Bài giảng Nhập môn tin học - Chương 2: Tổng quan về công nghệ thông tin - Lê Văn Năm

ính toán điện tử số. + Thế hệ thứ nhất (1951-1959) Đặc trưng: Bóng chân không là linh kiện logic chính. Bìa đục lỗ là cách nhập liệu và lưu trữ ngoài. Trống từ quay làm bộ nhớ trong chứa dữ liệu và chương trình. Chương trình được viết trong ngôn ngữ máy, Assembly và yêu cầu có chương trình dịch + Thế hệ thứ hai (1959-1963). Đặc trưng: Transistor là linh kiện chính. Băng từ và đĩa từ bắt đầu thay thế bìa đục lỗ như thiết bị nhớ ngoài. Điểm phân cực từ tính để ghi dữ liệu 0/1 trở thành công nghệ chính của bộ nhớ trong. Sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao như Fortran, Cobol. + Thế hệ thứ 3 (1964-1979). Đặc trưng: Sử dụng mạch tích hợp - IC (integrated circuits). Băng từ và đĩa từ thay thế hoàn toàn bìa đục lỗ như thiết bị nhớ ngoài. Bộ nhớ trong bằng các điểm nhiễm từ bắt đầu có dạng mới MOS (Metal Oxide Semiconductor) như một vi mạch tích hợp. Hệ điều hành là những ngôn ngữ lập trình phát triển như BASIC (sản phẩm đầu tay của Bill Gates và Microsoft vào năm 1975). + Thế hệ thứ tư (1979- nay) Đặc trưng: Sử dụng các vi mạch tích hợp rất lớn (Large- Scale and Very Large-Scale Integrated Circuits - LSI và VLSIC). Bộ vi xử lý chứa cả bộ nhớ, mạch logic, mạch điều khiển trên cùng một con chip. Điều đó tạo điều kiện ra đời các máy tính cá nhân (PC) như APPLE II năm 1977, giá 1195 USD, IBM PC năm 1981 Khởi đầu hệ điều hành MS DOS và các ngôn ngữ lập trình thế hệ 4 như Visicalc, Lotus 1-2-3, Dbase, MS Word, Giao diện đồ họa (GUI) cho các máy PC ra đời đầu những năm 1980. MS Windows khởi đầu năm 1983 mạnh mẽ từ những năm 1990. 2.1. 3 Xu hướng phát triển CNTT a. Nhu cầu đa dạng hoá thông tin Trước đây khoảng 15 năm người ta mới chỉ quan tâm tới xử lý số cho các thông tin chữ và số vì khả năng các thiết bị tin học mới chỉ xử lý được các loại thông tin này. Nhu cầu đã đòi hỏi con người phải xử lý thông tin đa dạng hơn như thông tin đồ hoạ, hình ảnh động, âm thanh. Đến nay, các thể loại thông tin mà con người có thể cảm nhận được đều đã xử lý ở dạng số. b. Nhu cầu chính xác hoá thông tin Thông tin cần được thu nhập chính xác là một nhu cầu đương nhiên của con người. Đối với các thông tin chữ - số cần phải đảm bảo thu nhận chính xác. Điều quan trọng cần quan tâm hơn là tính chính xác đối với các thông tin c. Xu hướng phát triển phần cứng và phần mềm hệ thống Trong những năm 1950 và 1960 những người thiết kế máy tính đã đi theo tư tưởng tập trung, một máy tính sẽ thiết kế để đủ thực hiện mọi nhiệm vụ của một cơ sở xử lý thông tin. Vì vậy người ta đã thiết kế và sản xuất các loại máy tính cỡ lớn Từ những năm 1970 khi các bộ vi xử lý ra đời những người thiết kế máy tính đã đưa ra các loại máy tính cá nhân gọi là PC với phần mềm hệ thống DOS. Các máy tính PC lúc này góp phần quyết định trong việc xã hội hoá công nghệ thông tin. Sau đó trong cuối thế kỷ 20, hãng Microsoft đã có công lớn trong việc hình thành sản phẩm nền hệ thống WINDOWS với các phiên bản 3.11 for