kiến trúc máy tính

Giới thiệu các kíên thức cơ bản về kiến trúc máy tính, bao gồm: kiến trúc tập lệnh và tổ chức của máy tính, cũng như các vấn đề cơ bản trong thiết kế một hệ thống máy tính. Sinh viên có khả năng đánh giá đựoc hiệu năng của các máy tính, khai thác và sử dụng hiệu quả các loại máy tính và có khả năng tiếp cận để phát triển các hệ máy tính nhúng phục vụ các mục đích chuyên dụng....

TRAN QUANG VINH

HIẾN TRÚC Máy TÍNH

'NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HOC SU PHAM

LOL NOI BAU

“Địa Irên thành tựu của công nghệ chế tao cúc chip oi điện t có độ tích hợp: tlre MS], uiệc thiết hế xây đựng các máy tình tru thời gian gắn đây đã tiến

"hộ hết sục nhanh chang Người dũng trong những nấm đếu củu thế Ri 21 nay 05 thế sở kiu được những mây tính cổ khả năng tính toán mạnh, dung lượng bá nÀd

ky 0 gia thành thấp hơn hãng ngẽn lần so bội giá những tây tỉnh tron những rim 70 ola thi ii trade Tất độ cối tổn nhan chóng này được ỏt nguồn tử iệt

«ip dyn ede cing nghệ mới trong chế tạo móy tinh cũng như sự đãi mơ trang ác thadt kể my, Trong khử cóc cải tiến tế mặt công nghệ được tăng lên một cúch tu

“đến thị sự tiên bộ nảy sinh do tiệc thiết kế máy tính lạt khác Trung 35 nữm đầu củe lịth sử phát triển máy tính điện tề, có hai mặt này đã đúng gop whut nhau,

“hing nào nhiững năm 70 củng nah vi didn td ra da [em cho vige tht hi may tịnh của cúc lĩ sử bắt độ chả nay Trong suối những

‘ha eile may tink [dn (mainframe) va may tink nhỏ Irminieomputer, đo là những:

"máy tính chiếm đe phẩn trong cũng nghiệp lúc bấy giữ Cuối những năm T0, xuốt

"kiện sác bộ tí xử Với iếu Bố của căng nghệ điện tử tốc độ phá triển của các

tị xử lí lãng ti 38% mắt nấm tà giả thành cũng hụ do lượng sẵn xuất lớn Bid nây lam tâng nhơnh tiệc sử dụng chúng (lung túc máy vì Nh (Inicrueunhputer) Thêm nữa, sự ra đổi của những bê điểu hànÀ chu, khãng phụ thuộc vàn nhà sản suất (nhur UNIXI đã làm giầm giá thănh tà giảm mứt độ rất rủ cào một hiếu

“múc mới Những năm 80 đã chong! iến sự phút triểt thành cũng của một hưển trúc mới được gọi là kiến trủe TISC uữ tốt độ phai triển hang năm đến 50% Rết quổ của những sự hiến này trên eác oÌ xử lí đã dẫn đến 2 töc động: thứ nhất, nó tăng cường khả nếng cha người dùng máy tính TÌM dù, liệu suất của một máy tram (workstation) Power ain xuéé nim 188 cla ÏBMM lò sdnh: được uớ slêu

máy tình CRAY Y-MP thuộc loại mạnh nhất tính dến aãm 1996 trong nhiều

‘hme trính tính đấu chẩm động và phẩn nado coo hn trong túc hwo trinh tinh woh 9 nguyen; trong khi gié chỉ phí chỉ bÌng † phấn 10 xo tối siêu móy tỉnh ?

