Máy tính và Xã hội Tri thức

Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về các khía cạnh cơ bản của máy tính, bao gồm cấu trúc bên trong, cách thức hoạt động, phần mềm, và cách tương tác với các thiết bị kỹ thuật số khác. Nó cũng đề cập đến lịch sử phát triển của hệ điều hành và tầm quan trọng của phần mềm nguồn mở.

Chủ đề 1: Bên trong máy tính

Phần này tập trung vào các thành phần cốt lõi tạo nên một máy tính và cách chúng hoạt động cùng nhau.

1.1. Cổng Logic và Tính toán Nhị phân

Cổng logic là thành phần cơ bản của máy tính, thực hiện các phép tính nhị phân dựa trên hai giá trị 0 và 1.

Các cổng logic cơ bản bao gồm:

• AND: Đầu ra là 1 khi tất cả các đầu vào là 1.
• OR: Đầu ra là 1 khi có ít nhất một đầu vào là 1.
• NOT: Đảo ngược giá trị của đầu vào.
• XOR: Đầu ra là 1 khi hai đầu vào khác nhau.

Các cổng logic có thể được kết hợp để thực hiện các phép tính nhị phân phức tạp, chẳng hạn như phép cộng nhị phân 1 bit (hình 2) và phép cộng nhị phân hơn 1 bit sử dụng Full Adder (hình 3). Ví dụ minh họa cho các phép toán nhị phân cơ bản: "0 + 0 = 0", "0 + 1 = 1", "1 + 0 = 1", "1 + 1 = 10 (bằng 0, nhớ 1)".

1.2. Những bộ phận chính bên trong máy tính

Máy tính có nhiều loại (máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy tính bảng). Bên trong máy tính có các bộ phận chính:

• Bảng mạch chính (Mainboard): Kết nối tất cả các thành phần, đóng vai trò giao tiếp giữa CPU, RAM và các thiết bị ngoại vi.
• CPU (Central Processing Unit): "bộ xử lý trung tâm" và là "bộ não của máy tính", thực hiện các công việc tìm nạp lệnh, giải mã lệnh và thực thi lệnh. Tốc độ CPU được đo bằng Hz (ví dụ: "CPU có tốc độ hàng GHz").
• RAM (Random Access Memory): "bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên", lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình hoạt động của máy tính. Dữ liệu sẽ bị mất khi máy tính bị mất điện. Dung lượng RAM được đo bằng Byte (ví dụ: "1 GB = 2^30 Byte").
• ROM (Read Only Memory): "bộ nhớ chỉ đọc", lưu trữ các chương trình giúp khởi động và các chức năng cơ bản của máy tính.
• Thiết bị lưu trữ (Storage Device): Dùng để lưu trữ dữ liệu lâu dài (ví dụ: HDD, SSD, USB). Dung lượng lưu trữ có thể lên đến TB.

1.3. Hiệu năng của máy tính

Hiệu năng phụ thuộc vào thông số kỹ thuật của từng bộ phận và sự đồng bộ giữa chúng. Tốc độ CPU, số nhân (core), và dung lượng RAM là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu năng máy tính. "CPU có tốc độ hàng GHz" và "RAM có dung lượng GB" sẽ cho hiệu năng cao hơn.

Chủ đề 2: Khám phá thế giới thiết bị số thông minh

Phần này giới thiệu về các thiết bị kỹ thuật số và cách sử dụng chúng hiệu quả.

2.1. Hướng dẫn sử dụng thiết bị số

Các thiết bị kỹ thuật số ngày càng phổ biến và có nhiều chức năng hơn. Để sử dụng đúng cách, cần đọc kỹ và thực hiện đúng hướng dẫn sử dụng ngay từ bước lắp đặt, thiết lập ban đầu và tiếp tục trong quá trình sử dụng sau này.

Các loại hướng dẫn sử dụng thường có:

• Hướng dẫn an toàn (Safety)
• Lắp đặt/Thiết đặt (Setup)
• Vận hành (Operation)
• Bảo trì (Maintenance)
• Xử lý sự cố (Troubleshooting)
• Thông tin về nơi tìm sự trợ giúp và chi tiết liên hệ (Support)

2.2. Thông số kỹ thuật của thiết bị số

Các thiết bị kỹ thuật số đa dạng về chức năng và thông số. Các thông số kỹ thuật quan trọng bao gồm:

• Tốc độ CPU: được đo bằng GHz (ví dụ: "Điện thoại thông minh có CPU từ 1.8 GHz - 2.8 GHz").
• Dung lượng RAM: được đo bằng GB (ví dụ: "Máy tính có RAM từ 1 GB - 64 GB").
• Dung lượng lưu trữ: được đo bằng TB hoặc GB (ví dụ: "Máy tính có dung lượng lưu trữ hàng TB").