Workgroup, NT. Đặc biệt WINDOWS NT đã có phiên bản chạy trên máy tính cỡ trung bình. Khoảng từ những năm 1980, người ta đã đưa ra ý tưởng hình thành hệ thống mạng máy tính. Đây là một ý tưởng có tính cách mạng trong công nghệ thông tin và đã làm thay đổi hướng phát triển. Đầu tiên người ta giải quyết mạng cục bộ (LAN) nhằm nối các máy nhỏ lại với nhau để giải quyết các bài toán lớn hơn Hệ mạng này làm cho máy tính PC có vai trò và vị trí cao hơn . Sau đó người ta đã tổ chức hệ thống thông tin toàn cầu (Internet) làm cho thông tin được xã hội hoá mạnh hơn và các máy tính PC càng phát huy khả năng cao hơn. d. Sự phát triển của kỹ thuật xử lý thông tin Tốc độ xử lý thông tin với các bộ xử lý (CPU) hiện nay đã tăng lên hàng nghìn lần so với 10 năm trước . e. Sự phát triển trong xây dựng các cơ sở dữ liệu Trước đây máy tính được thiết kế theo quan điểm tập trung (centralized data- base). Từ khi mạng máy tính ra đời người ta đã đưa ra quan niệm về hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán (dicentralized data base). Hệ CSDL phân tán vừa cho phép giải quyết tốt bài toán với khối lượng dữ liệu lớn, vừa tạo được khả năng tương thích giữa hệ thống thông tin với hệ thống quản lý vừa tạo điều kiện tốt cho quá trình xã hội hoá thông tin. f. Sự phát triển mạng thông tin và kỹ thuật truyền tin Quá trình phát triển mạng thông tin từ mạng cục bộ (LAN) tới các mạng diện rộng (WAN) bao gồm intranet, extranet, hay internet đã giới thiệu ở trên. Các xa lộ thông tin với đường truyền tốc độ cao được hình thành để nối các máy lại với nhau. g. Sự phát triển kỹ thuật thu nhận và cung cấp thông tin việc thu thập thông tin địa lý đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng. Đó là kỹ thuật đo đạc số với các máy toàn đạc điện tử tự động (electronic totalstation), máy định vị thu từ vệ tinh GPS (RTK GPS), máy chụp ảnh số (digital camera), máy đo sóng số (Digital echosounder) Điều cần quan tâm phát triển ở đây là kỹ thuật thu nhận các thông tin chữ- số. . 2.2 PHẦN CỨNG CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ Phần cứng (Hardware), là các bộ phận vật lý cụ thể của máy tính hay hệ thống máy tính như là màn hình, chuột, bàn phím, máy in, máy quyét, vỏ máy tinh, bộ nguồn, bộ vi xử lý CPU, bo mạch chủ, các loại dây nối, loa, ổ đĩa mềm, ổ đĩa cứng, ổ CDROM, ổ DVD, 2.2.1 Sơ đồ chức năng của máy tính điện tử Dựa trên chức năng và cách thức hoạt động của các bộ phận, phần cứng được chia thành 5 bộ phận: Bộ Vào, Bộ Nhớ,Bộ Làm tính, Bộ Điều khiển và Bộ Ra như sơ đồ sau: Cũng có thể phân chia các khối chi tiết hơn gồm: Vào, Ra, Thanh ghi, Logic và Số học, Điều khiển, RAM, ROM, Bộ nhớ lưu trữ ngoài như sơ đồ dưới đây. . Bộ vào (Input Unit): Bộ vào thực hiện nhiệm vụ nhập dữ liệu và chương trình vào máy tính. Bộ vào bao gồm các thiết bị có nhiệm vụ thu nhập dữ liệu hay mệnh lệnh từ ngoài vào máy. Ví dụ như bàn phím, chuột, máy quét... 2. Bộ ra (Output Unit): Bao gồm các thiết bị đưa thông tin, dữ liệu từ bên trong máy ra ngoài, trả lời, phát tín hiệu, hay thực thi lệnh ra bên ngoài. Ví dụ như màn hình, máy in, loa,... 