Tổ chức hệ thống máy tính ppt

Tổ chức hệ thống máy tính Cấu trúc cơ bản CPU Lõi : gồm một bộ thực thi lệnh - là trái tim của bộ xử lý: cho phép đọc, thông dịch, thi hành và gửi lệnh.. Tổ chức hệ thống máy tính Bộ dự

Trang 1

Tổ chức hệ thống máy tính

Sơ đồ khối một PC

Trang 2

Cấu trúc cơ bản CPU

Lõi : gồm một bộ thực thi lệnh - là trái tim của bộ xử lý: cho phép đọc, thông dịch, thi hành và gửi lệnh

Lõi (Core)

Bộ dự đoán rẽ nhánh

Đơn vị dấu chấm động FPU

Cache mức 1

32 bit Bus

Giao tiếp bus

64 bit Bus

Code Catche

Bộ xử lý lệnh

ALU Các thanh ghi Bộ thực thi lệnh

Data Catche

Trang 3

Bộ dự đoán rẽ nhánh (Branch Precdictor): quản lý các tiến trình xảy ra khi chương trình đang thực hiện một lệnh rẽ nhánh sao cho nó có thể lấy và giải mã các lệnh này trước

Lõi (Core)

Cache mức 1

32 bit Bus

Giao tiếp bus

64 bit Bus

Code Catche

Data Catche Cấu trúc cơ bản CPU

Trang 4

hiện các tính toán số thực

Lõi (Core)

Cache mức 1

32 bit Bus

Giao tiếp bus

64 bit Bus

Code Catche

Data Catche

Trang 5

Cache mức 1

32 bit Bus

Giao tiếp bus

64 bit Bus

Code Catche

Data Catche

Trang 6

Giao tiếp bus:

Làm nhiệm vụ trộn mã và số liệu rồi đưa vào CPU Tại CPU chúng được tách ra để dùng riêng Cuối cùng dữ liệu và lệnh lại được trộn lại rồi gửi

ra ngoài

Lõi (Core)

Cache mức

1

32 bit Bus Giao

tiếp bus

64 bit Bus

Code Catche

Data Catche

Trang 7

* ALU: Thực hiện các thao tác, thực thi các chỉ thị

* CU: Tìm-nạp các chỉ thị và phân loại chỉ thị

* Register: Lưu trữ kết quả tạm thời và thơng tin điều khiển

Control Unit

(CU)

Arithmetic Logical Unit (ALU) Register

CPU

Main memory

Disk Printer

Program Counter (PC)

Instruction Register (IR)

Memory Address Register

Trang 8

1 Chương trình bắt đầu khi

PC chỉ tới vị trí nhớ mà lệnh đầu tiên cuả chương trình được lưu giữ

1 Chương trình bắt đầu khi

PC chỉ tới vị trí nhớ mà

lệnh đầu tiên cuả chương

trình được lưu giữ

2 Nội dung cuả PC được chuyển tới MAR và một tín hiệu điều khiển đọc được gửi tới bộ nhơ

3 Nội dung cuả từ nhớ (lệnh đầu tiên cuả chương trình) được đọc vào MDR

4 Nội dung cuả MDR được chuyển đến IR (Tại thời điểm này lệnh đã sẳn sàng cho việc giải mã và thực hiện)

5 Nếu toán hạng đã có sẵn bên trong bộ nhớ thì nó phải được đọc vào ALU bằng cách gửi địa chỉ toán hạng tới MAR và khởi tạo chu trình đọc

6 ALU có thể thực hiện phép toán Nếu kết quả phép toán được lưu trữ trong bộ nhớ thì nó được gửi tới MDR

Tổ chức CPU

Trang 9

P3: Tính/xác định địa chỉ

P4: Tìm-nạp dữ liệu

P5: Thực thi chỉ thị

Tổ chức CPU

Trang 10

Register

ALU Input Register

ALU Output Register

Các loại chỉ thị:

* Thanh ghi-Bộ nhớ: Tìm nạp từ

nhớ vào thanh ghi như là dữ liệu

nhập của ALU

* Thanh ghi-Thanh ghi: Tìm nạp 2

toán hạng từ thanh ghi vào thanh

ghi nhập ALU  thực hiện phép

toán  ghi kết quả vào thanh ghi

* Bộ nhớ-bộ nhớ: Tìm nạp các toán

hạng từ bộ nhớ vào thanh ghi nhập

ALU  thực hiện phép toán  Ghi

kết quả vào bộ nhớ

Tổ chức CPU

Trang 12

Hệ thống các thanh ghi

Được phân loại theo chức năng, bao gồm:

• Các thanh ghi số liệu (data registers): lưu giữ số liệu,

gồm 4 thanh ghi AX,BX,CX,DX

• Các thanh ghi địa chỉ (address registers): giữ địa chỉ của

lệnh, gồm:

- Các thanh ghi đoạn (segment)

- Thanh ghi chỉ số (index)

- Thanh ghi con trỏ (pointer)

• Các thanh ghi trạng thái (flags registers): lưu giữ trạng

thái của CPU

Tổ chức CPU

Trang 13

- Dài 16 bit

- Làm bộ đếm vòng lặp

- Chứa số lần quay, dịch trong lệnh dịch, quay thanh ghi

Trang 14

Hệ thống các thanh ghi

Thanh ghi các cờ

Tập hợp các bit có thể được thiết lập (set), xóa (clear) và kiểm tra bởi các chỉ thị

Bits 12-15 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Overflow Tràn

Được thiết lập khi kết quả phép toán số học bị tràn

Direction Hướng

Xác định hướng của các thao tác chuỗi

Interrupt Ngắt

Cho phép/Tình trạng ngắt

Trap Bẫy

Cho phép chương trình chạy từng bước để theo dõi

Sign Dấu

Thiết lập bởi các chỉ thị số học, 1 là âm, 0 là dương

Zero Không

Thiết lập khi kết quả là 0 và bị xóa khi kết quả khác

0

Auxiliary Nhớ phụ

Biểu thị số nhớ ở giữa phép toán

Parity Chẵn lẻ

Kiểm tra chẵn lẻ kết quả của một chỉ thị

Carry Nhớ

Biểu thị số nhớ ở cuối toán hạng

Tổ chức CPU

Trang 15

- Đơn vị cơ bản của bộ nhớ là một chữ số nhị phân gọi là bit (binary digit) Một bit có thể là 0 hoặc 1

Tổ chức bộ nhớ

* Địa chỉ bộ nhớ:

- Bộ nhớ gồm các ô nhớ (cell)

- Mỗi ô nhớ có một số gọi là địa chỉ của ô nhớ (address)

- Một ô nhớ có k bit sẽ có thể chứa 1 trong 2k tổ hợp bit khác nhau

* Máy tính đều chuẩn hoá 1 ô nhớ có 8 bit và gọi là một

byte Nhiều byte gộp lại thành từ (word)

Trang 16

ROM được dùng để lưu trữ số liệu

và thông tin không thay đổi:

+ Thư viện các chương trình con

+ Các chương trình con điều khiển

hệ thống (BIOS)

+ Các bảng chức năng

ROM (Read Only Memory)

Trang 17

* Bộ nhớ chính

ROM (Read Only Memory)

+ PROM: Programmable ROM

Các kiểu ROM:

+ EPROM:Erasable PROM

+ EEPROM Electrically EPROM

+ Flash Memory ( Bộ nhớ cực

nhanh): Ghi theo khối,xoá bằng

điện

Trang 18

- Khi nói RAM nghĩa là nói tới bộ nhớ bán dẫn đọc viết được

-RAM được dùng trên PC để lưu giữ tạm thời số liệu và chương trình -RAM là thiết bị nhớ có tốc độ nhanh hơn ROM

Nhược điểm cuả RAM là khi mất điện thì thông tin trên đó cũng bị mất Có nhiều loại RAM, chúng khác nhau về cấu tạo và tốc độ

RAM (Random Access Memory)

Trang 20

* Bộ nhớ đệm (Cache)

- CPU phải “chờ” khi truy xuất bộ nhớ

- Dùng bộ nhớ Cache như là bộ nhớ trung gian giữa bộ

nhớ chính và CPU

- Cache giúp CPU tăng tốc độ lấy lệnh và dữ liệu từ bộ

nhớ chính

Trang 21

* Bộ nhớ đệm (Cache)

Thao tác của Cache:

 CPU yêu cầu lấy nội dung

của một ngăn nhớ bằng việc

đưa ra một địa chỉ xác định ô

nhớ

 CPU kiểm tra xem có nội

dung cần tìm trong Cache

+ Nếu có: CPU nhận dữ

liệu từ bộ nhớ Cache

+ Nếu không có: Bộ điều

khiển Cache đọc Block nhớ

chứa dữ liệu CPU cần vào

Cache

 Tiếp đó chuyển dữ liệu từ

Cache đến CPU

Trang 22

* Bộ nhớ phụ

- Hai mặt đĩa được phủ một lớp vật liệu từ

- Chia thành những vòng tròn đồng tâm gọi là các rãnh (track)

Mỗi mặt đĩa có n track Các track được đánh số từ 0 đến n -1

- Thông tin được ghi trên đĩa dọc theo các track nhờ một đầu từ

(head)