Ngoài ra, các thiết bị kỹ thuật số cũng có các thông số liên quan đến hình ảnh và hiển thị:

• Kích thước màn hình: Đo theo đường chéo (ví dụ: "Tivi có kích thước màn hình 32 inch").
• Độ phân giải hình ảnh: "Độ phân giải hình ảnh được tạo nên từ các điểm ảnh rất nhỏ gọi là pixel". "Một triệu điểm ảnh là một megapixel". Camera có độ phân giải lên đến "vài chục megapixel".

Chủ đề 3: Khái quát về Hệ điều hành (OS)

Phần này giải thích vai trò, chức năng và lịch sử phát triển của hệ điều hành.

3.1. Hệ điều hành: Vai trò và chức năng

Hệ điều hành (OS) là "tập các chương trình điều khiển và xử lý tạo giao diện trung gian giữa các thiết bị của hệ thống với phần mềm ứng dụng, đồng thời quản lí các thiết bị của hệ thống, phân phối tài nguyên và điều khiển các quá trình xử lý trong hệ thống".

Chức năng cơ bản của hệ điều hành:

• Quản lí tệp: Tổ chức và lưu trữ các tệp, cung cấp các công cụ để tìm kiếm và truy cập tệp, chia sẻ và bảo vệ tệp.
• Quản lí, khai thác các thiết bị của hệ thống: Nhận biết và điều phối các thiết bị ngoại vi (USB, HDMI, Bluetooth...).
• Quản lí tiến trình: Điều phối các tiến trình để làm việc nhịp nhàng, tối ưu hóa hiệu suất.
• Cung cấp phương thức giao tiếp với người dùng: bằng "giao diện đồ họa hay dùng tiếng nói".
• Bảo vệ hệ thống: Đảm bảo an toàn cho hệ thống và thông tin, hạn chế ảnh hưởng của các sai lầm.

3.2. Sơ lược lịch sử phát triển của hệ điều hành

• Thế hệ thứ nhất (không có hệ điều hành): Máy tính thực hiện các chương trình bằng cách nối dây trên các bảng cắm.
• Thế hệ thứ hai: Sử dụng chương trình điều khiển trung ương. Máy tính cá nhân bắt đầu có hệ điều hành.
• Thế hệ thứ ba: Máy tính thực hiện nhiều chương trình cùng lúc. "Ví dụ, trong khi một chương trình đang sử dụng CPU thì chương trình thứ hai có thể sử dụng máy in để in kết quả ra".
• Thế hệ thứ tư: Phát triển máy tính cá nhân và siêu máy tính, với nhiều loại hệ điều hành.

3.3. Một số hệ điều hành tiêu biểu

• Hệ điều hành cho máy tính cá nhân:
  • MS DOS: Giao diện văn bản, quản lí tệp.
  • Windows: Phiên bản đầu tiên có giao diện đồ họa (Windows 1.0) xuất hiện năm 1985. "Windows là một trong những hệ điều hành máy tính cá nhân có cấu hình mạnh, hai loại OS được sử dụng chủ yếu". Các phiên bản phổ biến bao gồm Windows 95/98/NT.
  • macOS: Dành cho máy tính của Apple.
  • GNU/Linux: Nguồn mở, miễn phí và có thể tùy chỉnh. Các phiên bản nổi bật bao gồm Linux 1.0 (1994), 2.0 (1996), 5.0 (2019). "LINUX lần đầu tiên xuất hiện trong danh sách Top 500 siêu máy tính nhanh nhất năm 1998".
• Hệ điều hành Android: Nguồn mở, dựa trên Linux, dành cho thiết bị di động (điện thoại thông minh, máy tính bảng, ô tô, tivi). Các phiên bản nổi bật bao gồm Android 1.0 (2008), Android 10 (2019), Android 13 (2022).