3. Bộ nhớ trong (Internal Memory) còn gọi là bộ nhớ chính (Main memory): là thiết bị bên trong máy tính, nằm trên bo mạch chủ giữ nhiệm vụ trung gian chứa và cung cấp các mệnh lệnh cho CPU và nhớ dữ liệu từ các bộ phận như là BIOS. Nhớ các lệnh của phần mềm. Tiếp nhận dữ liệu từ kho lưu trữ, Bộ nhớ trong có 2 phần: RAM và ROM RAM (Random Access Memory) bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Bộ nhớ sơ cấp của máy tính, trong đó các chỉ lệnh chương trình và dữ liệu được lưu trữ sao cho bộ xử lý trung tâm (CPU) có thể truy cập trực tiếp vào chúng thông qua các BUS dữ liệu cao tốc của bộ xử lý đó. Để thực hiện các chỉ lệnh ở tốc độ cao, mạch xử lý của máy tính phải có khả năng thu nhận thông tin từ bộ nhớ một cách trực tiếp và nhanh chóng. Do đó, các bộ nhớ máy tính phải được thiết kế sao cho bộ xử lý có thể truy cập ngẫu nhiên vào các nội dung đó. RAM là một ma trận gồm các hàng và các cột, giao điểm hàng và cột là các ô nhớ có khả năng lưu nhớ các lệnh chương trình hay dữ liệu.Mỗi một giao điểm có một địa chỉ riêng gọi là địa chỉ ô nhớ. CPU truy cập vào từng vị trí nhớ một cách trực tiếp bằng cách xác định địa chỉ rồi cho hoạt động một mạch điện tử để dẫn đến địa chỉ đó. CPU có thể ghi và đọc dữ liệu trong RAM. Hầu hết các chương trình đều dành riêng một phần RAM để làm khu vực nhớ tạm thời các dữ liệu của cho người dùng. RAM bao gồm các mạch nhớ bán dẫn dễ thay đổi, nó không giữ lại được nội dung khi tắt điện máy tính. RAM thường được gọi là bộ nhớ đọc/ghi để phân biệt với bộ nhớ chỉ đọc (ROM) - một bộ phận khác của bộ nhớ sơ cấp trong máy tính. ROM (Read Only Memory) bộ nhớ chỉ đọc ra. Một phần của bộ lưu trữ sơ cấp trong máy tính, không bị mất nội dung khi tắt điện máy tính. ROM chứa các chương trình hệ thống cần thiết mà cả người sử dung lẫn máy tính đều không thể xoá. Vì bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) của máy tính là loại không cố định (mất thông tin khi tắt điện), cho nên bộ nhớ trong của máy là rỗng ở thời điểm bắt đầu mở máy, và máy tính không cần phải làm gì hơn ngoài việc đưa ra các lệnh khởi động máy. Các lệnh này được lưu trữ trong ROM. 4. Các thanh ghi (Registers) là thanh nhớ nhỏ thuộc bộ xử lý của máy tính. Thanh ghi có thể chứa lệnh máy, địa chỉ ô nhớ hoặc một dãy các bit Một thanh ghi phải có độ dài đủ ghi lệnh máy, máy tính có lệnh máy 32 bít thì thanh ghi phải dài 32 bít. Thanh ghi phải được đánh số và hoặc có tên cố định. Ví dụ thanh trạng thái, thanh tổng, 5. Bộ điều khiển (Control Unit). Theo mô hình kiến trúc máy tính của Von Neumann thì Bộ điều khiển là bộ phận điều khiển hoạt động của tất cả các bộ phận khác trong máy tính 6. Bộ số học và logic (Arithmetic and Logical Unit- ALU) là mạch kỹ thuật số thực hiện những phép tính logic và số học. ALU là bộ phận cơ bản của CPU máy tính. Trong một bộ vi xử lý đơn giản nhất cũng có ALU với mục đích giữ nhịp thời gian. 7. BUS: Đường chuyển dữ liệu giữa các thiết bị phần cứng. 