1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Nhập môn kiến trúc máy tính

108 36 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nhập môn kiến trúc máy tính
Trường học Trường Đại học Công nghệ TP.HCM
Chuyên ngành Nhập môn kiến trúc máy tính
Thể loại Bài giảng
Năm xuất bản 2023
Thành phố TP. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 108
Dung lượng 4,36 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • 1.1.1 H nh phân (9)
  • 1.1.2 H th p phân (9)
  • 1.1.3 H bát phân và th p l c phân (10)
  • 2.1.1 Phép c ng, tr (15)
  • 2.1.2 Phép nhân, chia (16)
  • 2.3 CÁC MÃ KHÁC (18)
    • 3.1.1 i s Boole và các c ng logic (20)
    • 3.1.2 Quy trình ch t o (21)
    • 3.1.3 Bi u th c logic (22)
    • 3.2.1 Gi n Karnaugh (0)
    • 3.2.2 Quine McCluskey (26)
    • 4.1.1 M ch c ng/tr (31)
    • 4.1.2 M ch nhân (33)
    • 4.2.1 M ch so sánh (35)
    • 4.2.2 M ch h p/gi i h p (0)
  • 4.3 ALU (ARITHMETIC LOGIC UNIT) (37)
    • 5.1.1 B x lý lu n lý s h c - ALU (40)
    • 5.1.2 B u khi n - CU (0)
    • 5.1.3 Thanh ghi - Register (40)
    • 5.1.4 L ch s (41)
    • 5.2.1 Phân lo i bus (43)
    • 5.2.2 Mô hình t ng quát (44)
    • 5.3.1 Các c m chính (0)
  • 7.1 DRIVER (61)
    • 7.1.1 Parallel port (61)
    • 7.1.2 PCIe (63)
  • 7.2 BIOS (66)
    • 7.2.1 Khái ni m (66)
    • 7.2.2 Ch c và ho t ng c a BIOS (0)
    • 7.2.3 C p nh t BIOS (69)
    • 7.2.4 H n ch c a BIOS (69)
  • 7.3 UEFI (70)
    • 7.3.1 Khái ni m (70)
    • 7.3.2 L ch s phát tri n (70)
    • 7.3.3 So sánh UEFI v i BIOS (70)
    • 7.4.1 Gi i thi u (71)
    • 7.4.2 Nhi m v c a h u hành (71)
    • 7.4.3 Phân lo i (72)
    • 7.4.4 Thành ph n c a h u hành (76)
    • 8.1.1 B nh m c p (81)
    • 8.1.2 Static RAM (82)
    • 8.1.3 B nh m c p 1 (83)
    • 8.1.4 B nh m c p 2 và c p 3 (85)
    • 9.2.1 o hóa h u hành (93)
    • 9.2.2 o hóa ng d ng (95)
    • 9.2.3 o hóa m ng (95)
    • 9.2.4 o hóa tr (0)
    • 9.3.1 o hóa b x lý x86 (98)
    • 9.3.2 o hóa b x lý ARM (98)
    • 9.3.3 o hóa b x lý RISC-V (99)
    • 9.4.1 VirtualBox (100)
    • 9.4.2 VMware Workstation (101)
    • 9.4.3 VMware ESXi (102)
    • 9.4.4 KVM (102)
    • 9.4.5 Xen (103)
    • 9.4.6 QEMU (104)

Nội dung

H nh phân

H th p phân

H bát phân và th p l c phân

8 ho o (o chính là octal 16 h (h chính là hexadecimal)

M s th nh phân có th bi di d d ch t Trong d ch s là 2 0 , 2 1 , 2 2 ph quá trái Sau d ch s là 2 -1 , 2 -2 , 2 -3 t trái qua ph

Cách chuyển số nhị phân dạng thập phân sang hệ số bát phân và hệ thập phân (phân nguyên) bao gồm 3 hoặc 4 bit được thực hiện từ trái sang phải Sau đó, số thập phân sẽ được chuyển đổi từ trái sang phải qua phép chia Ví dụ:

