Sơ Đồ Các Bộ Phận Chính Của Máy Tính Điện Tử:

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH

Mục tiêu

Sau khi học xong chương 2, người học sẽ:

- Hiểu được cấu trúc của máy tính, chức năng và nhiệm vụ các bộ phận cấu tạo nên máy tính cũng như

- Phân biệt được phần cứng, phần mềm, các thế hệ máy tính và cách tổ chức lưu trữ thông tin trên máy tính.

2.1. SƠ ĐỒ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ:

BỘ NHỚ

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 62 trang tài liệu này.

KHỐI SỐ HỌC VÀ LOGIC

ĐẦU VÀO

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

ĐẦU RA

Cấu trúc của một máy tính được chia thành nhiều bộ phận, có thể hoạt động độc lập hoặc cùng làm việc.

Sơ đồ máy tính điện tử

Dòng thông tin

Tín hiệu điều khiển

2.2. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHÚNG

2.2.1. Thiết bị đầu vào:

Bộ vào có nhiệm vụ nhập các chương trình, dữ liệu vào bộ nhớ. Nó chuyển đổi thông tin từ dạng của người sử dụng thành các tín hiệu điện từ biểu diễn thông tin trong máy.

Các thiết bị vào thường là:

+ Bàn phím (Keyboard)

+ Chuột (Mouse)

+ Máy quét (Scanner)

...

Các phím cơ bản trên bàn phím:

+ CAPS LOCK: Dùng để viết chữ hoa (A, B, C,....) khi đèn sáng. Muốn trở lại chế độ gõ chữ thường thì nhấn lại nút Caps Lock. Phím Caps Lock chỉ dùng viết chữ hoa không có dấu.

+ SHIFT: Khi nhấn Shift để viết chữ hoa và để thể hiện phím chức năng thứ hai của phím (với những phím có hai chức năng). Nếu phím Caps Lock đang bật (cho phép viết chữ hoa) mà dùng Shift thì cho phép viết chữ thường và ngược lại.

+ HOME: Dùng để đưa con trỏ (vệt sáng) về đầu dòng.

+ END: Dùng để đưa con trỏ (vệt sáng) về cuối dòng.

+ PAGE DOWN: Chuyển về trang sau một trang màn hình.

+ PAGE UP: Chuyển về trang trước một trang màn hình.

+ ,,,: Dịch chuyển con trỏ lên trên, xuống dưới một dòng, sang trái hoặc sang phải một ký tự.

+ ENTER: Dùng để xuống dòng hoặc kết thúc câu lệnh

+ SPACEBAR: Dùng để ngăn cách giữa các từ (dấu cách)

+ BACK SPACE: Xoá ký tự bên trái con trỏ.

+ DELETE: Xoá ký tự bên phải con trỏ

+ INSERT: Đổi chế độ viết chèn (Insert) thành chế độ viết đè (Overtype) và ngược lại.

+ NUM LOCK: Cho phép sử dụng những phím ngoài cùng bên phải như một phím số nếu đèn Num Lock sáng. Nếu đèn Num Lock không sáng thì chỉ dùng với chức năng di chuyển tương ứng.

2.2.2. Thiết bị đầu ra:

Thiết bị đầu ra phục vụ việc đưa thông tin từ bộ nhớ trong máy ra cho người sử dụng. Thiết bị đầu ra chuyển đổi thông tin ghi bên trong máy tính

thành thông tin dùng cho nguời sử dụng. Thông tin ra có thể là các dữ liệu, văn bản in ra trên giấy, các hình ảnh đồ hoạ...

Các thiết bị đầu ra thường là:

+ Màn hình (Monitor)

+ Máy in (Printer)

+ Máy vẽ đồ hoạ (Plotter)

+ Máy ghi đĩa (CD Writer)

2.2.3. Bộ nhớ.

Bộ nhớ là thiết bị lưu trữ các thông tin. Thông tin lưu trữ ở đây có thể là các chương trình, dữ liệu ban đầu cho một bài toán, các dữ liệu và các kết quả trung gian của một quá trình xử lý. Bộ nhớ của máy tính thường được chia làm 2 phần: Bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài.