8. BIOS (Basic Input Output System): Hệ thống xuất nhập cơ bản nhằm khởi động, kiểm tra, và cài đặt các mệnh lệnh cơ bản cho phần cứng và giao quyền điều khiển cho hệ điều hành 9. CPU (Central Processing Unit) bộ xử lý trung tâm điều khiển toàn bộ máy tính 10. Kho lưu trữ (Storage). Bộ nhớ ngoài lưu giữ, cung cấp, thu nhận dữ liệu. Bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn, tuy nhiên tốc độ truy nhập chậm hơn bộ nhớ trong. Bộ nhớ ngoài có thể là hệ thống đĩa từ, đĩa quang, thẻ nhớ, trống từ, băng từ 11. Chíp hỗ trợ: là các chíp nằm bên trong bo mạch chủ hay nằm trong các thiết bị ngoại vi của máy tính. Các con chip này giữ vai trò điều khiển thiết bị và liên lạc với hệ điều hành qua bộ điều vận hay qua firmware. 12. Các cổng vào/ra (I/O port) còn được gọi là địa chỉ Vào/Ra (I/O Address), là những gì cho phép các trình điều khiển phần mềm giao tiếp với các thiết bị phần cứng trên máy tính. 2.2.2 Thiết bị vào. Là các thiết bị đảm nhiệm việc nhận dữ liệu từ ngoài và đưa vào bên trong máy tính. Chúng rất đa dạng và phong phú. Giáo trình chỉ đề cập tới một số thiết bị vào thông dụng cho những người dùng nói chung. a) Bàn phím máy tính (Computer Keyboard) b) Chuột máy tính (Mouse) .. 2.2.5 Bộ xử lý trung tâm - CPU CPU viết tắt của chữ Central Processing Unit (tiếng Anh), tạm dịch là Bộ vi xử lí trung tâm. CPU có thể được xem như não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy vi tính. Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chương trình máy tính và dữ kiện. CPU có nhiều kiểu dáng khác nhau. Ở hình thức đơn giản nhất, CPU là một con chip với vài chục chân. Phức tạp hơn, CPU được ráp sẵn trong các bộ mạch với hàng trăm con chip khác. CPU là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được thiết lập trước. Nó là một mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor trên một bảng mạch nhỏ. Bộ xử lý trung tâm bao gồm Bộ điều khiển và Bộ làm tính. Bộ điều khiển (CU - Control Unit) là các vi xử lí có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lí, được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống. Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lí trong và ngoài CPU theo các khoảng thời gian không đổi. .Khoảng thời gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp.Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp - tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây - MHz. Thanh ghi là phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lưu dữ liệu và địa chỉ nhớ trong máy khi đang thực hiện tác vụ với. Chức năng cơ bản của máy tính là thực thi chương trình. Chương trình được thực thi gồm một dãy các chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) đảm nhận việc thực thi này. Quá trình thực thi chương trình gồm hai bước: CPU đọc chỉ thị từ bộ nhớ và thực thi chỉ thị đó. Việc thực thi chương Bộ làm tính (Arithmetic and Logical Unit ALU) là một mạch kỹ thuật số có chức năng thực hiện các phép toán logic và số học. ALU là một khối nền tảng của bộ xử lý trung