1. Sự hình thành và phát triển của tin học
- Ngành tin học xuất hiện muộn hơn so với
những ngành khác
- Tin học được hình thành và phát triển
thành một ngành khoa học độc lập có nội dung, mục tiêu, phương pháp nghiên cứu
riêng.
- Được ứng dụng hầu hết trong các lĩnh vực
hoạt động của xã hội loài người.
- Ngành tin học gắn liền với việc phát
triển và sử dụng máy tính điện tử.
*
Đặc tính:
- Có thể làm việc không mệt mỏi suốt 24
giờ/ ngày.
- Tốc độ xử lí thông tin nhanh, độ chính
xác cao.
- Lưu trữ một lượng lớn thông tin trong
một không gian hạn chế.
- Giá thành ngày càng hạ.
- Các máy tính có thể liên kết với nhau
thành mạng máy tính.
*
Vai trò: Máy tính
là công cụ lao động do con người sáng tạo ra hỗ trợ con người
về nhiều mặt đặc biệt là lĩnh vực tính toán.
3. Thuật ngữ ″Tin học″
-Informatique
-Informatics
-Computer Science
-
Thông tin là những hiểu biết có thể có được về một thưc thể nào đó, được gọi là
thông tin về thực thể đó.
-
Dữ liệu là thông tin đã được đưa vào máy tính.
2. Đơn vị đo lượng thông tin
-
Đơn vị cơ bản dùng để đo lượng thông tin là bit
- Đơn
vị đo lượng thông tin lớn hơn bit là Byte (1 Byte = 8 bits)
-
Thuật ngữ bit được dùng để chỉ phần nhỏ nhất của bộ nhớ máy tính để lưu
trữ một trong 2 kí hiệu là 0 và 1.
-
Các đơn vị đo lượng thông tin thường dùng:
|
Kí hiệu |
Đọc là |
Độ lớn |
|
KB |
Ki-lo-bai |
1024 byte |
|
MB |
Mê-ga-bai |
1024 KB |
|
GB |
Gi-ga-bai |
1024 MB |
|
TB |
Tê-ra-bai |
1024 GB |
|
PB |
Pê-ta-bai |
1024 TB |
3. Các dạng thông
tin
Thông tin có 2 loại:
a).Loại số: số
nguyên, số thức,…
b).Loại phi số:
có 3 dạng:
-Dạng
văn bản
-Dạng
hình ảnh
-Dạng
âm thanh
4. Mã hóa thông tin trong máy tính
-Thông
tin khi đưa vào máy tính phải được mã hóa thành dạng bit để máy tính hiểu và xử
lí được.
-
Để mã hóa thông tin dạng văn bản ta dùng các bộ mã sau:
+Bộ
mã ASCII dùng 1 byte để mã hóa: Mã hóa được 28 = 256 kí tự
+Bộ
mã Unicode dùng 2 byte để mã hóa: Mã hóa được 216 = 65536 kí tự
a. Thông tin loại số
* Hệ đếm
- Hệ thập phân: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
+ Biểu diễn: 525 = 5 x 102 +
2 x 101 + 5 x 100
* Các hệ đếm thường dùng trong tin học
- Hệ nhị phân: 0, 1
+ Biểu diễn: 1012 = 1 x 22
+ 0 x 21 + 1 x 20 = 510
- Hệ cơ số mười sáu: 0, 1, …, 9, A, B, …, F
+Biểu diễn: 1BE16 = 1 x 162
+ B x 161 + E x 160
=
1 x 162 +
11 x 161 + 14 x 160 = 44610
* Biểu diễn số nguyên
-Dùng
1 byte (8 bits) biểu diễn số nguyên không dấu trong phạm vi từ 0 đến 255
-Dùng
1 byte (8 bits) biểu diễn số nguyên có dấu trong phạm vi từ -127 đến 127. Bit
cao nhất (bên trái) là bít dấu, với quy ước 1 là dấu âm, 0 là dấu dương và 7
bits còn lại biểu diễn giá trị tuyệt đối của số viết dưới dạng nhị phân.
