Tóm tắt kiến thức chương 3 - Hệ thống thông tin quản lý NEU

3.1. PHẦN CỨNG MÁY TÍNH VÀ CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG MÁY TÍNH

3.1.1. Khái niệm phần cứng máy tính

Phần cứng máy tính (computer hardware) được hiểu là toàn bộ các thiết bị vật lý, hữu hình (có thể chạm vào được) cấu thành nên một hệ thống máy tính. Ví dụ cụ thể là bộ xử lý trung tâm (CPU), màn hình, máy in, bàn phím, hay ổ đĩa cứng.

Mặc dù máy tính có rất nhiều loại hình đa dạng (từ máy tính xách tay nhỏ gọn đến các siêu máy tính khổng lồ), tất cả chúng đều có chung một cấu trúc logic cơ bản. Cấu trúc này bao gồm 6 thành phần: Bộ vào (Input), Bộ ra (Output), Bộ nhớ (Memory), Bộ làm tính (ALU), Bộ điều khiển (CU) và Bộ nhớ ngoài (External Memory hay Storage). Hai thành phần là Bộ điều khiển (CU) và Bộ làm tính (ALU) kết hợp lại để tạo thành bộ phận quan trọng nhất là Bộ xử lý trung tâm (CPU).

Mối quan hệ giữa các thành phần này được thể hiện qua các dòng dữ liệu (luồng thông tin chính) và các dòng tín hiệu điều khiển (chỉ thị, mệnh lệnh).

Bảng tóm tắt 6 thành phần logic cơ bản của máy tính (dựa trên Hình 3-1)

3.1.2. Bộ vào/ra

Bộ vào (Input)

Đây là các thiết bị thực hiện chức năng thu thập và nhập dữ liệu thô vào hệ thống máy tính. Các hình thức nhập liệu rất đa dạng:

+ Nhập liệu thủ công: Đây là hình thức cơ bản nhất. Đối với các nhà quản lý, thiết bị nhập liệu thủ công phổ biến và chủ yếu nhất là bàn phím (keyboard) để nhập văn bản, số liệu.

+ Nhập liệu bán tự động (Thiết bị đầu cuối): Các thiết bị này được thiết kế chuyên dụng cho chức năng vào/ra và thường không có bộ xử lý riêng (không tự tính toán được).
- POS (Point-of-Sale): Hệ thống tại điểm bán hàng (như quầy thu ngân siêu thị). Thường bao gồm một máy đọc mã vạch (Bar Code Reader) để quét sản phẩm. Ưu điểm vượt trội so với nhập thủ công là thu thập dữ liệu nhanh hơn và chính xác hơn (tránh gõ nhầm mã, nhầm giá). Ứng dụng: thanh toán, theo dõi kho hàng, quản lý giờ làm việc.
- ATM (Automated Teller Machine): Máy giao dịch ngân hàng tự động. Cho phép khách hàng nhập dữ liệu (mã PIN, số tiền) để thực hiện các giao dịch như rút tiền, chuyển tiền, kiểm tra số dư mà không cần con người can thiệp.

+ Công nghệ nhận dạng (Quét tài liệu gốc): Cho phép chuyển đổi tài liệu vật lý thành dữ liệu số mà không cần gõ lại.
- MICR (Magnetic Ink Character Recognition): Công nghệ nhận dạng ký tự bằng mực từ. Các ký tự được in bằng một loại mực đặc biệt (mực từ) và chỉ có thể đọc bằng máy đọc MICR chuyên dụng. Do chi phí đầu đọc và mực rất tốn kém, cộng với độ an toàn cao, công nghệ này chủ yếu được sử dụng trong ngành ngân hàng để đọc và xử lý séc (check) với tốc độ rất cao.
- OCR (Optical Character Recognition): Công nghệ nhận dạng ký tự quang học. "Đọc" các ký tự, văn bản thông thường trên giấy và chuyển chúng thành tệp điện tử (file text) trên máy tính. Lợi ích rất lớn: số hóa tài liệu thay vì gõ lại; cho phép tìm kiếm điện tử (theo từ khóa) trong các tài liệu đã quét; cho phép chỉnh sửa, soạn thảo lại tài liệu; tiết kiệm không gian lưu trữ vật lý.