tâm. Trong các CPU hiện đại và Bộ xử lý đồ họa (GPU) thường có những ALU cực mạnh. Một bộ phận riêng của máy tính cũng có thể có một số ALU. Tốc độ của máy tính. Tốc độ xử lý của máy tính phụ thuộc vào tốc độ của CPU, nhưng nó cũng phụ thuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay bo mạch đồ họa). Có nhiều công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU. Ví dụ công nghệ Core hay Nehalem. Tốc độ CPU có liên hệ với tần số đồng hồ làm việc của nó (tính bằng các đơn vị như MHz, GHz,...). Đối với các CPU cùng loại, tần số này càng cao thì tốc độ xử lý càng tăng. Đối với CPU khác loại, thì điều này chưa chắc đã đúng; ví dụ CPU Core 2 Duo có tốc độ 2,6 GHz có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn CPU có tốc độ 3,4 GHz một nhân. Tốc độ CPU còn phụ thuộc vào bộ nhớ đệm của nó, ví như Intel Core 2 Duo sử dụng chung cache L2 (shared cache) giúp cho tốc độ xử lý của hệ thống 2 nhân mới này nhanh hơn so với hệ thống 2 nhân thế hệ 1 (Intel Pentium D) với mỗi core từng cache L2 riêng biệt. (Bộ nhớ đệm dùng để lưu các lệnh hay dùng, giúp cho việc nhập dữ liệu xử lý nhanh hơn). Công nghệ sản xuất CPU mới nhất là 32nm. 2.2.6 Bo mạch chủ Bo mạch chủ của máy tính trong tiếng Anh là motherboard hay mainboard và thường được nhiều người gọi tắt là: mobo, main. Thuật ngữ Bo mạch chủ thường dùng nhiều nhất trong ngành công nghiệp máy tính nói chung như một từ dành riêng, mặc dù có rất nhiều thiết bị khác cũng có thể có bản mạch chính được gọi là "bo mạch chủ". Phần này giới thiệu chủ yếu về Bo mạch chủ trong các máy tính cá nhân. 2.2.8 Phân loại máy tính điện tử Có rất nhiều cách phân loại máy tính điện tử. Phần tiếp theo sẽ trình bày về hai cách phân loại thông dụng: Phân loại theo thế hệ và phân loại theo công năng. a. Phân loại theo thế hệ Cách phân loại này sử dụng yếu tố kỹ thuật cơ bản dùng thiết kế lên máy tính điện tử. Cụ thể máy tính điện tử được xếp vào 4 thế hệ như sau: + Thế hệ thứ nhất: Thế hệ bóng đèn chân không (Vacuum Tubes) Được phát triển từ năm 1946, máy tính có tên ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) là một trong những máy tính điện tử đầu tiên. Nó có kích thước bằng một căn phòng, chưa hơn 18.000 bóng đén điện tử chân không + Thế hệ thứ hai: Bóng bán dẫn ( Transitor) Vào năm 1958 máy tính UNIVAC được sản xuất bằng Transitors thay cho bóng chân không. Transitor ít nóng, nhỏ hơn nhiều, làm việc nhanh hơn và ôn định hơn rất nhiều so với bóng chân không. Một transitor thời đó có kích thước nhỏ hơn đồng tiền xu. Các máy tính ngày nay vẫn còn dùng công nghệ transitor những có hàng triệu transitors trên một con chip vi xử lý (microprocessor) với kích thược cũng chỉ nhỉnh hơn một đồng xu. Công suất của máy tính UNIVAC những năm 1958 đã lớn hơn nhiều so với máy tính thế hệ 1, chúng thực hiện hàng nghìn phép tính trong một giây. + Thế hệ thứ ba: Mạch tích hợp (Intergrated Circuits) Chip IC Vào năm 1964 máy tính IBM 360 Lần đầu tiên được thiết kế có sử dụng mạch tích hợp (IC) và có hệ điều hành đa mục