*
Biểu diễn số thực
Mọi
số thực đều có thể được biểu diễn dưới dạng ± M x 10 ± K Trong đó:
+
0,1 ≤ M < 1, M là phần định trị
+
K gọi là phần bậc
Ví dụ 1:
13456,25 = 0.1345625 x 105
Ví dụ 2:
0,007 = 0.7x 10-2
b.
Thông tin loại phi số
-Văn
bản
-Các
dạng khác
• Nguyên lí mã hóa nhị phân
Thông tin có nhiều dạng khác nhau như số, văn bản, hình ảnh, âm thanh,… Khi đưa vào máy tính, chúng đều biến đổi thành dạng chung - dãy bit. Dãy bit đó là mã nhị phân của thông tin mà nó biểu diễn.
1. Khái niệm hệ thống tin học
-
Hệ thống tin học dùng để nhập, xử lí, xuất, truyền và lưu trữ thông tin
-
Gồm 3 phần: phần cứng (Hardware),
phần mềm (Software), sự quản lí và
điều khiển của con người.
2. Sơ đồ cấu trúc của một máy tính
-
CPU là phần quan trọng nhất của máy tính, đó là thiết bị chính thực hiện và
điều khiển việc thực hiện chương trình.
-
CPU gồm hai bộ phận chính:
+
Bộ điều khiển (CU – Control Unit):
điều khiển các bộ phận khác của máy tính làm việc.
+
Bộ số học logic (ALU – Arithmetic⁄ Logic
Unit): thực hiện các phép toán số học và lôgic.
Ngoài
hai bộ phận trên, CPU còn có thêm một số thành phần khác như thanh ghi (Register), Bộ nhớ truy cập nhanh (Cache)
4. Bộ nhớ trong (Main Memory)
-
Là nơi chương trình được đưa vào để thực hiện và là nơi lưu trữ dữ liệu đang được
xử lí.
-
Bộ nhớ trong gồm 2 phần:
+
ROM (Read only Memory)
+
RAM (Random Access Memory)
5. Bộ nhớ ngoài (Secondary Memory)
-Bộ
nhớ ngoài dùng để lưu trữ lâu dài dữ liệu và hỗ trợ cho bộ nhớ trong.
-
Bộ nhớ ngoài của máy tính thường là các đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD, thiết bị nhớ
flash…
6. Thiết bị vào (Input Device)
-
Thiết bị vào dùng để đưa thông tin vào máy tính.
-
Có nhiều loại thiết bị vào như: bàn phím (Keyboard),
chuột (Mouse), máy quét (Scanner), webcam.
7. Thiết bị ra (Output Device)
-Thiết
bị ra dùng để đưa dữ liệu ra từ máy tính.
-Có
nhiều loại thiết bị ra như: màn hình (Monitor),
máy in (Printer), máy chiếu (Projector), loa và tai nghe (Speaker and Headphone), môđem (Modem).
8. Hoạt động của máy tính
-Nguyên
lí điều khiển bằng chương trình: Máy tính
hoạt động theo chương trình.
-Nguyên lí lưu trữ chương trình:
Lệnh được đưa vào máy tính dưới dạng mã nhị phân để lưu trữ, xử lí như những dữ
liệu khác.
-Nguyên lí truy cập theo địa chỉ:
Việc truy cập dữ liệu trong máy tính được thực hiện thông qua địa chỉ nơi lưu
trữ dữ liệu đó.
1. Khái niệm bài toán
- Bài toán là một
việc nào đó mà ta muốn máy tính thực hiện.
- Giải bài toán trên máy tính, cần
quan tâm đến 2 yếu tố:
+ Input: Thông tin
đưa vào máy tính
+ Output: Dữ
liệu lấy ra từ máy tính
- Ví dụ: Bài toán tìm ước chung lớn nhất của 2 số nguyên dương M và N,
khi đó:
+ Input: hai số nguyên dương M, N.
+ Output: ước chung lớn nhất của M và N
2. Khái niệm thuật toán
Thuật toán là 1 dãy hữu hạn các
thao tác được sắp xếp theo 1 trình tự xác định sao cho sau khi thực hiện dãy
thao tác ấy, từ Input của bài toán,
ta nhận được Output cần tìm.