"Thứ hai, tất độ cải tiến rất nhanh nãy dẫn tời việc phái triểt mạnh sắc nuáy tỉnh

“lùng tà xử Ì( Máy trạm uâ máy tỉnh có nhân, PC đủ nổi lên như một sẩn phẩm

chinh trang công nghujp mây tính May tink nhỗ đê đượ thay thể hở câc mây hi (igruerl diung visi, Mey sink ln dang sive thay thể một vâch chđm hư vi cúc

đa sử Ì( baa gốm ml nh ede vi wi i sb Tham chi ae udu may tính cấp cao: higheend supercomputer) cng dang dutre xđy dựng v8 mot B6 ede vt xi

“Như cậy, tiệc không bi Id thus 000 oe tht ĩ of wa việc sử dạng công nghệ itt dn um oy 6 ae 8 Rid tie visit dng Hiệu quổ câc cải tiến tề một nhhự nghệ

‘ig trúc mây tinh (Computer Architecture) lă một thuật ngữ thang thược sử dụng để nôi u câc uến để liín quan đến tổ $hăt va chide ME ee my tinh sign tt Chủ để năy được câc cđn bĨ tí sinh uiển thuộc HAA tực chế Iọo mổy tính efiuf

nữ cic nhđ nghiín cu cử ng dụng liín quan tiễn khoa học mây tính quan tđm

“NBI dụng cũn nghiín ei nay gửn tiễn sửi uiệo thiết hế phđn vững của vút hệ hứng mây tỉnh cũng whut vide thi AEC phụ thuột an sủe hệ thống phần mềm Nia mus ms td dy id moi Kata op pin cing cing nh phẩn mềm thu [In

‘ue ndy thd ph fin đến nhiễu trang gly Va vl kh lă phải trinh bay date ee

“săng nghệ tiín tiến đang thay đổi hăng ngăy hêng giờ như nói trín, trong hh tấn hai níu lín được cúc nguyín cơ bản để xđy dựng mt hệ thống mây rùth chíng rio ohiing vẫn chưa thay đổi in trung eÍch tổ chứ VỲ mỗi Ly người quan tđm

ty hin tre may tn J mỗi cóc độ khốc nhau, nến sởi thi lượng cổ hạn, một

gui đó, nhm qua tiệc tim hiểu nể ể chức tă ti) kế câc hệ thẩng my tính sẽ Lip (oh dye xt cho cing uke cla hp Vr neu dpe la ede inh i8 Cao đẳng Siz

‘phon Tie be nhiong phusng ehie ox ban ea vide 16 chite mt he thững may tink

‘uty 10h cl mn is ehinh yu cin nd Nd le rằng, phần cửng Ut kỉ

“luật điện từ uê cũng nghệ uột iệu chế tạo mạch teh hp tin tin trong những

"xđm gÍA đđy nh lung chủ ếu đin việc súc Mĩ sư thiết hế quyết đính ể kin trúc

“sđn súc hệ mu{y tinh Do ođy,gin trinh Ồảng thể không để cập tồi ede ẩn để năy Thy nĂVn do nu cổ sa ngay đọc nhự nối trín, cúc nội dung of điện tờ bă gays th Hoạt đống nễ mặt vật í sa câe bộ phận liín quon sẽ không đhực mô tỉ

Ý mĩ mứ chỉ được Irinh bay ooh muted) hit suc medn gon tế mặt định tính, đủ cho

‘hip sinh xin có thể ấp thụ đợc dễ dang Tất nhiền âc Mấn thi đổ lă rối sấn

‘ido ein Ic wc mg đọc củ ghể Aiểu hết sÖu hơn kể câc phần tiín quan Attn tS chute ede may tink Nts mri ii thđm, sính vl ó thể đọc thĩ ede wich tham hđu ti ế 26a trke may tinh thew gee d6 Wd nhu phĩn tăi lễu tam,

‘ho cud wich nếu ơn cũng như cốc rút ieư chuyín sể kĨ thuật ghĩp nổi may tink

‘of ete tht bj nana vk Tota ni sh ay dng ý của Ti ban soan thin Tin

‘em giâo trình được /inh Bđy Đen ting cũ ti dur lín trong “md hinh phđn cấp

ca may link" ot ech min nhận mây tình như một hệ thống bao gẫm phần

4

tng vt phần mềm sẻ nh tema dining nhau uê một Ìigie mã tán Ai tại liệu thom Whdo [2) "Structured Compiuer Orparlsntlon" đã nêu ra Ngoôi chư: T là phần trinh bây khái quất u máy tính ng nh Lick sử uộ tồNg dụng của nó, giáo trinh củ thể được phân thành # phẩm chính như sau:

1 Phần thử nhái, gốm các chương tứ 3 đến 5 được trinh bày theo cách thông using hau sot ode nguyên tốc t chức, ch thi hoạt động nác 86 phan chính củe mát hệ thống máy tính gốm bd ni, bd oh vt ee Ut In ng vt Hen Ae wh

‘nha qua sắc bua, Công eụ uyên auốt cho phần này được trinh bảy hi sức ngắn -g0 là cúc nhấp tính số và lgie rong máy tinh căng nu các mạch thản ti số thự:

"hiện chủng Thực sự, nội dung của cải e0 tà "sếp lđgie sđ" khăng chỉ gilt hạn trong chương 3 (la phân trình bay wd wn sé nay) ma pis cane hi là thữg

‘hn didn 08 tronu eae phn khae lien quan ei 16 chi hoat ding ea 69 xi, bp

‘nha chinh od phụ, ede bua rà töa thit bị ngoại vi FRO ring, việc phẩm tách hẳn cấp llc sổ thânA một chường riêng nhữ túc giả (2]đa làm lò kho khẩn dí thực sự

‘up nay gin hel i Adu bất cóc thanh phần trong máy tỉnh Ví uậy số thể tạm iểu phẩn này lẻ sự trinh bay kết hợp cấp "lögIe số” trong tổng thể mổ hính phân cop hiến trúc máy tính,

2 Phin thi hai, lung đến chưng 9, thực xự trính bày liễn trúc mấy tinh theo tổ hính phân cấp như ý tưồng được sói ở chưng muÌ đầu, Bi la sự mã 1d lấn tat ea ruiNbjigiaptMitrduati rink Bay ldo ep vt shame trinh eds meiy quy wt ebb may hé eau hah we ep hp rapt Trang: mai hang: nội dung chủ vi đượn trính bày là Nhủo sát cúch thiề tổ hức, hoạt động cdủa cấp đừ ra san chữ không phải thực hành íeÁš năng brn ep ti, Ti ea, qua huang 9, sinh viên só thể hiểu được cách thức máy tỉnh thực hiện cóc công ee

cj hop ngữ (nhu quả Irinh hợp dịch sẽ đhât tiểu hành the 3 hước rẻ na, mềm, {o gl, the néo fa liên kết gã nạp) chữ không phút â tiệc học thực hanh lập trinh

ep ngữ: Cũng một ÿ tường như ấy, nổi tưng tũn mỗi chương là re khải niềm sĩ sách thi tổ hi, haạt đng sửa súc bộ phận (nhấn cử cũng nhữ phần mắm) Liên quan tời liến trúc củø mdy tính căjy đủ; tử vách xem sết các mổ lính đứa iin nhuứ uc khẩu sắt mã hính máy tíAh ti một than ah teh Lu bằng ngón

"gữ truyền thanh ghi, đốt súc công nghệ hiển đại nÂư công nghị RISC, bà như the, tử đưing ing, trong tất mấy ti tỉnh đừng sác hồ ví s nhu 80488, Pantusm,

“in nh rồng, cất mô hình đơn giẫn đến nay tuy không on duce chy thi tron ere may tinh it dại mit (nlu í sờ Tế 8086), nluôlg kế sử hôn tách thiện Xaạt động của eúc mô hinh hưện đt vẫn bao hâm cúc nguyên Ì hoại đồng cũa ene

mỡ lính dim giản uay ching née chun © những hước thay đối hẳn trong cine

1

nghệ may tink Vi nay vige trink bay theo etch tiếp cận cúc mô hình đơn giản trite sẽ lẻ tiền để ti cho tiệp tìm hiểu từng butde exc md hinh hign dau Sou ds,

ác thí dụ cụ thể tên các mấy 0í tỉnh, lẽ cúc máy tính đúng oi xử lị, cũng được trình bãy trong giản trình Việ lấy mấy uí tính lâm đổi tượng chỉ yêu cño thí dụ tủa mất phần lac thie vk mar Iai nh thực tế cho giản trả