1.4 S ÂM bi di s âm trong máy tính ta s d giá tr bù 2 B k m s nh phân nào có th tìm giá tr bù 2 c nó

Nh v ta có 01112 chính là bù 2 c 10012 bi , n ta l bù 2 c 01112 thì k qu l tr v giá tr 10012 Có th nói, c s 01112 và 10012 chính là bù 2 c nhau

Trong c s bù 2 này nh sau:

- là c s có giá tr tuy b nhau nh khác d

- N s nào có giá tr MSB = 1 thì là s âm, n MSB = 0 là s d

- Giá tr tuy tính theo s d

Tr l ví d trên ta tính chính là ±7 v 01112 = +7, 10012 = -7

1.5 KHO NG GIÁ TR BI U DI N bit c 1

Câu 1: Nêu và khuy i c d ch t và d ch

Câu 2: Th hi các chuy sau trên s nh phân không d : a 59 ?b ?o ?h b 90 ?b ?o ?h c 10101b ?d ?h ?o d 11111b ?d ?h ?o

2.1 CÁC PHÉP TOÁN TRÊN NH PHÂN

Phép c ng, tr

Phép nhân, chia

CÁC MÃ KHÁC

i s Boole và các c ng logic

Quy trình ch t o

Bi u th c logic

- Quine McCluskey pháp này d trên các tiên c s th hi vi bi

Bảng Karnaugh là công cụ hữu ích trong việc rút gọn biểu thức logic, giúp tối ưu hóa các mạch điện Nó cho phép người dùng dễ dàng nhận diện các nhóm ô liền kề để đơn giản hóa các biểu thức phức tạp Sử dụng bảng Karnaugh, người thiết kế có thể nhanh chóng tìm ra các giải pháp hiệu quả hơn cho các bài toán logic.

Hình 3.7 là gi h 2 bi , 3 bi và 4 bi

Hình 3.8 là ví d rút g bi th qua gi Karnaugh

Hình 3.8 minh họa cách khoanh và rút gọn giá trị trong biểu đồ Karnaugh Thay vì sử dụng hình ảnh như trên, chúng ta có thể ghi chú cho giá trị Karnaugh Mỗi ô trên biểu đồ Karnaugh tương ứng với một số, trong đó số này được xác định theo hàng ngang và hàng dọc như thể hiện trong hình 3.9.

Hình 3.9: Con s t trên gi Karnaugh 4 bi

Nh v thay vì v gi ta có th vi ra m bi th t Ví d trình bày hình 3.10

Hình 3.10: Cách vi bi th và gi Karnaugh t ình 3.11)

Hình 3.11: Gi Karnaugh có tín hi

Nh trên hình 3.11 có 3 ô mang giá tr ô á tr 1 cho nên ta s ch giá tr cho ô bi th rút g gi nh hay s ô là l nh Do ta s có 1 ô giá tr 1, 2 ô á tr 0

Ph pháp s d cho các l trình viên mu th hi trên máy tính Do máy tính không có kh n v hình và khoanh nh

Ph pháp này th hi nh sau Ví d ta có bi th logic sau:

- 1: ta s các giá tr ra nh phân

- 2: tìm nh c s khác nhau 1 bit V trí khác d b d -

- 3: ti t tìm 2 nh c khác nhau 1 bit

- 4: l b ra bi th cu cùng

V bi th rút g là Y = AC + AB

Câu 6: Khoanh và ra bi th logic

Câu 7: V gi Karnaugh, khoanh và ra bi th logic

Câu 8: V gi Karnaugh, khoanh và ra bi th logic

Câu 9: V gi Karnaugh, khoanh và ra bi th logic

Câu 11: Rút g s d ph pháp Quine McCluskey

4.1 M CH TÍNH TOÁN S H C thi k m m s gi , có s input t 2-6, c tr : dùng gi Karnaugh)

Ph sau s i chi ti v cách thi các m s c b

Trong m c /tr có thành ph c b nh là m Full Adder/Subtractor và

FA và v hình 4.1 FA có 3 ngõ vào, là m c 3 s 1 bit HA có 2 ngõ vào, là m c 2 s 1 bit K qu c 2 m c trên là S, nh là Cout

