Câu hỏi mở đầu trang 21

Đề bài: Trong chương trình tin học ở các lớp dưới, em đã biết cấu trúc chung của máy tính bao gồm: bộ xử lí trung tâm, bộ nhớ trong, bộ nhớ ngoài, các thiết bị vào – ra. Tuy nhiên, hầu hết các em mới chỉ nhìn thấy các thiết bị bên ngoài như màn hình, bàn phím, chuột, máy chiếu, bộ nhớ ngoài (đĩa cứng rời hay thẻ nhớ USB). Em có biết cụ thể trong máy tính có những bộ phận nào không?

Lời giải:

Bên trong máy tính (theo sơ đồ Hình 4.1 SGK) có các bộ phận chính:

• Bộ xử lí trung tâm (CPU): thực hiện các phép tính và điều khiển hoạt động của máy tính.
• Bộ nhớ trong: gồm RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) và ROM (bộ nhớ chỉ đọc).
• Bộ nhớ ngoài: đĩa cứng (HDD), đĩa thể rắn (SSD), đĩa quang,…
• Bảng mạch chính (mainboard): nơi gắn tất cả các thiết bị bên trong máy.
• Các bảng mạch mở rộng: cắm thêm vào mainboard để tăng thêm cổng kết nối, thiết bị.
• Các cổng kết nối để kết nối với thiết bị vào – ra bên ngoài.

1. Các thiết bị bên trong máy tính

Hoạt động 1 trang 21

Đề bài: Dưới đây là một số thiết bị bên trong máy tính (Hình 4.2), em có biết chúng là các thiết bị gì không?

Lời giải:

Dựa vào Hình 4.2 SGK, các thiết bị được xác định như sau:

Câu hỏi củng cố mục 1 trang 23

Đề bài:

1. Có thể đo tốc độ của CPU bằng số phép tính thực hiện trong một giây không?

Lời giải:

Có thể, nhưng cách này ít được dùng.

Giải thích:

• Theo SGK trang 22: mỗi phép tính được thực hiện trong một số xung đồng hồ. Vì vậy, số phép tính thực hiện trong 1 giây phụ thuộc vào tần số xung nhịp của CPU.
• Tuy nhiên, mỗi loại phép tính (cộng, nhân, chia,…) lại cần số xung khác nhau, nên khó có một con số chính xác cho “số phép tính/giây”.
• Vì vậy, người ta thường dùng tần số đồng hồ xung (đơn vị GHz – tỉ xung/giây) để đánh giá tốc độ CPU cho đơn giản.

2. Giá tiền của mỗi thiết bị nhớ có phải là một thông số đo chất lượng không?

Lời giải:

Không phải. Giá tiền không phải là thông số đo chất lượng của thiết bị nhớ.

Giải thích:

• Chất lượng của thiết bị nhớ được đo bằng hai thông số kĩ thuật:
  • Dung lượng nhớ (MB, GB, TB).
  • Thời gian truy cập trung bình (thời gian ghi/đọc dữ liệu).
• Giá tiền chỉ phản ánh chất lượng một cách gián tiếp: thiết bị có dung lượng lớn, truy cập nhanh thường đắt hơn, nhưng còn phụ thuộc vào thương hiệu, thị trường,…
• Vì vậy giá tiền không phải là thông số kĩ thuật để đo chất lượng.

2. Mạch lôgic và vai trò của mạch lôgic

Hoạt động 2 trang 26

Đề bài: Bảng cộng trong Hình 4.8 cho thấy việc cộng hai số 1 bit có thể cho kết quả là một số 2 bit nếu phép cộng có nhớ. Khi cộng hai số nhiều bit, thì số nhớ được cộng tiếp vào hàng bên trái.

Em hãy cho biết z và t là kết quả của phép toán lôgic nào của x và y?

Lời giải:

So sánh với Bảng 4.1 (SGK trang 24):

a) Xét cột z (số nhớ):

Giá trị của z tương ứng với các cặp (x, y): 0, 0, 0, 1 – trùng với kết quả của phép AND (x ∧ y).

→ $z = x \land y$ (phép AND – nhân lôgic).

b) Xét cột t (kết quả):

Giá trị của t tương ứng với các cặp (x, y): 0, 1, 1, 0 – trùng với kết quả của phép XOR (x ⊕ y).

→ $t = x \oplus y$ (phép XOR – hoặc loại trừ).

Kết luận:

• $z = x \land y$ (AND)
• $t = x \oplus y$ (XOR)

Câu hỏi củng cố mục 2 trang 26

Đề bài:

1. Thế nào là một mạch lôgic?

Lời giải:

• Mạch lôgic (hay mạch số) là các mạch điện hoặc điện tử có đầu vào và đầu ra thể hiện các giá trị lôgic (0 và 1).
• Mạch lôgic thực hiện các phép biến đổi lôgic.
• Các mạch thực hiện các phép toán lôgic cơ bản như AND, OR, NOT, XOR được gọi là cổng lôgic (logic gate).
• Mọi mạch lôgic đều có thể xây dựng từ các cổng AND, OR, NOT.

2. Nêu tầm quan trọng của mạch lôgic.

Lời giải:

Mạch lôgic rất quan trọng vì:

• Tất cả các thiết bị số (bao gồm máy tính điện tử, điện thoại,…) đều được chế tạo từ các mạch lôgic.
• Không có mạch lôgic thì không có thiết bị số, không có máy tính điện tử.
• CPU – thành phần quan trọng nhất của máy tính – là một mạch điện tử được xây dựng từ các mạch lôgic để xử lí dữ liệu nhị phân.