đích. Mạch điện tử được gọi là mạch tích hợp bởi vì trên mỗi con chíp có nhiều transitor. Sự phát triển công nghệ IC đã tạo ra một bước ngoặt lớn về tốc độ và độ tin cậy. Hệ điều hành chung đa mục đích đã làm cho máy tính trở lên dễ lập trình và dễ dàng chuyển từ ứng dụng này sang ứng dụng khác. Trước thời điểm này, máy tính được cấu hình để chạy duy nhất một chương trình cho mỗi thời gian. Năm 1987 Microsoft viết Windows 1.0 cho máy PC và năm 1989 Intel sáng tạo chip xử lý 486. Kể từ khi Intel công bố chip vi xử lý Pentium vào năm 1993, đế chế Wintel (Windows/Intel) đã khởi đầu tốt đẹp và tiến triển cực nhanh. + Thế hệ thứ tư: Quang học và đa phương tiện Nhiều chuyên gia còn chưa khẳng định rõ chúng ta còn đang ở thế hệ ba hay đã sang thế hệ bốn vì rằng mạch tích hợp vẫn là linh kiện chính của những máy tính ngày nay . Một số chuyên gia cảm thấy rằng cuộc cách mạng máy vi tính đánh dấu khởi đầu máy tính thế hệ thứ tư, thế hệ có những ứng dụng mới được phát triển . Một trong những phát triển quan trọng là đa phương tiện (Multimedia) nghĩa là tích hợp cả tiếng nói, video và dữ liệu vào trong một máy vi tính. Apple’s HyperCard ra đời năm 1987 là ứng dụng đầu tiên tích hợp tiếng nói, video và dữ liệu. b) Phân loại máy tính theo công năng Theo cách này máy tính điện tử được chia làm 5 loại : Siêu máy tính, máy tính lớn, máy mini, máy tính cá nhân và máy tính xách tay. + Siêu máy tính (Super computer) + Máy tính lớn (Mainframes) + Máy tính mini (Minicomputer) + Máy tính cá nhân (Personal computers) + Máy tính xách tay (Notebook computers) 2.2.9 Xu thế công nghệ phần cứng máy tính a) Xu thế công nghệ tính toán ngày một nhanh hơn, nhỏ hơn, dễ sử dụng hơn với hàng loạt các ứng dụng và đặc biệt là rẻ hơn rất nhiều. b) Xu thế máy tính bảng lai, máy có ý thức,chỉ dẫn thông minh + Xuất hiện máy tính bảng lai netbook + Laptop sẽ sản xuất nhiều hơn + Máy tính có ý thức + Bảo mật tốt hơn + “Cá nhân hóa” CNTT + Bảng chỉ dẫn thông minh + Công nghệ tự động + Đám mây và ảo hóa lên ngôi + Smart TV trở thành sự thực 2.3 Phần mềm máy tính điện tử 2.3.1 Ngôn ngữ máy và nguyên lý làm việc tự động theo chương trình ngôn ngữ máy của máy tính điện tử a/ Ngôn ngữ máy Chương trình ngôn ngữ máy là một dãy các lệnh máy, khi thực hiện theo các lệnh trong dãy thì máy tính sẽ giải quyết một nhiệm vụ hay một chức năng cụ thể nào đó. Tập hợp các lệnh máy và các quy tắc viết thành chương trình, cách thức sử dụng các lệnh máy để giao tiếp và làm việc với máy tính gọi là ngôn ngữ máy (Machine Language). Đây là ngôn ngữ lập trình đầu tiên. b) Nguyên lý tự động theo chương trình ngôn ngữ máy Lệnh máy sẽ được thực hiện trong bộ xử lý trung tâm. Sau khi một chương trình ngôn ngữ máy được nạp vào trong bộ nhớ của máy tính. Khi được yêu cầu chạy chương trình đó CPU sẽ thực hiện chương trình đó theo quy trình như sau: 1. Tìm nạp lệnh (fetch): CPU tìm đến địa chỉ ô nhớ chứa lệnh, đọc một lệnh từ bộ nhớ về 2. Phân tích: Lệnh được CPU giải mã để xác định cần phải làm gì 3. Tìm nạp dữ liệu: Một lệnh có thế phải đọc dữ liệu từ bộ nhớ hoặc từ một mô đun vào/ra nào đó về 4. Xử lý dữ liệu: Thực hiện lệnh có thể yêu cầu thực hiện phép toán logic hoặc số học 5. Ghi dữ liệu: Kết quả có thể cần được ghi vào bộ nhớ hoặc mô đun vào/ra Quy trình này được thực hiện cho đến khi gặp và thực hiện lệnh kết thúc chương trình. 