+ Ổ đĩa: Khi dữ liệu được "đọc" từ các thiết bị nhớ ngoài như đĩa CD, DVD, hay ổ đĩa flash (USB) vào bộ nhớ chính của máy tính, thì các ổ đĩa này đang thực hiện chức năng của một bộ vào.

Bộ ra (Output)

Đây là các thiết bị thực hiện chức năng đưa thông tin đã được xử lý (thành quả) ra môi trường bên ngoài cho người dùng. Các thiết bị ra cũng rất đa dạng:

+ Màn hình (Screen/Monitor): Thiết bị ra trực quan phổ biến nhất. Ưu điểm lớn của màn hình đối với nhà quản lý là khả năng "quản trị ngược" (drill-down). Cụ thể, từ một báo cáo tổng hợp (ví dụ: tổng doanh thu theo khu vực), nhà quản lý có thể nhấp chuột vào một "siêu liên kết" (hyperlink) để xem ngay lập tức một báo cáo chi tiết hơn (ví dụ: doanh thu chi tiết theo từng cửa hàng trong khu vực đó) để lý giải các điểm bất thường.

+ Máy in (Printer): Tạo ra bản sao cứng (hard copy) của thông tin, chủ yếu là các báo cáo in ra giấy.
- Máy in tuần tự (Serial Printer): Thường là máy in kim (Dot Matrix). In từng ký tự một, tốc độ tương đối chậm (5-25 trang/phút). Thường dùng cho máy vi tính cá nhân hoặc in hóa đơn nhiều liên.
- Máy in dòng (Line Printer): In trọn vẹn một dòng tại mỗi thời điểm. Tốc độ rất cao (lên tới 2000 dòng/phút). Được sử dụng tại các trung tâm dữ liệu hoặc môi trường công nghiệp, tài chính cần in liên tục lượng lớn văn bản (như sao kê tài khoản).
- Máy in trang (Page Printer): Thường là máy in laser. In toàn bộ một trang hoàn chỉnh tại mỗi thời điểm. Tốc độ cực cao (lên tới 1440 trang/phút). Dùng khi cần in số lượng rất lớn (hàng triệu bản) trong thời gian ngắn.

+ Vi phim máy tính (COM - Computer Output Microfilm): Một phương tiện đầu ra chuyên dụng, ghi dữ liệu từ bộ nhớ trực tiếp lên vi phim (phim ảnh thu nhỏ) với tốc độ rất cao. Đây là giải pháp lưu trữ văn bản, tài liệu lâu dài. Lợi ích: giảm mạnh nhu cầu tiêu thụ giấy, giảm chi phí lưu trữ và phân phối thông tin, tiết kiệm không gian lưu trữ vật lý.

3.1.3. Bộ nhớ

Thành phần này còn được gọi là Bộ nhớ chính (Primary Storage) hay RAM. Đây là thành phần trung tâm, là "phòng chờ" của mọi hoạt động trong máy tính. Mọi luồng dữ liệu đều phải đi qua bộ nhớ chính: dữ liệu từ bộ vào được đưa vào bộ nhớ chính; dữ liệu ra bộ ra được lấy từ bộ nhớ chính; dữ liệu tính toán được ALU lấy từ bộ nhớ chính và trả kết quả về bộ nhớ chính; dữ liệu lưu trữ được đọc từ bộ nhớ ngoài vào bộ nhớ chính và ghi từ bộ nhớ chính ra bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ chính cũng chứa các chỉ thị chương trình để cung cấp cho Bộ điều khiển (CU).

Bộ nhớ được tổ chức thành các ô (cell). Mỗi ô có một số hiệu nhận diện duy nhất, gọi là địa chỉ (address). Địa chỉ của ô nhớ là cố định, không bao giờ thay đổi.