Luyện tập

Luyện tập trang 26

Đề bài:

1. Trong các thiết bị của máy tính, thiết bị nào có ảnh hưởng đến tốc độ xử lí của máy tính? Tại sao?

Lời giải:

Các thiết bị có ảnh hưởng đến tốc độ xử lí của máy tính:

a) Bộ xử lí trung tâm (CPU):

• Là thiết bị quyết định chính đến tốc độ xử lí, vì CPU thực hiện tất cả các phép tính.
• Tốc độ CPU được đo bằng tần số xung nhịp (GHz). Tần số càng cao → tốc độ càng nhanh.
• Số lõi (core) của CPU cũng ảnh hưởng: CPU đa lõi cho phép thực hiện song song nhiều công việc → nhanh hơn.

b) Bộ nhớ trong (RAM):

• Dung lượng RAM lớn → máy tính chạy được nhiều chương trình cùng lúc mà không bị chậm.
• Thời gian truy cập của RAM nhỏ → CPU đọc/ghi dữ liệu nhanh hơn → hiệu suất tổng thể tăng.

c) Bộ nhớ ngoài:

• Ổ SSD truy cập nhanh hơn nhiều so với ổ HDD (đĩa cứng từ) → thời gian khởi động máy và mở chương trình nhanh hơn.

2. Thực hiện những phép cộng các số nhị phân nhiều chữ số sau đây rồi chuyển các số sang hệ thập phân. Ví dụ 111 + 110 = 1101, chuyển thành 7 + 6 = 13.

a) 1010 + 101

Lời giải:

Đặt phép cộng theo cột (viết dóng phải):

$$ \begin{array}{r} 1010 \\ + \phantom{0}101 \\ \hline 1111 \end{array} $$

Cách tính từng cột (từ phải sang trái):

• Cột 1 (đơn vị): $0 + 1 = 1$
• Cột 2: $1 + 0 = 1$
• Cột 3: $0 + 1 = 1$
• Cột 4: $1 + 0 = 1$

Kết quả: $1010 + 101 = 1111$

Chuyển sang hệ thập phân:

• $1010_2 = 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 0 \times 2^0 = 8 + 2 = 10$
• $101_2 = 1 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 4 + 1 = 5$
• $1111_2 = 1 \times 2^3 + 1 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 8 + 4 + 2 + 1 = 15$

→ Kiểm tra: $10 + 5 = 15$ ✓

b) 1001 + 1011

Lời giải:

Đặt phép cộng theo cột:

$$ \begin{array}{r} 1001 \\ + 1011 \\ \hline 10100 \end{array} $$

Cách tính từng cột (từ phải sang trái):

• Cột 1: $1 + 1 = 10$ → viết 0, nhớ 1.
• Cột 2: $0 + 1 + 1_{\text{(nhớ)}} = 10$ → viết 0, nhớ 1.
• Cột 3: $0 + 0 + 1_{\text{(nhớ)}} = 1$ → viết 1.
• Cột 4: $1 + 1 = 10$ → viết 10.

Kết quả: $1001 + 1011 = 10100$

Chuyển sang hệ thập phân:

• $1001_2 = 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 8 + 1 = 9$
• $1011_2 = 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 8 + 2 + 1 = 11$
• $10100_2 = 1 \times 2^4 + 0 \times 2^3 + 1 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 0 \times 2^0 = 16 + 4 = 20$

→ Kiểm tra: $9 + 11 = 20$ ✓

Vận dụng

Vận dụng trang 26

Đề bài: Có một chỉ số đo hiệu quả của máy tính là flops (floating operation per second). Hãy tìm hiểu flops là gì và tại sao lại ít dùng với máy tính cá nhân.

Lời giải:

a) Flops là gì?

• FLOPS (viết tắt của Floating Point Operations Per Second) là số phép tính dấu phẩy động (phép tính với số thực) mà máy tính thực hiện được trong một giây.
• Đây là một chỉ số đo hiệu năng tính toán của máy tính.
• Các đơn vị lớn hơn thường dùng:
  • MegaFLOPS ($10^6$ flops)
  • GigaFLOPS ($10^9$ flops)
  • TeraFLOPS ($10^{12}$ flops)
  • PetaFLOPS ($10^{15}$ flops) – dùng cho siêu máy tính.

b) Vì sao ít dùng với máy tính cá nhân?

• Máy tính cá nhân chủ yếu dùng cho các công việc đơn giản như soạn thảo văn bản, duyệt web, xem phim, chơi game,… – ít khi cần tính toán số thực phức tạp ở mức độ cao.
• Với máy tính cá nhân, người dùng thường quan tâm đến các thông số dễ hiểu hơn như: tốc độ CPU (GHz), dung lượng RAM, dung lượng ổ cứng.
• FLOPS chủ yếu được dùng để đánh giá siêu máy tính, máy chủ khoa học – nơi cần thực hiện các bài toán khoa học, mô phỏng vật lí, khí tượng,… đòi hỏi hàng tỉ phép tính số thực mỗi giây.

Thầy Phạm Thành Danh

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Tin Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Tin học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 8+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Thuận Hóa