2.3.2 Phân loại ngôn ngữ lập trình. Căn cứ vào khả năng trừu tượng của ngôn ngữ so với phần cứng máy tính thì hiện có 4 thế hệ ngôn ngữ lập trình: Ngôn ngữ máy, hợp ngữ, ngôn ngữ bậc cao và ngôn ngữ thế hệ thứ 4. + Thế hệ 1: Ngôn ngữ máy Ngôn ngữ này viết trực tiếp bằng các lênh máy. Máy tính đọc trực tiếp và thực hiện được ngay. + Thế hệ 2: Ngôn ngữ ASSEMBLY Ngôn ngữ assembly (còn gọi là hợp ngữ) là một ngôn ngữ bậc thấp được dùng trong việc viết các chương trình máy tính. Ngôn ngữ assembly sử dụng các từ có tính gợi nhớ, các từ viết tắt để giúp ta dễ ghi nhớ các chỉ thị phức tạp và làm cho việc lập trình bằng assembly dễ dàng hơn . Mục đích của việc dùng các từ gợi nhớ là nhằm thay thế việc lập trình trực tiếp bằng ngôn ngữ máy được sử dụng trong các máy tính đầu tiên thường gặp nhiều lỗi và tốn thời gian + Ngôn ngữ thế hệ 3: Ngôn ngữ bậc cao(high level) Khái niệm ngôn ngữ lập trình bậc cao không có nghĩa là ngôn ngữ cao hơn ngôn ngữ bậc thấp mà theo nghiã có mức độ trừu tượng tri thức cao hơn ngôn ngữ máy. Khác với ngôn ngữ bậc thấp, ngôn ngữ bậc cao có một số công cụ phần mềm dùng để dịch chương trình sang ngôn ngữ máy và xử lý các thủ tục, các đối tượng cũng những các tệp vào/ra. Thông dịch (Interpreted) Ngôn ngữ thông dịch được đọc và thực hiện ngay không qua khâu biên dịch. Biên dịch (Compiled) Ngôn ngữ biên dịch được chuyển sang dạng thực hiện được trước khi chạy chương trình. Có 2 loại dịch: Sinh ra mã lệnh máy. Một số chương trình dịch dịch mã nguồn sang mã máy. Còn gọi là biên dịch thực sự. Sinh ra sự thể hiện trung gian (object file). Khi một ngôn ngữ được biên dịch sang một tệp dạng trung gian, sau đó được tối ưu và lưu lại để biên dịch tiếp không cần phải đọc lại tệp nguồn. Phiên dịch (Translated) Một ngôn ngữ có thể được phiên dịch sang một ngôn ngữ bậc thấp mà trình biên dịch sang ngôn ngữ máy đã rất thông dụng sẵn sàng. Ngôn ngữ C là một ngôn ngữ đích chung cho các trình phiên dịch loại này. + Ngôn ngữ thế hệ thứ tư - Ngôn ngữ phi thủ tục (non-procedural) Ngôn ngữ thế hệ thứ tư (xuất hiện những năm 1970 – 1990) viết tắt là 4GL là ngôn ngữ lập trình hoặc môi trường lập trình với mục đích đặc trưng chẳng hạn như để phát trình phần mềm ứng dụng kinh doanh. Sự trừu tượng của nó cao hơn ngôn ngữ thế hệ thứ 3 . Ngôn ngữ thứ 4 không bắt câu lệnh phải thể hiện thủ tục tính toán mà chỉ cần câu lệnh trừu tượng hơn ví SUM để tính tổng, MAX để tìm giá trị lớn nhất, Vì thế ngôn ngữ này còn gọi là ngôn ngữ phi thủ tục. 2.3.3 Phần mềm (software) a) Khái niệm phần mềm Phần mềm là một tập hợp những câu lệnh được viết bằng một hoặc nhiều ngôn ngữ lập trình theo một trật tự xác định nhằm tự động thực hiện một số nhiệm vụ hoặc chức năng hoặc