Hoàn toàn t t cho cách thi k Full Subtractor và Half Subtractor t thành m c 4-bit, 1 HA và 3 FA s ghép n ti theo hình 4.2

M này có t tiên (hàng v ) s d HA vì ch có nh , các t sau ph i s d FA vì có nh

Ta có 2 s 3-bit A và B nhân nhau, khi ghi chi ti ta s có bi th nh sau

Nh nhân th ch c t t c AND và FA, HA Ta có th v hình m nhân nh hình 4.3

Hình 4.3: M nhân 3 bit Hoàn toàn t t khi ta mu thi k các m nhân có s bit l h

Quine McCluskey

Ph pháp s d cho các l trình viên mu th hi trên máy tính Do máy tính không có kh n v hình và khoanh nh

Ph pháp này th hi nh sau Ví d ta có bi th logic sau:

- 1: ta s các giá tr ra nh phân

- 2: tìm nh c s khác nhau 1 bit V trí khác d b d -

- 3: ti t tìm 2 nh c khác nhau 1 bit

- 4: l b ra bi th cu cùng

V bi th rút g là Y = AC + AB

Câu 6: Khoanh và ra bi th logic

Câu 7: V gi Karnaugh, khoanh và ra bi th logic

Câu 8: V gi Karnaugh, khoanh và ra bi th logic

Câu 9: V gi Karnaugh, khoanh và ra bi th logic

Câu 11: Rút g s d ph pháp Quine McCluskey

4.1 M CH TÍNH TOÁN S H C thi k m m s gi , có s input t 2-6, c tr : dùng gi Karnaugh)

Ph sau s i chi ti v cách thi các m s c b

M ch c ng/tr

Trong m c /tr có thành ph c b nh là m Full Adder/Subtractor và

FA và v hình 4.1 FA có 3 ngõ vào, là m c 3 s 1 bit HA có 2 ngõ vào, là m c 2 s 1 bit K qu c 2 m c trên là S, nh là Cout

Hoàn toàn t t cho cách thi k Full Subtractor và Half Subtractor t thành m c 4-bit, 1 HA và 3 FA s ghép n ti theo hình 4.2

M này có t tiên (hàng v ) s d HA vì ch có nh , các t sau ph i s d FA vì có nh

M ch nhân

Ta có 2 s 3-bit A và B nhân nhau, khi ghi chi ti ta s có bi th nh sau

Nh nhân th ch c t t c AND và FA, HA Ta có th v hình m nhân nh hình 4.3

Hình 4.3: M nhân 3 bit Hoàn toàn t t khi ta mu thi k các m nhân có s bit l h

M ch so sánh

ALU (ARITHMETIC LOGIC UNIT)

B x lý lu n lý s h c - ALU

là thành ph quan tr nh trong CPU Nó quy s m th s c CPU Vi th hi l c CPU ch y s th thi b b ALU Các ch n ch y c b ALU:

B i khi ch gi m thi l ra t trong b nh l ra cho b ALU và các kh i ph c khác

5.1.3 Thanh ghi - Register ùng ác giá tr (d li ho ch vào CPU x lý ho ch các k qu do CPU tr v

Có r nhi lo thanh ghi khác nhau trong CPU nh thanh ghi l , thanh ghi d li , thanh ghi a n ng ) ó g h tr CPU trong quá trình tính toán thì l trình viên i

- -Boost cho Core i7 920XM (hình 5.3)

Hình 5.3: Cách ho c Intel Core i

5.2 GIAO TI P GI A CPU VÀ NGO I VI

Hình 5.5 miêu t cách CPU ra tín hi ch lên bus ch Tín hi này thông qua chipset b nh t B nh , sau khi có ch t bus ch , s tr v d li cho CPU

