Bài giảng Nhập môn công nghệ thông tin và truyền thông - Bài 6: Phần cứng và mạng máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

BÀI 6

PHẦN CỨNG VÀ MẠNG MÁY TÍNH

Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông

2018

Nội dung

1. Mã hó a dữ liệu và chương trì nh

2. Đơn vị hệ thống

3. Cá c thiết bị vào/ra

4. Cá c thiết bị lưu trữ

5. Truyền thô ng má y tí nh

6. Mạng má y tí nh

Nhập môn CNTT&TT

2

1. Mã hóa dữ liệu và chương trình

▪ Dữ liệu:

▪ Dữ liệu số

▪ Ký tự

▪ Hình ảnh

▪ Â m thanh

▪ …

▪ Chương trình (Program): bao gồm các lệnh để

yêu cầu máy tính thực hiện.

▪ Dữ liệu (Data) và Lệnh (Instructions) trong máy

tính đều được mã hóa, xử lý, lưu trữ theo dạng

nhị phân.

Nhập môn CNTT&TT

3

Hệ nhị phân

▪ Cơ số 2

▪ 2 chữ số nhị phâ n: 0 và 1

▪ Mô tả cho hai trạng thá i trong má y tí nh:

▪ 0 - off

▪ 1 - on

▪ Chữ số nhị phâ n được gọi là bit (binary digit)

▪ bit là đơn vị thô ng tin nhỏ nhất

▪ Dùng n bit có thể biểu diễn được 2ⁿgiá trị khá c

nhau:

▪ 00...000 = 0

▪ 11...111 = 2ⁿ- 1

Nhập môn CNTT&TT

4

Số nhị phân

2-bit 3-bit

Số

Biểu diễn số nhị phân

thập phân

1-bit

4-bit

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

0

1

00

01

10

11

000

001

010

011

100

101

110

111

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Nhập môn CNTT&TT

5

Hệ mười sáu (Hexa)

▪ Cơ số 16

▪ 16 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F

▪ Dùng để viết gọn cho số nhị phân: cứ một nhóm

4-bit sẽ được thay bằng một chữ số Hexa

Nhập môn CNTT&TT

6

Quan hệ giữa số nhị phân và số Hexa

4-bit

Số Hexa Thập phân

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1111_{Nhập môn CNTT&TT}

F

7

Đơn vị dữ liệu và thông tin trong máy tính

▪ bit – chữ số nhị phân (binary digit): là đơn vị thông tin

nhỏ nhất, có thể nhận một trong hai giá trị: 0 hoặc 1.

▪ byte là một tổ hợp 8 bit: có thể biểu diễn được 256 giá

trị (2⁸)

▪ Qui ước các đơn vị dữ liệu:

▪ KB (Kilobyte)

= 2¹⁰bytes

= 1024 bytes

= 2²⁰bytes (~10⁶)

= 2³⁰bytes (~10⁹)

= 2⁴⁰bytes (~10¹²)

= 2⁵⁰bytes

▪ MB (Megabyte) = 2¹⁰KB

▪ GB (Gigabyte) = 2¹⁰MB

▪ TB (Terabyte) = 2¹⁰GB

▪ PB (Petabyte) = 2¹⁰TB

▪ EB (Exabyte)

= 2¹⁰PB

= 2⁶⁰bytes

Nhập môn CNTT&TT

8

Mã hóa ký tự

▪ Các ký tự được mã hóa thành số nhị phân

theo bộ mã chuẩn

▪ Một số bộ mã ký tự thông dụng:

▪ Bộ mã ASCII (American Standard Code for

Information Interchange)

• Bộ mã 8-bit

▪ Bộ mã Unicode

• Ban đầu: Bộ mã 16-bit

• Phát triển thành nhiều phiên bản

Nhập môn CNTT&TT

9

2. Đơn vị hệ thống (System Unit)

▪ Đơn vị hệ thống chứa hầu hết các thành phần

của máy tính

▪ Máy tính để bàn:

▪ Đơn vị hệ thống chứa các bảng mạch, chip vi xử lý,

bộ nhớ RAM, các thiết bị lưu trữ, bộ nguồn.

▪ Các thiết bị vào-ra được kết nối bên ngoài thông qua

các cổng vào-ra.

▪ Máy tính xách tay: Đơn vị hệ thống chứa các

bảng mạch, chip vi xử lý, bộ nhớ RAM, các thiết

bị lưu trữ, pin và các thiết bị vào-ra chí nh.

▪ Smartphone, Tablet: toàn bộ các thành phần

nằm trong đơn vị hệ thống.