Nội dung (dữ liệu) bên trong các ô nhớ lại liên tục thay đổi trong quá trình máy tính hoạt động. Có hai thao tác cơ bản:

+ Đọc vào (Write - Ghi dữ liệu): Khi dữ liệu mới được "đọc vào" (ghi) một ô nhớ (ví dụ, từ bộ vào hoặc kết quả từ ALU), máy tính sẽ xóa bỏ hoàn toàn dữ liệu cũ đang có trong ô nhớ đó và thay bằng dữ liệu mới. Đây là một quá trình mang tính hủy diệt (destructive).

+ Đọc từ (Read - Đọc dữ liệu): Khi dữ liệu được "đọc từ" một ô nhớ (ví dụ, để đưa ra máy in hoặc cho ALU tính toán), nội dung của ô nhớ đó vẫn được giữ nguyên, không thay đổi. Đây là một quá trình không mang tính hủy diệt (non-destructive).

Dung lượng của mỗi ô nhớ là cố định: Byte (thường đủ chứa 1 ký tự) hoặc Word (chứa được 2 hay nhiều ký tự, tùy thuộc vào kiến trúc máy tính).

3.1.4. Bộ làm tính

Bộ làm tính (ALU - Arithmetic/Logical Unit) được thiết kế để thực hiện hai nhóm chức năng chính: các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic (so sánh, ví dụ: A > B? A = B?).

Cơ chế hoạt động của ALU là một chu trình chặt chẽ với Bộ nhớ chính: 
1. Dữ liệu cần cho tính toán sẽ được đọc từ Bộ nhớ chính vào các thanh ghi (bộ nhớ tạm) bên trong ALU. 
2. ALU thực hiện phép toán (theo chỉ thị của Bộ điều khiển). 
3. Kết quả sau khi xử lý sẽ được lưu tạm thời ngược trở lại vào Bộ nhớ chính để chờ các bước xử lý tiếp theo hoặc đưa ra bộ ra.

3.1.5. Các tệp tin (Bộ nhớ ngoài)

Việc sử dụng các thiết bị nhớ ngoài (External Storage) để lưu giữ tệp tin (files) là bắt buộc vì hai lý do chính:

1. Dung lượng hạn chế: Bộ nhớ chính (RAM) có dung lượng tương đối nhỏ, không đủ chỗ để chứa cùng lúc dữ liệu cho tất cả các ứng dụng và toàn bộ dữ liệu người dùng.

2. Tính chất tạm thời (volatile): Dữ liệu trong bộ nhớ chính sẽ bị xóa sạch khi máy tính tắt hoặc mất điện.

Vì vậy, người ta dùng bộ nhớ ngoài (ví dụ: ổ băng từ, ổ đĩa từ, đĩa flash, ổ CD/DVD) để lưu trữ lâu dài một lượng lớn dữ liệu với chi phí rẻ hơn. Điểm hạn chế cố hữu của bộ nhớ ngoài là tốc độ ghi và đọc dữ liệu tương đối chậm so với tốc độ xử lý của CPU và bộ nhớ chính.

⚠️ Lưu ý sinh viên hay nhầm lẫn: Phân biệt Bộ nhớ (Memory) và Bộ nhớ ngoài (Storage)

Rất nhiều sinh viên nhầm lẫn giữa hai khái niệm này. Hãy hình dung:

+ Bộ nhớ (Memory / Bộ nhớ chính / RAM): Giống như mặt bàn làm việc của bạn. Bạn chỉ có thể làm việc với những giấy tờ, công cụ đang được đặt trên mặt bàn. Nó nhanh để truy cập, nhưng không gian có hạn. Khi bạn làm việc xong (tắt máy), mặt bàn được dọn sạch.

+ Bộ nhớ ngoài (Storage / Bộ nhớ phụ / Ổ cứng, USB): Giống như cái tủ đựng hồ sơ của bạn. Đây là nơi bạn cất giữ tất cả tài liệu của mình (kể cả những cái chưa dùng đến) một cách lâu dài. Nó có không gian lớn, an toàn (không mất khi bạn rời đi), nhưng mỗi khi cần dùng, bạn phải mất công lấy hồ sơ từ tủ ra (đọc) đặt lên bàn làm việc, và khi xong việc phải cất hồ sơ vào tủ (ghi).

