độ dài khuôn có thể là 8bit, 16bit, 32bit • Biểu diễn số nguyên: bit trái nhất dùng để biểu diễn dấu, dấu dương + ứng với 0, dấu âm (-) ứng với 1, các bit còn lại biểu diễn giá trị số. – Vd: biểu diễn số +610 trong khuôn dạng 8bit 0 0 0 0 0 1 1 0 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Mã hóa và giải mã một số loại dữ liệu • Dữ liệu số • Biểu diễn số thực • Nguyên tắc chung: để biểu diễn số thực trong máy tính thường dùng ký pháp dấu phẩy động (Floating point number) • Một số thực X được biểu diễn theo kiểu số dấu phẩy động như sau: X= M*Re • Trong đó – M là phần định trị – R là cơ số (2 hoặc 10) – E là phần mũ Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Mã hóa và giải mã một số loại dữ liệu • Biểu diễn số thực • Vd: với cơ số R=10. giả sử số N được biểu diễn với phần định trị M là -15 và số mũ e= 12 có nghĩa là • N= M*10e =-15 * 1012 Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương Mã hóa và giải mã một số loại dữ liệu • Dữ liệu phi số • Dữ liệu văn bản – Dùng phương pháp thiết kế bảng mã (bảng mã ASCII và Unicode) để mã hóa văn bản. • Dữ liệu đa phương tiện • Dữ liệu hình ảnh – Hình ảnh trong máy tính được biểu diễn dưới dạng số nhị phân. – Có rất nhiều kiểu mã hóa trong đó có 2 kiểu thông dụng nhất là ảnh bitmap và ảnh vector • Dữ liệu âm thanh – Được mã hóa bằng cách xấp xỉ dao động sóng âm bằng 1 chuỗi các byte thể hiện biên độ dao động tương ứng theo từng khoảng thời gian bằng nhau Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN • Các bài toán khoa học kỹ thuật (KHKT) • MTĐT ra đời gắn liền với nhu cầu giải các bài toán KHKT. • Vd: các bài toán thiết kế công trình, xử lý các số liệu thực nghiệm, quy hoạch và tối ưu hóa, giải gần đúng các hệ phương trình nhưdự báo thời tiết, tính quỹ đạo vệ tinh, giải mã gen Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN • Các bài toán quản lý • Các bài toán quản lý rất đa dạng và phải xử lý một khối lượng thông tin lưu trữ lớn (các hồ sơ) • Một bài toán quản lý cần thực hiện các công việc • Tạo lập cơ sở dữ liệu • Duy trì cơ sở dữ liệu • Khai thác Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN • Tự động hóa • Ưu điểm: có thể tự động hóa những quy trình phức tạp (vd chế độ tự động lái theo quy trình định sẵn nhờ các thiết bị định sẵn) • Mềm dẻo có thể thay đổi lại hành vi tự động hóa bằng cách lập trình lại. • Công tác văn phòng • Quản lý dữ liệu • Lập kế hoạc công tác, theo dõi tiến độ công việc • Lưu chuyển và xử lý văn bản Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bài giảng Tin học đại cương ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN • Giáo dục – Hỗ trợ giảng viên trong việc giảng dạy – Giúp học sinh, sv học tập tích cực và chủ động – Tạo môi trường tương tác giữa thầy và trò • Thương mại điện tử – Quảng cáo qua mạng – Mua hàng và thanh toán qua mạng – Thương thảo các hợp đồng qua mạng • Cuộc sống đời thường – Mang rất nhiều tiện ích cho cuộc sống đời thường của con người