2.2.3.1. Bộ nhớ trong.

Bộ nhớ trong có dung lượng nhỏ, được gắn trên bo mạch chính, thời gian truy cập thông tin nhanh. Bộ nhớ trong gồm hai phần:

+ ROM (Read Only Memory): Là vùng nhớ chứa các thông tin do nơi sản xuất máy ghi vào một lần duy nhất khi chế tạo. Chỉ cho phép đọc dữ liệu từ ROM mà không cho phép ghi dữ liệu vào. Khi tắt nguồn điện thông tin trong ROM không bị mất đi. Bên trong ROM thường chứa các chương trình cơ bản điều khiển việc nhập/ xuất có tên là ROM-BIOS (Read Only Memory - Basic Input Output System).

+ RAM (Random Access Memory): Là vùng nhớ lưu các chương trình và dữ liệu của người sử dụng. Có thể đọc dữ liệu từ RAM và ghi dữ liệu lên RAM. Khi mới bắt đầu khởi động máy, thông tin trên RAM coi như rỗng. Nếu đang làm việc mà mất nguồn điện cung cấp thì thông tin trên RAM bị xoá. Một máy tính muốn xử lý nhanh công việc ngoài yêu cầu tốc độ xử lý của bộ xử lý còn phụ thuộc vào dung lượng RAM có trong máy tính. RAM càng lớn máy tính xử lý công việc càng nhanh. RAM được chia thành các ô nhớ, mỗi một ô chứa khối lượng công việc cần xử lý. Trong cùng một đơn vị thời gian, tất cả khối lượng công việc trong các ô nhớ đều được xử lý. Số lượng RAM càng lớn thì số ô nhớ càng nhiều do đó tốc độ xử lý của máy tính càng nhanh.

2.2.3.2. Bộ nhớ ngoài

Còn gọi là bộ nhớ phụ, dùng để lưu các chương trình hay dữ liệu người sử dụng cần lưu giữ. Thông tin ở bộ nhớ ngoài không mất đi khi tắt máy. Tốc độ truy xuất của bộ nhớ ngoài chậm hơn RAM. Trên máy vi tính, bộ nhớ ngoài thường dùng là đĩa mềm và đĩa cứng:

- Đĩa mềm (Floppy disk): Là đĩa tròn bằng nhựa có phủ một chất mang từ tính, bọc trong tấm nhựa hình vuông. Đĩa mềm hiện nay thông dụng là đĩa có kích cớ 3.5 inch và có dung lượng 1.44 MB. Đĩa mềm được phân thành các mặt, các rãnh và các cung để máy dễ dàng truy xuất thông tin:

+ Đĩa mềm ghi thông tin lên hai mặt của đĩa. Mỗi mặt (side) có một đầu từ (head) đọc ghi dữ liệu và được đánh số là 0 và 1.

+ Mỗi mặt của đĩa mềm được chia thành các đường tròn đồng tâm gọi là rãnh (track). Hai rãnh của hai mặt nằm trên một hình chiếu đứng tạo thành một trụ (cylinder). Thông thường đĩa mềm có 80 trụ.

+ Mỗi rãnh được chia thành các đoạn có dung lượng bằng nhau gọi là cung (sector). Số cung mỗi rãnh thông thường có dung lượng 512 byte (có thể thay đổi dung lượng số byte của cung).

- Đĩa cứng (Hard disk): Là một chồng nhiều đĩa có cấu trúc và tổ chức như đĩa mềm, được bảo vệ trong hộp kín và thường cố định trong máy. Dung lượng trên đĩa cứng lớn hơn rất nhiều so với dung lượng trên đĩa mềm, thông thường lên đến hàng chục Gigabyte. Tốc độ truy xuất thông tin trên đĩa cứng cũng nhanh hơn nhiều so với đĩa mềm. (Hiện tại tốc độ ghi đọc dữ liệu đạt 7200 Vòng/phút).

2.2.4. Bộ số học và logic (ALU: Arithmetic Logic Unit)

Bộ số học và logic thực hiện hầu hết các thao tác, các phép tính quan trọng của hệ thống: các phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia, luỹ thừa,...), các phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) và các phép so sánh (so sánh lớn hơn, lớn hơn hoặc bằng, nhỏ hơn, nhỏ hơn hoặc bằng, bằng,...)

2.2.5. Bộ điều khiển (CU: Control Unit)

Bộ điều khiển quyết định các thao tác điều khiển hoạt động của hệ thống bằng các tín hiệu.