Về nguyên tắc, có hai cách chính để tổ chức và truy cập tệp tin trên bộ nhớ ngoài:

1. Truy cập tuần tự (Sequential Access Files)

+ Cách thức: Tất cả các bản ghi (record) của tệp được lưu trữ liên tục, theo một trật tự đã được quy định (ví dụ, sắp xếp theo mã nhân viên). Để tìm một bản ghi cụ thể, hệ thống phải truy cập vào tệp, rà soát từ bản ghi đầu tiên, đọc lần lượt từng bản ghi một cho tới khi gặp bản ghi cần tìm.
+ Hạn chế: Rất tốn thời gian, đặc biệt khi bản ghi cần tìm nằm ở cuối tệp.
+ Ứng dụng: Do chậm, người ta hiếm khi dùng tệp tuần tự để tìm kiếm bản ghi đơn lẻ. Nó chỉ phù hợp cho xử lý theo lô (batch processing). Ví dụ, xử lý bảng lương cuối tháng, nơi hệ thống cần đọc tất cả bản ghi của nhân viên để tính lương cho cả lô, lúc này việc đọc tuần tự là hiệu quả.
+ Thiết bị: Thường được lưu trên các băng từ (magnetic tape). Băng từ rất kinh tế (rẻ) để lưu trữ một lượng dữ liệu khổng lồ, nhưng truy cập rất chậm.

2. Truy cập trực tiếp (Direct Access Files)

+ Cách thức: Tệp sẽ được lưu trữ trên thiết bị nhớ truy cập trực tiếp (DASD - Direct Access Storage Device), ví dụ như ổ đĩa từ (ổ cứng), ổ đĩa flash. Tệp vật lý được chia thành các ô, mỗi ô có một địa chỉ. Máy tính có thể lưu mỗi bản ghi trong một địa chỉ tệp xác định và sau đó có thể truy cập ngay lập tức đến bản ghi đó thông qua địa chỉ mà không cần biết bản ghi nằm ở vị trí nào, không cần rà soát từ đầu.
+ Ưu điểm: Tốc độ truy cập một bản ghi cụ thể rất nhanh.
+ Ứng dụng: Bắt buộc phải dùng cho các xử lý trực tuyến (online processing), nơi người dùng đòi hỏi phản hồi ngay lập tức. Ví dụ: nhân viên hàng không tra cứu vé, nhân viên siêu thị kiểm tra hàng tồn, người dùng rút tiền ATM, người truy cập trang Web. Họ không thể chờ đợi thời gian dài để tải và đọc dữ liệu từ băng từ.
+ Xu thế: Các tổ chức ngày càng tăng cường sử dụng tệp truy cập trực tiếp do nhu cầu xử lý trực tuyến, chi phí trên mỗi byte lưu trữ của DASD ngày càng giảm, và yêu cầu về tốc độ xử lý thông tin trong môi trường cạnh tranh ngày nay.

3.1.6. Bộ điều khiển

Bộ điều khiển (CU - Control Unit) là thành phần cung cấp khả năng kiểm soát toàn diện, giúp máy tính phối hợp nhịp nhàng và tận dụng được tốc độ của các thành phần khác. Nó hoạt động như một "viên nhạc trưởng" chỉ huy dàn nhạc.

Hoạt động của bộ điều khiển được điều tiết bởi một danh sách các chỉ thị, gọi là chương trình (program). Chương trình này cũng được lưu trong bộ nhớ của máy tính (giống như dữ liệu). Bộ điều khiển thực hiện một chu trình lặp đi lặp lại:

1. Fetch (Nhận lệnh): Một chỉ thị được chuyển từ Bộ nhớ vào Bộ điều khiển.
2. Decode (Giải mã): Bộ điều khiển dịch (giải mã) chỉ thị đó để hiểu xem nó yêu cầu làm gì (ví dụ: cộng hai số, hay đọc dữ liệu từ bộ vào...).
3. Execute (Thực thi): Bộ điều khiển gửi các tín hiệu điều khiển tới các bộ phận liên quan (ví dụ: ra lệnh cho ALU thực hiện phép cộng, hoặc ra lệnh cho bộ nhớ đọc dữ liệu...) để thực hiện chỉ thị đó.

