Bài giảng Tin học cơ sở: Chương 3 - Các thành phần của đơn vị hệ thống

Dưới đây là bài giảng Tin học cơ sở: Chương 3 - Các thành phần của đơn vị hệ thống. Bài giảng giới thiệu về đơn vị hệ thống, bộ xử lý trung tâm, biểu diễn dữ liệu, khe cắm mở rộng, bộ nhớ, cổng nguồn, máy tính di động, hệ cơ số.

Nội dung

 Đơn vị hệ thống

 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

 Biểu diễn dữ liệu

Đơn vị hệ thống (System Unit)

 Hộp chứa các thiết bị điện tử bên trong máy tính

 Còn gọi là (thùng) CPU

Motherboard, mainboard

 Bo mạch chính trong đơn vị hệ thống

 Chứa các chip, mạch tích hợp, bán dẫn

 system board

dual inline package (DIP)

Chip

pin grid array (PGA)

single edge contact (SEC) cartridge

flip chip-PGA (FC-PGA) package

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

 Dịch và thực thi các lệnh cơ sở để máy tính

hoạt động

CPU

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Các thành phần của CPU

CPU

Arithmetic/

Logic Unit (ALU – Bộ

xử lý toán

học)

Control Unit (đơn

vị điều khiển)

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Đơn vị điều khiển

 Thực thi (execute) – thi hành lệnh

 Lưu trữ (store) – ghi kết quả vào

bộ nhớ

 Điều khiển các hoạt động của

máy tính

Bao gồm 4 thao tác cơ bản của CPU

Cũng được gọi là chu kỳ lệnh (instruction cycle)

• Execution time (e-time) – thời gian thực thi lệnh và lưu trữ kết quả

e-time

• Instruction time (i-time) – thời gian lấy và giải mã lệnh

i-time

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Chu kỳ máy ( machine cycle )

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Cách tính tốc độ của CPU

 Theo số triệu

lệnh xử lý trong một giây

( m illions of

i nstructions p er

s econd - MIPS )

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Hai cách thiết kế CPU

 CPU thực thi các lệnh đơn giản nhanh hơn

Đơn vị xử lý luận lý/toán học

arithmetic/logic unit (ALU )

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Kỹ thuật đường ống ( pipelining )

Chu kỳ máy (không pipelining)

Chu kỳ máy (có pipelining) Lệnh 1

Lệnh 2 Lệnh 3

 CPU bắt đầu thực thi lệnh thứ hai khi chưa

kết thúc lệnh thứ nhất

 Nhanh hơn

Thanh ghi ( register )

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Lưu trữ vị trí lấy

lệnh

Lưu trữ lệnh đang được giải mã

Lưu trữ dữ liệu ALU đang xử lý

Lưu trữ kết quả tính toán

 Bộ nhớ tạm

lưu trữ lệnh

và dữ liệu

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Đồng hồ hệ thống ( system clock )

MHz – 1 triệu tick đồng hồ hệ thống

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Vi xử lý ( microprocessor )

 Mạch vi xử lý trên các máy tính cá nhân

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

So sánh các

bộ vi xử lý

máy tính cá

nhân

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Thí dụ bộ đồng

xử lý toán học

số thực dấu chấm động

Chip hỗ trợ vi xử

lý cho các tác vụ

đặc biệt

Bộ đồng xử lý ( coprocessor )

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Xử lý song song ( parallel processing )

Dùng nhiều bộ vi xử lý cùng lúc để thực thi chương trình nhanh hơn

Yêu cầu phần cứng đặc biệt để chia bài toán và tổng hợp kết quả

Biểu diễn dữ liệu

 Hầu hết máy tính dùng kỹ thuật số

 Hai trạng thái: on và off

on

off

Biểu diễn dữ liệu

Hệ nhị phân ( binary system )

Bit Điện Trạng thái

 Chỉ dùng hai số biễu diễn giá trị: 0 và 1 (gọi là bit)

Biểu diễn dữ liệu

Byte

8-bit byte biểu diễn giá trị 3

8-bit byte biểu diễn giá trị 5

8-bit byte biễu diễn ký tự T

 Là một nhóm 8 bit

Biểu diễn dữ liệu

seat A22

Bộ nhớ

Dung lượng bộ nhớ tính bằng số byte có sẵn

volatile memory

Loses its contents when

the computer's power is

hơiKhông mất nội dung

khi mất điện

Bộ nhớ

Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên ( random

access memory - RAM) )