T , ta có th nh th :

- SS (Stack Segment) là thanh ghi o thanh ghi 8 bit là AH và AL

AH (8 bit) AL (8 bit) BH (8 bit) BL (8 bit)

CH (8 bit) CL (8 bit) DH (8 bit) DL (8 bit)

- Thanh ghi AX (Accumulator Register -

- Thanh ghi BX (Base Register -

- Thanh ghi CX (Count register -

- Thanh ghi DX (Data Register -

- - AF): Dùng cho các phép toán BCD (Binary Coded

5.4 CÁCH MÃ HÓA L NH C A 8088/ 8086 lý hình 4.10

Hình 5.10: Mã g nh và mã máy c l MOV

000 [BX] + [SI] [BX] + [SI] + d8 [BX] + [SI] + d16 AL AX

001 [BX] + [DI] [BX] + [DI] + d8 [BX] + [SI] + d16 CL CX

010 [BP + [SI] [BP + [SI] + d8 [BP + [SI] + d16 DL DX

011 [BP + [DI] [BP + [DI] + d8 [BP + [DI] + d8 BL BX

100 [SI} [SI] + d8 [SI] + d16 AH SP

101 [DI] [DI] + d8 [DI] + d16 CH BP

111 [BX] [BX] + d8 [BX] + d16 BH DI

Mov AL, [SI] thanh ghi AL

Câu 1: Trong CPU, thành ph nào quan tr nh ? T sao?

Câu 2: Công ngh siêu phân lu là gì? Gi thích chi ti ?

Câu 3: Công ngh Turbo Boost là gì? Gi thích chi ti ?

Câu 5: Phân lo các thanh ghi trong vi x lý 8088/8086?

Core, i Series, Celeron và Xeon

Thanh ghi - Register

ùng ác giá tr (d li ho ch vào CPU x lý ho ch các k qu do CPU tr v

Có r nhi lo thanh ghi khác nhau trong CPU nh thanh ghi l , thanh ghi d li , thanh ghi a n ng ) ó g h tr CPU trong quá trình tính toán thì l trình viên i

L ch s

- -Boost cho Core i7 920XM (hình 5.3)

Hình 5.3: Cách ho c Intel Core i

5.2 GIAO TI P GI A CPU VÀ NGO I VI

Phân lo i bus

Hình 5.5 miêu t cách CPU ra tín hi ch lên bus ch Tín hi này thông qua chipset b nh t B nh , sau khi có ch t bus ch , s tr v d li cho CPU

Mô hình t ng quát

T , ta có th nh th :

- SS (Stack Segment) là thanh ghi o thanh ghi 8 bit là AH và AL

AH (8 bit) AL (8 bit) BH (8 bit) BL (8 bit)

CH (8 bit) CL (8 bit) DH (8 bit) DL (8 bit)

- Thanh ghi AX (Accumulator Register -

- Thanh ghi BX (Base Register -

- Thanh ghi CX (Count register -

- Thanh ghi DX (Data Register -

- - AF): Dùng cho các phép toán BCD (Binary Coded

5.4 CÁCH MÃ HÓA L NH C A 8088/ 8086 lý hình 4.10

Hình 5.10: Mã g nh và mã máy c l MOV

000 [BX] + [SI] [BX] + [SI] + d8 [BX] + [SI] + d16 AL AX

001 [BX] + [DI] [BX] + [DI] + d8 [BX] + [SI] + d16 CL CX

010 [BP + [SI] [BP + [SI] + d8 [BP + [SI] + d16 DL DX

011 [BP + [DI] [BP + [DI] + d8 [BP + [DI] + d8 BL BX

100 [SI} [SI] + d8 [SI] + d16 AH SP

101 [DI] [DI] + d8 [DI] + d16 CH BP

111 [BX] [BX] + d8 [BX] + d16 BH DI

Mov AL, [SI] thanh ghi AL

Câu 1: Trong CPU, thành ph nào quan tr nh ? T sao?