Nhập môn CNTT&TT

10

Đơn vị hệ thống

Nhập môn CNTT&TT

11

Bo mạch hệ thống

▪ Bo mạch hệ thống (System board, Mainboard,

Motherboard) kết nối tất cả cá c thành phần của

hệ thống, cho phé p cá c thiết bị vào-ra truyền

thô ng tin với đơn vị hệ thống.

▪ Là bản mạch bao gồm cá c thành phần sau:

▪ Đế cắm (Socket): kết nối với chip vi xử lý

▪ Cá c vi mạch (Integrated Circuits – IC)

▪ Cá c khe cắm (Slots): Kết nối với cá c bản mạch khá c

(module nhớ, cá c card vào-ra)

▪ Cá c đường kết nối (bus lines)

▪ Cá c cổng vào-ra: kết nối với cá c thiết bị vào-ra

Nhập môn CNTT&TT

12

Bo mạch hệ thống

Nhập môn CNTT&TT

13

Chip vi xử lý (Microprocessor chip)

▪ Là chip chứa CPU

▪ Năng lực bộ vi xử lý:

▪ Bộ xử lý 8-bit, 16-bit, 32-bit, 64-bit

→ Kích thước từ dữ liệu (số bit) được xử lý đồng thời

▪ Tốc độ xung nhịp (clock rate): hiện nay ~ GHz

▪ Chip đa lõi (multicore chip)

▪ Nhiều CPU trên một chip

▪ Xử lý song song

▪ Dòng vi xử lý Core i7 có 2, 4, 6, 8 cores

▪ Bộ nhớ cache được tích hợp trên chip vi xử lý

Nhập môn CNTT&TT

14

Các bộ xử lý đặc biệt

▪ Bộ đồng xử lý (Coprocessors)

▪ Được thiết kế để tăng cường các phép toán tính toán khoa học

▪ VD: Bộ xử lý đồ họa GPU (Graphic Processing Unit)

▪ Thẻ thông minh (Smart cards)

▪ Thẻ với chip nhúng

▪ Được sử dụng rộng rãi

▪ Các bộ xử lý chuyên dụng

▪ Sử dụng trong hệ nhúng

▪ Chức năng điều khiển chuyên biệt

▪ Thẻ RFID (Radio Frequence Identification)

▪ Chip chứa thông tin

▪ Được sử dụng để xác định vị trí của đối tượng được gắn thẻ trong

phạm vi nhỏ

▪ Chip cho smartphone, tablet: sử dụng chip SoC (System on

Chip)

Nhập môn CNTT&TT

15

Bộ nhớ (Memory)

▪ Chứa dữ liệu và các lệnh của chương trình

▪ Sử dụng các chip nhớ bán dẫn

▪ Các loại bộ nhớ bán dẫn:

▪ RAM

▪ ROM

▪ Flash memory

Nhập môn CNTT&TT

16

RAM

▪ Random Access Memory

▪ Bộ nhớ đọc-ghi

▪ Chứa chương trình đang chạy và dữ liệu mà CPU

đang xử lý

▪ Là bộ nhớ tạm thời: mất thông tin khi ngắt nguồn

▪ Các loại RAM:

▪ SRAM – Static RAM: dùng cho cache

▪ DRAM – Dynamic RAM: dùng cho bộ nhớ chính

• SDRAM – Synchronous DRAM

• DDR SDRAM – Double Data Rate SDRAM

▪ Module nhớ cho bộ nhớ chính

▪ DIMM (Dual Inline Memory Module)

Nhập môn CNTT&TT

17

ROM

▪ Read Only Memory

▪ Chứa thông tin cố định

▪ Không bị mất thông tin khi tắt nguồn

▪ ROM BIOS:

▪ BIOS: Basic Input Output System

▪ Chứa các chương trình sau:

• Chương trình chẩn đoán kiểm tra hệ thống khi bật nguồn

• Các chương trình điều khiển vào-ra cơ bản

• Chương trình tìm và nạp hệ điều hành từ ổ đĩa khởi động

vào RAM.

Nhập môn CNTT&TT

18

Bộ nhớ Flash

▪ Thông tin dễ dàng thay đổi

▪ Không bị mất thông tin khi tắt nguồn

▪ Có thể sử dụng cho bộ nhớ trong (memory)

hoặc bộ nhớ ngoài (storage)

Nhập môn CNTT&TT

19

Video RAM

▪ Quản lý thông tin trên màn hình theo các

điểm ảnh (pixels)

▪ Hai kiểu thiết kế:

▪ Lấy một phần của bộ nhớ chính (RAM) để

làm Video RAM

▪ Video RAM tách rời với bộ nhớ chính

Nhập môn CNTT&TT

20

Bài giảng Nhập môn công nghệ thông tin và truyền thông - Bài 6: Phần cứng và mạng máy tính - Lê Thanh Hương