- Mỗi track được chia thành nhiều cung (sector) Sector được xem

là đơn vị lưu trữ thông tin bé nhất trên đĩa mềm (512B/1sector) Tốc độ truyền số liệu trên đĩa mềm là 125KB/s (loại 720KB) đến 250KB/s (loại 1.44MB)

Đĩa mềm (floppy disk)

Trang 23

* Bộ nhớ phụ

Đĩa cứng (hard disk)

Các tham số vật lý:

+ Thời gian truy xuất :

Tacc = 5ms đến 60ms

„

+ Hệ số xen kẽ

(Interleave factor = n)

Trong đĩa cứng, sector ghi

số liệu kế tiếp phải cách

sector hiện tại n sector

Trang 24

* Bộ nhớ phụ

Đĩa cứng (hard disk)

Các tham số vật lý:

+ Số Cylinder (C): số mặt trụ

cuả đĩa cứng, thông số này

giống như Track trong đĩa

Trang 25

* Bộ nhớ phụ

Các bộ nhớ quang học

Có 4 loại đĩa quang:

CD-ROM (Compact Disc - ROM)

CD-R (Compact Disc - Recordable)

CD-RW (CD ReWritable )

DVD (Digital Video Disc )

Trang 27

* Bàn phím (Keyboard)

Các thiết bị đầu cuối

Bàn phím có nhiều loại khác nhau:

- Loại chuyển mạch (switch) để tạo ra một tiếp xúc về

điện khi ấn phím

- Loại chuyển mạch bằng tụ điện, phát hiện những thay

đổi về điện dung của mạch

- Lọai phím cảm biến điện từ (thay đổi dòng điện theo

hiệu ứng)

Trang 28

* Chuột (Mouse)

Chuột cơ khí (mechanical mouse):

- Có hai bánh xe cao su nhô ra ở phía dưới

- Có các trục vuông góc nhau

- Khi chuột di chuyển song song với trục chính, một bánh xe sẽ

quay Khi di chuyển thẳng góc với chục chính, bánh xe kia sẽ quay Mỗi bánh xe sẽ điều khiển một biến trở

- Bằng cách đo sự thay đổi điện trở có thể biết mỗi bánh xe quay

bao nhiêu, và như vậy tính được chuột đã di chuyển bao xa theo mỗi hướng

Trang 29

* Chuột (Mouse)

Chuột quang (led mouse):

- Không có bánh xe hoặc quả cầu

- Có một diod phát sáng LED (Light Emitting Diode)

- Có một bộ tách quang

- Được dùng trên một miếng đệm plastic đặc biệt có một mạng lưới

các dòng kẻ chữ nhật cách khoảng gần nhau

- Khi chuột di chuyển trên lưới, bộ tách quang dò dòng kẻ đi ngang

qua bằng cách xem sự thay đổi lượng ánh sáng phản hồi từ LED Mạch điện tử bên trong chuột sẽ đếm số dòng của mạng lưới đi qua theo mỗi hướng

Trang 30

* Chuột (Mouse)

- Khi chuột di chuyển các bánh xe quay và các xung ánh sáng đập vào

bộ tách quang mỗi khi có một khe hở xuất hiện giữa LED và bộ tách quang Số xung phát hiện được sẽ tỉ lệ với khoảng cách di chuyển trên màn hình của con trỏ

Chuột cơ khí-quang:

- Có hai bánh xe gắn vuông góc

nhau

- Mỗi bánh có một LED ở giữa

- Có một loạt khe hở khác đều

nhau xung quanh chu vi bánh

xe cùng với một bộ tách quang

đặt ngay bên ngoài bánh xe

Trang 31

* Màn hình (Monitor)

Màn hình CRT:

- Một đèn tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube)

- Một súng bắn một chùm tia điện tử

- Màn huỳnh quang đặt ở phía trước đèn (3 súng điện tử tương ứng

với 3 màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương)

Trang 32

* Màn hình (Monitor)

Màn hình LCD:

- Chứa chất lỏng hữu cơ mà phân tử của nó có khả năng phân cực

ánh sáng dẫn đến thay đổi cường độ sáng

Trang 33

Tổ chức máy tính nhiều cấp

Cấp 0: Cấp logic số Cấp 1: Cấp vi lập trình Cấp 2: Cấp quy ước Cấp 3: Cấp hệ điều hành Cấp 4: Cấp ngôn ngữ hợp dịch Cấp 5: Cấp ngôn ngữ hướng vấn đề

Các vi chương trình chạy trên phần cứng Phiên dịch (vi chương trình)

Dịch 1 phần (hệ điều hành) Dịch (assembler)

Dịch (trình biên dịch)

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	917,05 KB