Bộ nhớ mà bộ vi xử lý có thể đọc và ghi

Hầu hết RAM là bốc hơi

Càng nhiều RAM, tốc độ xử lý càng cao

Bộ nhớ

Bộ nhớ

Hai loại RAM cơ bản

Dynamic RAM (DRAM)

 Loại chủ yếu

 Thường là bộ nhớ chính

Static RAM (SRAM)

Dùng cho mục đích đặc biệt như cache

Nhanh hơn và tin cậy hơn DRAM

Bộ nhớ

Số lượng RAM máy tính cần tùy thuộc vào

các trình ứng dụng cụ thể sử dụng

 Còn gọi là memory cache,

cache store, hoặc RAM

Bộ nhớ

Bộ nhớ chỉ đọc ( readonly memory

-ROM )

BIOS

( b asic i nput/ o utput s ystem)

Hệ vào ra cơ bản trong ROM gồm các lệnh máy tính thực thi để khởi động và nạp hệ

điều hành

Dữ liệu trong ROM không bị mất đi khi mất điện

 Bộ nhớ chứa dữ liệu, lệnh, thông tin không thể

thay đổi được

để ghi dữ liệu vĩnh viễn

bị

Bộ nhớ

Flash memory

 Bộ nhớ không bốc hơi có thể ghi xóa

 Dùng với máy tính xách tay, máy ảnh kỹ thuật số,

PDA

điện

Bộ nhớ

Thời gian truy xuất bộ nhớ

( memory access time )

 Tốc độ máy tính truy xuất dữ liệu từ

Khe cắm mở rộng

Các loại

card mở

rộng

Khe cắm mở rộng

Máy tính tự động nhận biết và cấu hình thiết bị mới

Plug and Play

Khe cắm mở rộng

Flash memory

card

game port monitor

network

printer (parallel

port)

speaker serial port

microphone

telephone line out

Các loại cổng kết nối

Cổng nối tiếp (serial port)

Truyến dữ liệu nối tiếp

DB-9 female connector

byte biểu diễn cho số 5

DB-25 female

 Truyền nhiều hơn 1

bit tại một thời

điểm, kết nối các

thiết bị tốc độ cao

như máy in, máy

quét

Kênh, tuyến (bus)

 Kênh truyền liên lạc giữa

các thiết bị liên lạc với

nhau

 System bus kết nối bộ vi

xử lý và RAM

 Bus width cho biết số

lượng bit được truyền

Kênh, tuyến (bus)

Tuyến mở rộng ( expansion bus )

 Cho phép vi xử lý giao tiếp với thiết bị ngoại vi

Nhanh nhất Nhanh hơn Nhanh hơn Chậm nhất

processor

memory

DVD-ROM drive

CD-RW drive Zip drive Vùng trống

floppy disk drive

 Vùng trống trong

đơn vị hệ thống để

lắp đặt thêm các

thiết bị khác

Một số thiết bị ngoại vi có AC

adapter

Nguồn cấp điện (power supply)

Chuyển từ điện xoay chiều (AC) sang một chiều

(DC)

Floppy disk drive, Zip disk drive

PC Card

CD-ROM, DVD-ROM drive

Máy tính di động

serial port parallel video port USB port

Pentium® 4 or Athlon™ 600 MHz or higher;

or Celeron™ or Duron™ 600 MHz or higher

64 MB RAM

Home Mobile

Pentium® III or AMD-K6® -2-P 500 MHz or higher

64 MB RAMCác loại máy tính thích hợp

Pentium® 4 or Athlon™ 800 MHz or higher

128 MB RAM

Small Office/Home Office Large

Business

Pentium® 4 or Athlon™ 700 MHz or higher

128 MB RAM

Power

 Thí dụ: 12310 , 11012 , 7638 , 1A4F16

 Mỗi vị trí có một giá trị

 Mỗi ký hiệu có một giá trị

 Nhân giá trị của ký hiệu với giá trị của vị trí tương ứng, sau đó cộng tất cả lại ta được giá trị của số

Hệ thống số thập phân

Hệ thống số nhị phân

Hệ thống số thập lục phân

 Đối với phần nguyên: đi từ phải sang trái vị trí đầu tiên là 20 (tức 1), vị trí thứ hai là 21

