Mục tiêu môn họcTìm hiểu chức năng và hoạt động của các thành phần cơ bản trong hệ thống máy tính bao gồm Bộ xử lý processor, bộ nhớ memory, vào / ra input/output.. Tôi không sở hữu máy
Trang 1Kiến trúc máy tính
Chương I – a: Tổng quan về môn học
Trang 2Về môn học
Dành cho những sinh viên yêu thích môn học, thích điểm cao và không thích nhìn lưng giảng viên
Yêu cầu: Có kiến thức về lập trình cơ bản C/C+ + hoặc Java
Trang 3Mục tiêu môn học
Tìm hiểu chức năng và hoạt động của các thành phần cơ bản trong hệ thống máy tính bao gồm Bộ xử lý (processor), bộ nhớ (memory), vào / ra (input/output)
Bắt buộc phải hiểu : sự thực thi (performance)
Giao diện phần cứng / phần mềm
Có thể viết chương trình bằng hợp ngữ
Trang 4Những vấn đề trọng tâm
Hợp ngữ MIPS
Mức logic số
Thiết kế bộ xử lý
Kỹ thuật đường ống
Vào / ra và bộ nhớ
Bộ nhớ đệm cache
Bộ nhớ ảo
Cấu trúc song song
Tại sao lại dùng MIPS? Tôi không sở hữu máy tính MIPS…
Tại sao lại dùng MIPS? Tôi không sở hữu máy tính MIPS…
MIPS đơn giản, x86 thì không
MIPS đơn giản, x86 thì không
Trang 5Bài học bắt đầu từ các
câu hỏi
Máy tính được xây dựng (built) như thế nào?
Logic -> circuits -> datapath
Máy tính được điều kiển như thế nào?
Instructions -> microachitecture -> ISA ->
assembly
Tại sao tôi phải quan tâm đến cái này? Tôi có
đi thiết kế máy tính
đâu…
Tại sao tôi phải quan tâm đến cái này? Tôi có
đi thiết kế máy tính
đâu…
Kiến trúc là bản chất của
sự thực thi
Kiến trúc là bản chất của
sự thực thi
Trang 6Nội dung chương 1
tính
– Tìm hiểu bên trong máy tính
– Tìm hiểu bên trong bộ vi xử lý
– Tải và thực thi tập lệnh
Trang 7Kiến trúc máy tính là gì?
Tại sao phải quan tâm?
Phân loại như thế nào?
Trang 8Lịch sử phát triển của máy tính
Cơ
• Blaise Pascal (1642)
• 1642 - 1945
Cơ
• Blaise Pascal (1642)
• 1642 - 1945
ENIAC (1946) 18.000 bóng đèn
1500 rơle
30 tấn
140 kw
ENIAC (1946) 18.000 bóng đèn
1500 rơle
30 tấn
140 kw
Transistor (1958)
• Burroughs 6500
• NCR, CDC 6600
Transistor (1958)
• Burroughs 6500
• NCR, CDC 6600
IC(Integrated Circuit)
• LSI – VLSI
• Xử lý song song
IC(Integrated Circuit)
• LSI – VLSI
• Xử lý song song
Trang 9Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính
Phần cứng
Phần mềm
hệ thống
Phần mềm
hệ thống Phần mềm
ứng dụng
Phần mềm ứng dụng
Phân loại
Chức năng
Chức năng
Máy tính
chuyên
dụng
Máy tính
chuyên
dụng
Máy tính nhúng
Máy tính nhúng
Cấu trúc
bộ xử lý
Cấu trúc
bộ xử lý
Cấu tạo
Von newmann Von newmann Harvard
Trang 10 DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, Atmel AVR, MIPS, PA-RISC,
Power(PowerPC), SuperH, và SPARC
ARM (Acorn RISC Machine)
MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)
Có bao nhiêu SV biết về ARM?
Hãy tra wikipedia để có khái niệm sơ bộ về ARM.
From ARM
Kiến trúc RISC (Reduce Instruction
Set Computer)
Trang 11Các máy tính nhúng ARM là thông dụng nhất trên thế giới
Trang 12“big.LITTLE” là gì ?
Big processor cores (Lõi xử lý lớn): Hiệu năng tính toán cao
Little processor cores (Lõi xử lý nhỏ): Năng lượng tiêu thụ
thấp
From ARM
Trang 13Tại sao phát triển lõi big.Little?
Pin điện thoại sẽ dùng được lâu nhất có thể
Trang 14Kiến trúc LITTLE và BIG
LITTLE
• Đơn giản
• Ít các đơn vị chức năng
• Xử lý chậm
• Đường ống ngắn
BIG
• Phức tạp
• Nhiều đơn vị chức năng
• Đường ống dài
• Xử lý nhanh
Trang 15Mở rộng: Thiết kế nhiều transitor với cùng chi phí và sử dụng hiệu quả
Mở rộng: Thiết kế nhiều transitor với cùng chi phí và sử dụng hiệu quả
Trang 16Why should they do this?
Answer:
Can’t increase power.
Need to improve
power efficiency.
Great way to use all
those “free”
transistors.
Trang 17So…why should you
care?
Understanding performance and efficiency
Building the hardware
Making it programmable
Computers are evolving very fast
Need to understand how they work to understand why they are changing
• Architecture is critical for performance and efficiency
Computers are evolving very fast
Need to understand how they work to understand why they are changing
• Architecture is critical for performance and efficiency