* Biểu diễn thuật toán: có hai cách
- Sử dụng cách liệt kê
- Sử dụng sơ đồ khối
Một số kí hiệu dùng trong sơ đồ khối
*Các tính chất của thuật toán
-Tính dừng:
thuật toán phải kết thúc sau 1 số hữu hạn lần thực hiện các thao tác.
-Tính xác định:
sau khi thực hiện 1 thao tác thì hoặc là thuật toán kết thúc hoặc là có đúng 1
thao tác xác định để được thực hiện tiếp theo.
-Tính
đúng đắn: sau khi thuật toán kết thúc, ta
phải nhận được Output cần tìm.
3.
Một số ví dụ về thuật toán
Ví dụ 1: Tìm giá trị lớn nhất của
một dãy số nguyên
* Xác định bài toán
- Input: Số nguyên
dương N và dãy N số nguyên a1,a2,…,aN.
- Output: Giá trị
lớn nhất Max của dãy số.
* Ý tưởng
+
Khởi tạo giá trị Max= a1.
+
Lần lượt với i từ 2 đến N so sánh ai với Max,
nếu ai>Max thì Max= ai.
* Xây
dựng thuật toán:
a. Cách liệt kê:
+ B1: Nhập N và dãy a1,...,aN;
+ B2: Max <-- a1, i <-- 2;
+ B3: Nếu i>N thì đưa ra giá trị Max rồi kết thúc;
+ B4:
B4.1:
Nếu ai > Max thì Max <-- ai;
B4.2:
i <-- i+1 rồi quay lại bước 3;
b. Sơ đồ khối (SGK tin 10-trang 34)
Cho dãy A
gồm N số nguyên a1, a2,…,aN. Cần sắp xếp các
số hạng để dãy A trở thành dãy không giảm (tức là số hạng trước không lớn hơn
số hạng sau)
* Xác định bài toán
-
Input: Dãy A gồm N số nguyên a1`, a2,…,aN;
-
Output: Dãy A được sắp xếp thành dãy không
giảm
* Ý tưởng
-
Với mỗi cặp số hạng đứng liền kề trong dãy, nếu số trước lớn hơn số sau ta đổi
chỗ chúng cho nhau. Việc đó được lặp lại, cho đến khi không có sự đổi chỗ nào
xảy ra nữa
* Xây dựng thuật toán
a)
Cách liệt kê
-
Bước 1: Nhập N, các số hạng a1,
a2,…,aN;
-
Bước 2: M ← N;
-
Bước 3: Nếu M < 2 thì đưa ra dãy A đã
được sắp xếp, rồi kết thúc;
-
Bước 4: M ← M – 1, i ← 0;
-
Bước 5: i ← i + 1;
-
Bước 6: Nếu i > M thì quay lại bước
3;
-
Bước 7: Nếu ai > a1 + 1
thì tráo đổi ai và a1 + 1 cho nhau;
-
Bước 8: Quay lại bước 5;
b)
Sơ đồ khối (SGK tin 10-trang 39)
Ví dụ 3: Bài toán tìm kiếm tuần tự
Cho dãy A gồm N số nguyên khác nhau
a1, a2,…, aN và một số nguyên k. Cần biết có
hay không chỉ số i (1 ≤ i ≤ N) mà ai = k. Nếu có hãy cho biết chỉ số
đó.
*Xác định bài toán
-
Input: Dãy A gồm N số nguyên khác nhau a1, a2,
…, aN và số nguyên k;
- Output: Chỉ
số i mà ai = k hoặc thông báo không có số hạng nào của dãy A có giá
trị bằng k.
* Ý tưởng
Tìm kiếm tuần tự được thực hiện một
cách tự nhiên: Lần lượt đi từ số hạng thứ nhất, ta so sánh giá trị số hạng đang
xét với khóa cho đến khi gặp một số hạng bằng khóa hoặc dãy đã được xét hết và
không có giá trị nào bằng khóa.