giải quyết một bài toán nào đó. b) Phân loại phần mềm + Theo phương thức hoạt động phân thành : 1. Phần mềm hệ thống dùng để vận hành máy tính và các thiết bị phần cứng máy tính, ví dụ như các hệ điều hành máy tính Windows XP, Linux, Unix, các thư viện động của hệ điều hành, các trình điều khiển (driver), phần sụn (firmware) và BIOS. Đây là các loại phần mềm mà hệ điều hành liên lạc với chúng để điều khiển và quản lý các thiết bị phần cứng. Nó bao gồm các hệ điều hành, phần mềm điều vận thiết bị (device driver), các công cụ phân tích (diagnostic tool), trình phục vụ, hệ thống cửa sổ, các tiện ích Mục đích của phần mềm hệ thống là để giúp các lập trình viên ứng dụng không phải quan tâm đến các chi tiết của hệ thống máy tính phức tạp được sử dụng, đặc biệt là các tính năng bộ nhớ và các phần cứng khác chẳng hạn như máy in, bàn phím, thiết bị hiển thị,... 2. Phần mềm ứng dụng để người sử dụng có thể hoàn thành một hay nhiều công việc nào đó, ví dụ như các phần mềm văn phòng (Microsoft Office, Lotus 1-2-3, FoxPro), phần mềm doanh nghiệp, phần mềm quản lý nguồn nhân lực XETA, phần mềm giáo dục, cơ sở dữ liệu, phần mềm trò chơi, chương trình tiện ích, Phần mềm ứng dụng với nhiệm vụ thực hiện tin học hoá các quá trình quản lý truyền thống, không chỉ đơn thuần là việc lưu trữ hay xử lý thông tin. Việc xây dựng và khai thác phần mềm quản lý đòi hỏi sự am hiểu về chuyên môn quản lý tương ứng, thí dụ quản lý con người, quản lý kho hàng, quản lý lương,v.v... Bản thân phần mềm và các lập trình viên, nói chung, không sản xuất ra phần mềm quản lý được. Ngày nay, các phần mềm quản lý có xu hướng trực tuyến nhiều hơn nhờ công nghệ trên nền Internet phát triển mạnh hơn trước đây rất nhiều. 3. Các phần mềm phát triển dùng để phát triển các phần mềm khác như phần mềm chuyển dịch mã bao gồm trình biên dịch và trình thông dịch: các loại chương trình này sẽ đọc các câu lệnh từ mã nguồn được viết bởi các lập trình viên theo một ngôn ngữ lập trình và dịch nó sang dạng ngôn ngữ máy mà máy tính có thể hiểu đưọc. Các phần mềm lập trình và công cụ hỗ trợ lập trình (Computer Aided Software Engineering - CASE tools). Phần mềm lập trình thường cung cấp các công cụ hỗ trợ lập trình viên trong khi viết chương trình và phần mềm bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau. Các công cụ này bao gồm các trình soạn thảo, trình biên dịch, trình thông dịch, trình liên kết, trình tìm lỗi,v.v... Một môi trường phát triển tích hợp (IDE) kết hợp các công cụ này thành một gói phần mềm, và một lập trình viên có thể không cần gõ nhiều dòng lệnh để dịch, tìm lỗi, lần bước,... vì IDE thường có một giao diện người dùng đồ họa cao cấp (GUI). + Theo khả năng ứng dụng 1. Những phần mềm dùng chung (Common) hay còn gọi là phần mềm không phụ thuộc. Nó có thể được bán cho bất kỳ khách hàng nào trên thị trường tự do. Ví dụ: phần mềm về cơ sở dữ liệu như Oracle, đồ họa như Photoshop, Corel Draw, soạn thảo và xử lý văn bản, bảng tính,... Thông thường đây là những phần mềm có khả năng ứng dụng