3.2. CÁC LOẠI HÌNH HỆ THỐNG MÁY TÍNH

Các hệ thống máy tính rất đa dạng. Việc phân loại thường dựa trên các tiêu chí như chi phí, mục đích sử dụng, và đặc biệt là khả năng xử lý. Khả năng xử lý thường được đo bằng MFLOPS (Million of Floating Operations Per Second), tức là "số triệu phép toán dấu phẩy động trên một giây", một thước đo tốc độ tính toán khoa học. Dựa trên mức độ tăng dần của giá cả và khả năng xử lý, có thể phân loại như sau:

Bảng 3-1. Phân loại chi tiết các hệ thống máy tính

3.2.1. Máy vi tính

Còn gọi là Máy tính cá nhân (PC - Personal Computer). Đây là loại máy phổ biến nhất, được thiết kế chủ yếu cho người dùng cá nhân. Chúng có nhiều hình dạng (form factor):

+ Desktop: Máy tính để bàn, hiệu năng tốt, giá cả phải chăng.
+ Notebook (Laptop): Máy tính xách tay, có tính di động cao.
+ Handheld/Palmtop: Các thiết bị cầm tay (như điện thoại thông minh, PDA cũ).
+ Tablet PC: Máy tính bảng, cải tiến từ Notebook, cho phép người dùng dùng bút điện tử để ghi trực tiếp lên một bảng điện tử (màn hình cảm ứng).

Trong các tổ chức, máy vi tính được sử dụng như một thiết bị đầu cuối (client) để nhân viên (đặc biệt là các nhà quản lý) kết nối vào mạng cục bộ (LAN), truy cập dữ liệu và các ứng dụng trên máy chủ. Nó cũng là điểm truy cập chính vào mạng Internet và mạng thông tin toàn cầu (WWW).

3.2.2. Máy tính cỡ vừa

Đây là loại máy tính nằm ở "phân khúc giữa", mạnh hơn máy vi tính nhưng lại kém hơn máy tính lớn. Chúng không còn được thiết kế cho 1 người dùng, mà để phục vụ cho nhiều người dùng cùng một lúc trong một phòng ban, một chi nhánh, hoặc một doanh nghiệp cỡ vừa.

Vai trò phổ biến nhất của máy tính cỡ vừa là làm máy chủ (server) trong các ứng dụng theo mô hình client/server. Chúng đóng vai trò là máy chủ dịch vụ Web, máy chủ tệp tin (file server), hoặc máy chủ cơ sở dữ liệu (database server) cho một nhóm các máy vi tính (client) truy cập vào.

3.2.3. Máy tính lớn (Mainframe)

Hệ thống máy tính cỡ lớn (mainframes) là "trái tim" của các hệ thống tính toán trong các tổ chức lớn, đặc biệt là các tổ chức Chính phủ, ngân hàng, bảo hiểm, hàng không. Chúng có giá rất đắt và năng lực xử lý mạnh mẽ.

Điểm mạnh cốt lõi của máy tính lớn là khả năng thực hiện nhiều ứng dụng đa dạng cùng một lúc một cách ổn định và tin cậy (hoạt động 24/7). Chúng có thể đồng thời xử lý hàng ngàn giao dịch trực tuyến (online) từ người dùng, trong khi vẫn thực hiện các tác vụ xử lý theo lô (batch) nặng nề (như tổng kết cuối ngày). Trong tương lai, vai trò của máy tính lớn vẫn rất quan trọng, đặc biệt là để duy trì các Kho dữ liệu (Data Warehouse) khổng lồ và làm máy chủ Web cho các hệ thống mạng toàn cầu của tổ chức.

3.2.4. Siêu máy tính (Supercomputer)

Đây là loại máy tính đắt nhất và mạnh nhất, với năng lực xử lý vượt trội (trên 10.000 MFLOPS). Siêu máy tính được thiết kế chuyên biệt để xử lý các vấn đề "number-crunching" – tức là các bài toán tính toán số liệu cực kỳ phức tạp và khổng lồ theo nhu cầu của các nhà khoa học.