Chủ đề 4: Thực hành với các thiết bị số

Phần này hướng dẫn cách kết nối và tùy chỉnh các thành phần máy tính và thiết bị số.

4.1. Lắp ráp các bộ phận của máy tính

Cần chuẩn bị các bộ phận cần thiết: "thân máy tính, màn hình, bàn phím, chuột".

Các cổng kết nối phổ biến:

• USB: Kết nối các thiết bị ngoại vi (chuột, bàn phím, điện thoại...).
• VGA: Kết nối màn hình, máy chiếu (thường có màu xanh lam).
• HDMI: Kết nối màn hình, máy chiếu.
• Cổng tròn 3.5 mm: Kết nối loa, tai nghe, micro.

Các bước lắp ráp bao gồm: Đặt vị trí thiết bị, Kết nối màn hình với thân máy tính, Kết nối chuột, bàn phím với thân máy tính, Kết nối các dây nguồn, Kiểm tra kết quả.

4.2. Kết nối máy tính với các thiết bị số thông minh

• Kết nối máy in: Sử dụng cổng USB hoặc không dây. Các bước cài đặt máy in trên Windows (Control Panel) hoặc macOS (System Preferences).
• Kết nối điện thoại thông minh: Qua USB (sử dụng cáp USB để kết nối và sao chép dữ liệu). Qua Bluetooth (bật Bluetooth trên điện thoại và máy tính, sau đó tìm kiếm và ghép đôi thiết bị).

4.3. Cá nhân hóa máy tính

Người dùng có thể tùy chỉnh máy tính theo sở thích hoặc nhu cầu cá nhân. Các tùy chỉnh phổ biến: "Lựa chọn ảnh nền, chỉnh độ sáng, độ phân giải cho màn hình", "Thay đổi kích thước, màu sắc, lựa chọn nút nhấn chính của chuột", "Chỉnh sửa thời gian cho đồng hồ về đúng thời gian hiện tại". Hệ điều hành cung cấp các công cụ tùy chỉnh (ví dụ: "Control Panel" trên Windows, "System Preferences" trên macOS).

Chủ đề 5: Phần mềm ứng dụng và dịch vụ phần mềm

Phần này phân loại các loại phần mềm và nhấn mạnh vai trò của phần mềm nguồn mở.

5.1. Một số loại phần mềm

Các loại phần mềm ứng dụng được phân loại theo nhiều góc độ:

• Phần mềm thương mại và phần mềm miễn phí:
  • Phần mềm thương mại: Người dùng phải trả tiền để sử dụng (ví dụ: OS, phần mềm ứng dụng).
  • Phần mềm miễn phí: Cung cấp miễn phí, có chất lượng cao (ví dụ: "phần mềm nguồn mở Codeblocks, Dev C++ cho hệ thống lập trình C++, Python, Java...").
• Phần mềm nguồn mở và phần mềm đóng:
  • Phần mềm nguồn mở: Mã nguồn được công khai, người dùng có thể tự do "khai thác, nghiên cứu, sửa đổi và chia sẻ phần mềm". "GPL (General Public License) là giấy phép phần mềm phổ biến nhất trong lĩnh vực phần mềm tự do nguồn mở". "FOSS (Free Open Source Software)" là thuật ngữ tương tự.
  • Phần mềm đóng: Mã nguồn không được công khai, thường được cung cấp dưới dạng các mô-đun biên dịch.
• Phần mềm khai thác trực tuyến (online) và phần mềm cài trên máy tính cá nhân:
  • Phần mềm khai thác trực tuyến: Được sử dụng qua trình duyệt web, có thể miễn phí hoặc trả tiền (ví dụ: Google Maps, Google Docs, Google Translate, Google Meet). "Các phần mềm khai thác trực tuyến đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống ngày nay".
  • Phần mềm cài trên máy tính cá nhân: Cài đặt trực tiếp trên máy tính.

5.2. Thực hành với phần mềm khai thác trực tuyến tiêu biểu

Ví dụ về các phần mềm trực tuyến của Google:

• Google Docs: Soạn thảo văn bản, hỗ trợ nhập liệu bằng giọng nói.
• Google Sheets: Tạo bảng tính.
• Google Slides: Thiết kế trình chiếu.

Lợi ích của phần mềm nguồn mở: Giúp người dùng "dễ dàng cải tiến, nâng cấp khi giải quyết vấn đề của mình".