Câu 2: Công ngh siêu phân lu là gì? Gi thích chi ti ?

Câu 3: Công ngh Turbo Boost là gì? Gi thích chi ti ?

Câu 5: Phân lo các thanh ghi trong vi x lý 8088/8086?

Core, i Series, Celeron và Xeon

DRIVER

Parallel port

PCIe

Hình 7.2: x4, x8 và x16 Ngoài ra, còn có

Hình 7.5: PCIe 2.0 PCI Express 3.0 (PCIe 3.0)

So sánh PCIe và PCI

BIOS

Khái ni m

C p nh t BIOS

H n ch c a BIOS

UEFI

Khái ni m

So sánh UEFI v i BIOS

Gi i thi u

Nhi m v c a h u hành

Phân lo i

7.4.3.1 H u hành dành cho máy tính

Hình 7.15: iPhone 13, iPhone 13 Pro, iPhone 13 Pro Ma

Thành ph n c a h u hành

B nh m c p

Static RAM

B nh m c p 1

B nh m c p 2 và c p 3

o hóa h u hành

o hóa ng d ng

o hóa m ng

Hình 9.8: ESXi trong các trung

Hình 9.10: OS azon, IBM, Rackspace Cloud, time)

MIPS, ARMv7, ARMv8, PowerPC, Sparc, Alpha, OpenRISC và RISC-V

o hóa b x lý x86

o hóa b x lý ARM

o hóa b x lý RISC-V

VirtualBox

VMware Workstation

VMware ESXi

Hình 9.8: ESXi trong các trung

KVM

Xen

Hình 9.10: OS azon, IBM, Rackspace Cloud, time).

QEMU

MIPS, ARMv7, ARMv8, PowerPC, Sparc, Alpha, OpenRISC và RISC-V

Ngày đăng: 28/07/2023, 17:58

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 3.7 là gi  h  2 bi , 3 bi  và 4 bi . - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 3.7 là gi h 2 bi , 3 bi và 4 bi (Trang 24)
Hình 3.9: Con s  t  trên gi  Karnaugh 4 bi - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 3.9 Con s t trên gi Karnaugh 4 bi (Trang 25)
Hình 4.2: M  c  4 bit - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 4.2 M c 4 bit (Trang 33)
Hình 4.3: M  nhân 3 bit  Hoàn toàn t  t  khi ta mu  thi  k  các m  nhân có s  bit l  h - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 4.3 M nhân 3 bit Hoàn toàn t t khi ta mu thi k các m nhân có s bit l h (Trang 34)
Hình 4.5: M  so sánh 4 bit - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 4.5 M so sánh 4 bit (Trang 36)
Hình 5.8: S    kh 8088/8086 - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 5.8 S kh 8088/8086 (Trang 45)
Hình 5.9: Thanh ghi c - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 5.9 Thanh ghi c (Trang 48)
Hình 5.10: Mã g  nh  và mã máy c  l  MOV - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 5.10 Mã g nh và mã máy c l MOV (Trang 49)
Hình 6.5:  Raspberry Pi 3  AArch64 - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 6.5 Raspberry Pi 3 AArch64 (Trang 59)
Hình 7.6 PCIe 3.0 - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 7.6 PCIe 3.0 (Trang 65)
Hình 7.5: PCIe 2.0  PCI Express 3.0 (PCIe 3.0) - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 7.5 PCIe 2.0 PCI Express 3.0 (PCIe 3.0) (Trang 65)
Hình 9.7: VMware Workstation - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 9.7 VMware Workstation (Trang 101)
Hình 9.8:  ESXi - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 9.8 ESXi (Trang 102)
Hình 9.10:   OS - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 9.10 OS (Trang 104)
Hình 9.11: QEMU - Nhập môn kiến trúc máy tính
Hình 9.11 QEMU (Trang 105)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w