Bộ điều khiển (CU) và bộ số học logic (ALU) gọi chung là bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit). Tóm lại, CPU là bộ não của máy tính, có nhiệm vụ quản lý thông tin và xử lý lệnh.

2.3. PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM.

2.3.1. Phần cứng (Hardware)

- Phần cứng là những thiết bị vật lý, điện tử cấu tạo nên máy tính

2.3.2. Phần mềm (Software)

- Phần mềm là các chương trình được cài đặt trên máy tính có chức năng giải quyết các bài toán

- Phần mềm thông thường được chia làm 02 loại:

+ Phần mềm hệ thống: Là chưong trình điều khiển sự hoạt động của toàn bộ hệ thống máy tính (System Software). Một phần quan trọng của phần mềm hệ thống là hệ điều hành (HĐH).

+ Phần mềm ứng dụng: Là chương trình giải quyết các bài toán ứng dụng (Application Software). Các phần mềm ứng dụng thường được viết để bán trên thị trường còn gọi là phần mềm thương mại (Commercial Software) được viết theo đơn đặt hàng của khách hàng nhằm giải quyết các yêu cầu của khách như phần mềm kế toán máy, phần mềm quản lý vật tư, phần mềm quản lý nhà hàng- khách sạn, phần mềm xây dựng chương trình du lịch…

2.4. HỆ ĐIỀU HÀNH

2.4.1. Khái niệm

- Hệ điều hành (HĐH) là hệ thống các chương trình đảm nhận các chức năng làm môi trường trung gian giữa người sử dụng và phần cứng máy tính. Nó cho phép người dùng truyền đạt các yêu cầu xử lý của mình thông qua các thao tác, chỉ thị… được thể hiện dưới dạng các chuỗi ký hiệu được mã hoá.

- Nhờ có HĐH, việc trao đổi thông tin giữa người sử dụng với máy tính dễ dàng và hiệu quả hơn. Điều đó không chỉ giúp máy tính trở nên gần gũi hơn với con người mà còn giúp các cấu trúc máy tính khác nhau có thể hoà nhập thành một hệ thống để thực hiện chung một công việc.

2.4.2. Các hệ điều hành phổ biến

2.4.2.1. MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System)

Ra đời từ đầu những năm 1980, là hệ điều hành đầu tiên của Microsoft thiết kế cho máy PC (Personal Computer), có đặc điểm”

- Bộ mã lệnh 16 bit

- Tương thích với chip xử lý 8086 và 8088

- Cơ chế đơn nhiệm 1 người dùng

- Không hỗ trợ mạng

- Giao diện theo cơ chế sử dụng lệnh

- Các lệnh cơ bản được cài ngay trong chương trình hệ thống (lệnh nội trú) và các lệnh mở rộng (lệnh ngoại trú) được cài đặt trong các chương trình riêng.

2.4.2.2. Windows 3.1, Windows 3.11, Windows for WorkGroup

- Chạy trên nền MS-DOS

- Bộ mã lệnh 16 bit mở rộng (386 enhance mode)

- Cơ chế đa nhiệm theo nguyên tắc kết hợp (cooperative)

- Hỗ trợ mạng Peer - to – peer

- Giao diện đồ hoạ trên nền chương trình Program Manager

- Các dịch vụ về tệp tin, thư mục, ổ đĩa thực hiện bởi File Manager

2.4.2.3. Windows 9x

- Không chạy trên nền MS - DOS

- Bộ mã lệnh 32 bit, có cơ chế Plug and Play (PNP)

- Khả năng quản lý thiết bị ngoại vi cao

- Cơ chế đa nhiệm theo nguyên tắc kết hợp (cooperative), tự kiểm tra và cho phép ngắt tác vụ nghẽn

- Hệ điều hành mạng, hỗ trợ driver cho Nevell Network

- Giao diện đồ hoạ trên nền Win95 Desktop

2.4.2.4. Windows NT/2000

- Không chạy trên nền MS - DOS

- Bộ mã lệnh 32 bit, có cơ chế Plug and Play (PNP)

- Khả năng quản lý thiết bị ngoại vi cao

- Cơ chế đa nhiệm theo nguyên tắc định thời (preemptive)

- Hệ điều hành mạng

- Giao diện đồ hoạ trên nền WinNT Desktop

- Các dịch vụ về tệp tin, thư mục và ổ đĩa được thực hiện bởi WinNT Explorer.