(tức 2), vị trí thứ ba là 22 (tức 4), vị trí thứ n là

2n-1

 Đối với phần phân số: đi từ trái sang phải vị trí đầu tiên là 2-1 (tức 1/2), vị trí thứ hai là 2-2(tức 1/4), vị trí thứ ba là 2-3 (tức 1/8), vị trí thứ

n là 2-n

 Thí dụ

1011.012= ( 1 x 23) + ( 0 x 22) + ( 1 x 21) + ( 1 x 20)

Số nhị phân → thập phân

 Đối với phần nguyên:

 Lấy phần nguyên chia cho 2, ghi nhớ số dư, tiếp tục lấy kết quả chia cho 2, ghi nhớ số dư và tiếp

tục cho đến khi nhận được kết quả phép chia là 0

 Kết hợp các số dư theo chiều từ dưới lên được kết quả

 Đối với phần phân số (có thể lặp vô tận,

không tìm được kết quả):

 Lấy phần phân số nhân cho 2, tiếp tục lấy phần

phân số kết quả nhân cho 2 cho đến khi nhận

được kết quả có phần phân số là 0

 Kết hợp phần nguyên các số kết quả theo chiều từ trên xuống được kết quả

Số thập phân → nhị phân

Chuyển số hex → thập phân

 Đối với phần nguyên: đi từ phải sang trái

vị trí đầu tiên là 160 (tức 1), vị trí thứ hai là

161 (tức 16), vị trí thứ ba là 162 (tức 256), vị trí thứ n là 16n-1

 Đối với phần phân số: đi từ trái sang phải

vị trí đầu tiên là 16-1 (tức 1/16), vị trí thứ hai

là 16-2 (tức 1/256), vị trí thứ ba là 16-3 (tức 1/4096), vị trí thứ n là 16-n

161)+ ( A [10] x 160) + ( 1 x 16-1)+ ( E [14] x 16-2)

Chuyển số hex → thập phân

 Đối với phần nguyên:

 Lấy phần nguyên chia cho 16, ghi nhớ số dư, tiếp tục lấy kết quả chia cho 16, ghi nhớ số dư và tiếp tục cho đến khi nhận được kết quả phép chia là 0

 Kết hợp các số dư theo chiều từ dưới lên được kết quả

 Đối với phần phân số (có thể lặp vô tận,

không tìm được kết quả):

 Lấy phần phân số nhân cho 16, tiếp tục lấy phần phân số kết quả nhân cho 16 cho đến khi nhận

được kết quả có phần phân số là 0

 Kết hợp phần nguyên các số kết quả theo chiều từ

Chuyển số hex → thập phân

 Thí dụ: chuyển số thập phân 162,37510

sang số hex

162 / 16 = 10 dư 2

10 / 16= 0 dư 10 (A) 0.375 x 16 = 6.000

Chuyển số hex → số nhị phân

 Đối với từng số hex, chuyển đổi thành 4

bit thập phân tương ứng Dấu chấm phân

Chuyển số nhị phân → số hex

 Nhóm từng nhóm 4 bit nhị phân, bắt đầu

từ dấu chấm nhị phân

 Trước dấu chấm thì nhóm từ phải sang trái, đến

nhóm cuối cùng nếu thiếu thì thêm vào những bit 0 vào đầu cho đủ 4 bit

 Sau dấu chấm thì nhóm từ trái sang phải, đến

nhóm cuối cùng nếu thiếu thì thêm vào những bit 0 vào cuối cho đủ 4 bit

 Đối với từng nhóm 4 bit nhị phân chuyển đổi tương ứng sang số hex

Chuyển số nhị phân → số hex

 Thí dụ: chuyển đổi số nhị phân sang số

Bài tập chuyển đổi

Bài tập: DEC – HEX – BIN

203

CB

11001011

Bài tập: DEC – HEX – BIN

159

9F

10011111

Bài tập: DEC – HEX – BIN

95

5F

01011111

Bài tập: HEX – DEC – BIN

FA

250

11111010

Bài tập: HEX – DEC – BIN

A1

161

10100001

Bài tập: HEX – DEC – BIN

B9

185

10111001

Bài tập: BIN – DEC – HEX

10101011

171

AB

Bài tập: BIN – DEC – HEX

11101001

233

F9

Bài tập: BIN – DEC – HEX

00101101

45

2D

Bài tập: DEC  BIN, HEX