Chúng không dùng cho các ứng dụng nghiệp vụ thông thường (như quản lý nhân sự hay kế toán) mà chủ yếu được sử dụng trong các phòng thí nghiệm và nghiên cứu của Chính phủ, các trường đại học lớn để giải quyết các vấn đề như: dự báo thời tiết, mô phỏng các vụ nổ hạt nhân, nghiên cứu thiên văn học, giải mã gen...

3.3. Các yếu tố cần đánh giá khi mua sắm phần cứng

Khi một tổ chức (ví dụ, dưới góc độ nhà quản lý) lựa chọn mua sắm phần cứng cho một ứng dụng nghiệp vụ mới, việc lựa chọn không đơn thuần chỉ dựa trên tiêu chí "nhanh nhất" và "rẻ nhất". Cần phải đánh giá toàn diện trên nhiều tiêu chí khác nhau:

+ Năng lực làm việc: Đánh giá các thông số kỹ thuật cốt lõi như tốc độ xử lý (CPU), dung lượng bộ nhớ (RAM), dung lượng lưu trữ (ổ cứng) và khả năng xử lý tổng thể của hệ thống. Liệu nó có đủ mạnh để chạy ứng dụng mong muốn?

+ Chi phí: Không chỉ xem xét chi phí mua hoặc thuê ban đầu, mà còn phải tính toán tổng chi phí sở hữu (TCO), bao gồm cả chi phí vận hành (tiền điện, nhân sự) và chi phí bảo hành, bảo trì trong suốt vòng đời sản phẩm.

+ Tính tin cậy: Đánh giá mức độ rủi ro khi hệ thống gặp sự cố. Hệ thống có hay bị hỏng vặt không? Nó có các chức năng tự kiểm soát và cảnh báo lỗi để ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng hay không? (Điều này rất quan trọng với máy chủ, mainframe).

+ Tính tương thích: Xem xét khả năng tương thích của phần cứng mới với phần cứng và phần mềm hiện có của tổ chức. Liệu nó có hoạt động tốt với máy in cũ? Phần mềm kế toán cũ có chạy được trên hệ thống mới không? Điều này giúp tránh việc bị "khóa" vào một nhà cung cấp (vendor lock-in).

+ Công nghệ: Đánh giá xem công nghệ được sử dụng là mới hay cũ. Công nghệ này đã được thử nghiệm và chứng minh là ổn định hay vẫn đang trong quá trình thử nghiệm? Mua công nghệ quá mới có thể rủi ro, nhưng công nghệ quá cũ sẽ nhanh chóng lạc hậu.

+ Tính thân thiện đối với môi trường làm việc: Xem xét các yếu tố liên quan đến con người. Phần cứng có an toàn không (cháy nổ, điện giật)? Có dễ sử dụng và thuận tiện cho người dùng cuối không? (ví dụ: màn hình có hại mắt, bàn phím có dễ gõ...).

+ Khả năng kết nối: Đánh giá khả năng và mức độ dễ dàng khi kết nối phần cứng này với các mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN) hiện có của tổ chức, vốn có thể đang sử dụng nhiều công nghệ mạng và băng thông khác nhau.

+ Quy mô (Scalability): Đây là yếu tố rất quan trọng. Nó đánh giá khả năng "phát triển" hay "mở rộng" của hệ thống. Liệu hệ thống có thể dễ dàng nâng cấp (thêm RAM, thêm CPU, thêm ổ cứng) để đáp ứng nhu cầu xử lý khi số lượng người dùng, số giao dịch tăng lên trong tương lai hay không?

+ Phần mềm: Xem xét tính sẵn có của các phần mềm hệ thống (hệ điều hành) và các phần mềm ứng dụng tương thích với phần cứng đó. Một hệ thống phần cứng rất mạnh nhưng có ít phần mềm hỗ trợ cũng trở nên vô dụng.

+ Khả năng hỗ trợ: Đánh giá chất lượng dịch vụ hỗ trợ và duy trì hệ thống từ nhà cung cấp. Khi hệ thống gặp sự cố, nhà cung cấp có hỗ trợ nhanh không? Họ có cung cấp dịch vụ bảo trì định kỳ không?