- Cung cấp cơ chế phân quyền theo domain, user.

2.4.2.5. Unix

- Cơ chế đa nhiệm theo nguyên tắc định thời (preemptive)

- Nhiều người dùng

- Hệ điều hành mạng

- Giao diện đồ hoạ trên nền Windows

2.5. TỔ CHỨC VÀ LƯU GIỮ THÔNG TIN TRÊN MÁY

Thông tin con người sử dụng thường được mã hoá bởi các bộ mã của ngôn ngữ tự nhiên. Khi các thông tin này được lưu giữ vào máy tính, HĐH sẽ đảm nhận việc mã hoá các thông tin lưu trữ theo một bộ mã gẫn gũi với cơ chế biểu diễn thông tin trên máy tính. Bộ mã thường được sử dụng là bộ mã nhị phân với 2 ký hiệu mã là 0 và 1. Như vậy, trên máy tính, tất cả các thông tin lưu trữ sẽ chuyển thành các khối mã nhị phân 0s1s. Kích thước của khối mã chính là dung lượng của thông tin lưu trữ. Các khối thông tin này được ghi/đọc trên thiết bị lưu trữ theo chuỗi 0s1s mã hoá chúng. HĐH cũng thực hiện công việc tổ chức thiết bị lưu trữ để quá trình đọc/ghi tiến hành nhanh chóng và hiệu quả.

2.5.1. Ổ đĩa (Volume)

Mỗi thiết bị lưu trữ vật lý (đĩa cứng, đĩa mềm) có thể được chia thành nhiều ngăn lưu trữ riêng biệt. Mỗi ngăn được phân chia đó gọi là một ổ đĩa locgic (Volume). Trên một hệ thống máy tính có thể có nhiều ổ đĩa. Người ta đặt tên cho ổ đĩa để phân biệt chúng. Tên đặt cho ổ đĩa là các mẫu tự A, C, D…theo sau là dấu :. Người ta thường sử dụng các quy ước sau: A:, B: dùng cho các ổ đĩa mềm ; C:, D:, E:, F: dùng cho các ổ đĩa cứng trên máy tính đó ; F:,…Z: dùng cho các ổ đĩa mạng (do các máy tính khác cung cấp qua mạng). Ngoài tên gọi khô khan, các HĐH còn cho phép gắn nhãn (label) cho ổ đĩa thông qua một chuỗi ký tự có nội dung gợi nhớ nhằm giúp người dùng quản lý các ổ đĩa dễ dàng hơn.

2.5.2. Thư mục (Directory/ Folder)

Mỗi ổ đĩa được phân chia có thể sử dụng để lưu trữ thông tin. Nhưng nếu tất cả các thông tin đều được lưu vào trong một ổ đĩa có dung lượng lớn thì sẽ gây khó khăn (khó nhớ, tốn nhiều thời gian) cho việc truy xuất thông tin sau này. Để giải quyết vấn đề đó, HĐH cho phép phân chia các ổ đĩa thành các ngăn lưu trữ. Mỗi ngăn được phân chia này gọi là thư mục. Các thư mục đều được đặt tên để phân biệt lẫn nhau. Tên dặt thường có hai phần:

<Phần tên> {phần phân loại}

Trong đó:

Phần tên: Chuỗi ký tự đặc tả đặc điểm nội dung thông tin lưu trữ trong thư mục.

Phần phân loại: Chuỗi ký tự đặc tả loại nội dung thông tin lưu trữ trong thư mục.

Quá trình phân chia thư mục trên ổ đĩa được thực hiện theo trình tự phân cấp, xuất phát từ thư mục. Thứ tự phân cấp này có thể được biểu diễn thông qua một cấu trúc cây (tree) gọi là cây thư mục của ổ đĩa.

Ổ đĩa hiện hành: Tại mỗi thời điểm, ta được phép chọn một ổ đĩa duy nhất để dùng mặc nhiên cho việc truy xuất thông tin. Ổ đĩa đó gọi là ổ đĩa hiện hành.

Thư mục hiện hành: Tại mỗi thời điểm, trên một ổ đĩa ta được chọn một thư mục. Thư mục đó gọi là thư mục hiện hành