* Xây dựng thuật toán
a) Cách liệt kê
- Bước 1: Nhập
N, các số hạng a1, a2,…, aN và khoá k;
- Bước 2: i ←
1;
- Bước 3: Nếu
ai = k thì thông báo chỉ số i, rồi kết thúc;
- Bước 4: i
←i+1;
- Bước 5: Nếu
i > N thì thông báo dãy A không có số hạng nào có giá trị bằng k, rồi kết
thúc;
- Bước 6: Quay
lại bước 3;
b) Sơ đồ khối (SGK tin 10-trang 41)
1. Ngôn ngữ máy
Ngôn ngữ máy là
ngôn ngữ duy nhất để viết chương trình mà máy tính có thể trực tiếp hiểu và
thực hiện được.
2.
Hợp ngữ
- Sử dụng 1 số từ viết tắt của tiếng anh
để tượng trưng cho các lệnh cần thực hiện.
- Để chương trình viết bằng hợp ngữ thực
hiện được trên máy tính, nó cần được dịch ra ngôn ngữ máy bằng chương
trình hợp dịch.
- Ngôn ngữ bậc cao là ngôn ngữ có lệnh viết
gần với ngôn ngữ tự nhiện hơn, có tính độc lập cao, ít phụ thuộc vào loại máy,
chương trình viết ngắn gọn, dễ hiểu, dễ nâng cấp.
- Cần có 1 chương trình dịch để chuyển
sang ngôn ngữ máy.
- Một số ngôn ngữ bậc cao: Turbo Pascal, Java, C++...
Giải bài toán trên máy tính có 5 bước:
-
B1: xác định bài toán
-
B2: lựa chọn hoặc thiết kế thuật toán
-
B3: viết chương trình
-
B4: hiệu chỉnh
-
B5: viết tài liệu
1.
Xác định bài toán
-
Là xác định 2 thành phần: Input và Output và mối quan hệ giữa chúng.
- Ví dụ:
Tìm ước chung lớn nhất (UCLN) của hai số nguyên dương M và N
+
Input: Hai số nguyến dương M và N;
+ Output: UCLN của M và N
2.
Lựa chọn hoặc thiết kế thuật toán
a.
Lựa chọn thuật toán
Có thể có nhiều thuật toán khác nhau
cùng giải một bài toán, do đó người ta lựa chọn thuật toán tối ưu nhất dựa trên
các tiêu chí:
+ Thời gian thực hiện ngắn
+ Sử dụng ít ô nhớ
+ Thuật toán dễ hiểu, ít phức tạp, …
b.
Diễn tả thuật toán
Dùng một
trong hai cách liệt kê hoặc sơ đồ khối
3.
Viết chương trình
Viết chương trình là việc tổng hợp
giữa việc lựa chọn cách tổ chức dữ liệu và sử dụng ngôn ngữ lập trình để diễn
đạt đúng thuật toán.
Ngôn ngữ lập trình + Thuật toán =
Chương trình
4. Hiệu chỉnh
Là việc thử chương trình với 1 số bộ Test
(Input và Output) tương ứng đã biết trước, từ đó ta xác định được các lỗi của
chương trình.
5. Viết tài liệu
+ Mô tả bài toán, thuật toán
+ Thiết kế chương trình
+ Kết quả thử nghiệm
+ Hướng dẫn sử dụng
Phần mềm máy tính gồm 2 loại: Phần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụng.
-Là chương trình tạo môi
trường làm việc cho các phần mềm khác.
-Có chức năng cung cấp
các dịch vụ theo yêu cầu của các chương trình trong quá trình máy tính hoạt
động.
Ví
dụ: HĐH MS-DOS, HĐH Windows,...
2. Phần mềm ứng dụng
Phần mềm ứng dụng là
phần mềm được viết để giúp giải quyết các công việc thường gặp như soạn thảo
văn bản, quản lí học sinh, xếp thời khoá biểu, xử lí ảnh, trò chơi. Ví dụ: WORD, EXCEL,…
- Phần mềm công cụ: Hỗ trợ tạo ra các phần mềm khác. Ví dụ: Visual Basic, ASP,…
- Phần mềm tiện ích: Giúp làm việc với máy tính thuận lợi hơn. Ví dụ: BKAV (phần mềm diệt virus).
1. Giải các bài toán khoa học kĩ thuật
Các
bài toán từ các lĩnh vực thiết kế kĩ thuật, xử lí các số liệu thực nghiệm,…
thường có khối lượng rất lớn các tính toán số. Cần phải thực hiện trên máy tính
vì:
-Đưa
ra được nhiều phương án hơn
-Thực hiện nhanh hơn, hoàn thiện hơn và chi
phí thấp hơn
2. Hỗ trợ việc quản lí
Các
phần mềm chuyên dụng cho việc quản lí như: MicroSoft Excel, MicroSoft Access,…
Quy trình ứng dụng tin học để quản
lý thường gồm các bước:
-Tổ
chức lưu trữ các hồ sơ, chứng từ trên máy, bao gồm cả việc sắp xếp chúng một
cách hợp lý để tiện dùng
-Xây
dựng các chương trình tiện dụng làm các việc như cập nhật (bổ sung, sửa chữa,
loại bỏ,...) các hồ sơ
-Khai
thác thông tin theo các yêu cầu khác nhau: tìm kiếm, thống kê, in các biểu
bảng,...
3. Tự động hóa và điều khiển
-Với
sự trợ giúp của máy tính, con người có được những quy trình công nghệ tự động
hóa linh hoạt, chuẩn xác, chi phí thấp, hiệu quả và đa dạng
-Ví dụ: Con người không thể phóng được các
vệ tinh nhân tạo hay bay lên vũ trụ nếu không có sự trợ giúp của các hệ thống
máy tính.
4. Truyền thông
-Từ
mạng mạng máy tính toàn cầu Interner, chúng ta đã phát triển được nhiều dịch vụ
tiện lợi, đa dạng như: thương mại điện tử (E-commerce),
đào tạo điện tử (E-learning), chính
phủ điện tử (E-government),...
-Tạo
khả năng dễ dàng truy cập kho tài nguyên tri thức của nhân loại.
5. Soạn thảo, in ấn, lưu trữ, văn
phòng
-Với
sự trợ giúp của các chương trình soạn thảo và xử lí văn bản, xử lí ảnh, các
phương tiện in gắn với máy tính, tin học đã tạo cho việc biên soạn các văn bản
hành chính, lập kế hoạch công tác, luân chuyển văn thư,… một bộ mặt hoàn toàn
mới
-Các
khái niệm mới như văn phòng điện tử, xuất
bản điện tử, … ngày càng trở nên quen thuộc
6. Trí tuệ nhân tạo
-Là
việc nghiên cứu ra các máy móc có thể đảm đương một số hoạt động thuộc lĩnh vực
trí tuệ của con người hoặc những hoạt động đặc thù của con người (như hiểu ngôn
ngữ tự nhiên dưới dạng chứ viết tay, nghe và hiểu tiếng nói,…).
-Máy
tính có thể giúp con người tính đến các yếu tố, tình huống liên quan đến một
công việc nào đó, như thế nào, cần quyết định nên tiến hành bằng cách xem xét
các khả năng và đưa ra một số phương án có thể lựa chọn tương đối tốt với những
lí giải kèm theo.
-Lưu
ý: máy tính
không thể quyết định thay cho con người. Máy chỉ đưa ra những phương án có thể
có và con người sẽ quyết định sự lựa chọn phương án thích hợp
7. Giáo dục
-Nhờ
áp dụng các thành tựu của tin học, ta có thể thiết kế nhiều thiết bị hỗ trợ cho
việc học tập, làm cho việc dạy và học trở nên sinh động, gây hứng thú cho người
học.
-Việc
học còn có thể thực hiện thông qua internet, các hình thức đào tạo từ xa qua
mạng máy tính ngày càng được phổ biến trên quy mô toàn cầu.
8. Giải trí
-Có
thể sử dụng phần mếm máy tính để: chơi trò chơi, xem phim, nghe nhạc, học vẽ,…
-Các phần mềm này cùng với các phần mềm xử lí hình ảnh, âm thanh tạo cho con người nhiều phương tiện giải trí mới, phong phú.
Yêu cầu: Vẽ miếng dưa hấu như hình 14.7. Đây là phần luyện tập câu 3, sgk tin học 10 trang 81 (sách Kết nối tri thức).
Học Online!
-Học sinh nộp bài