“Mi chường được mở đấu bằng phần giải thiệu ahững khát niệm cối lõi của thường hèm theu các thuật ngữ chuyên môn chỉnh bằng ểng Việt cả tiếng Anh thối mũi hương là phần "Câu hồi uà Bài tấp” Cuỗi giáo trình là phần Phù luc

ải bẩn “Bói đục thếm" danh cho nhiững sinh tiền quan tầm ti xu hưởng hiện đại trong Biển trúc máy tính, một số oẩn để liên quan dển khảo st kiểm tra dink lượng hiệu suất của các máy tính, ụ Mỗi quan hệ gia phẩn củng cà phẩn mến trong tổng thể kiển triẻ máy tính cũng như củ: phẩn mềm hề thống la DOS va Windows cing được bên luận thêm trong phư lục nay Tuy nhiên nếu muốn tìm iển sâu hơn, sinh ciên phảt đọc các sách báo sử tạp chỉ chuyên khảo ngoài sách giáo khoa tế củc tến để này trên thị trường

_Ngoài vige ding lam giáo trình cho sinh viên Coa đẳng Tìn học, sảnh con c4 thể lam tài liệu tham, khảo cho cúc sinh uiên nà edn Bg trong các ngành liên quan đến Còng nghệ Thông tin

khiển khi hứng ti mong nhận được niệu Miếng gp của bạn đọc Cu tùng, túc giả xin chân thành cảm da PGS.TS.Hỗ Sĩ Đảm đã động uiên vi cho nhiêu ý kiểh quỷ bộu trung quỏ trình biên soạn Cùng xi tỏ lồng biết ơn đến PGS.TS, Nguyễn Khang Cường us TS Nguyễn Mạnh Giang đã đạc kĩ bản thảo uà

‘i những ÿ kiến sác đăng cha pháp túc giả hoàn thiện hn giáo trinh

“TÁC GIÁ

"Phần cứng bao gốm tất cả các thực thể vật í tạo nên mấy tính còn phần mềm là các gi thuật được thể hiện bởi các chương trnh bao gễm các lệnh vẻ dữ lệu Một cách tổng quất là coi mấy tính như một hệ thống bao gồm phắn cứng và phần mềm có tinh tương đWmityynbrnfbllisfoiifsdinyó thể phân tổ chức của một máu tính ro thành một số cấp mà mỗi người thết kế ha sử dụng máy tính, tuý thøo nhu cầu của riêng họ, đứng Ở cấp nào đều coi my tính như một mãy vật lí thực sự KẾ từ sau Chiến tranh thể giớt lên thứ ha mây tính điện tử đã trải qua giai đoạn phát triển và ngàụ cảng được sử dụng rộng rồi trong các lĩnh vực xt cdgệu, xửlí số và dùng cho đo lưởng-ều khiển

© CÁC TỪ KHOÁ

Tiếng Việt : Máu tính, my tình điện tứ, máy tính tương tự, máy tính số, phần cứng, phần mếm, phân sụn, chương trình, lnh (chÍ th), máợ tính lớn máy vi tính, máu tính có nhân, ngôn ngữ máy, bien dich, thông dịch, kiến trúc máy tính máy

đo, lạnh, à chướng trnh,

Tiếng Anh - cempvier, electronic computer, analog computer, dis! comptter, harcvare, software, firmware, rogram, instruction, mainframe, micro-compuler, personal computer, machine language, compile, interpretation, computer architecture, virtual machine, micto-instrction, micro-program,

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÍ CƠ BẢN

1.1.1 Nguyên tắc tổ chức và phân loại máy tỉnh điện tứ

Mais vin là một khải niệm chung chỉ mọi phương tiện thường đùng để thực hiện các phệp biến đi toàn học như que tính bản nh mlúy nh diện co: ty tính điện

lo được xây đụng trên cơ bở sử dụng các nh kiện và mạch điền tử như tansidor, vì mạch bản đẫn v.v máy tính điện tử là nội log thiết bị tự động cho phép thụ thập, ưu trữ và xử! ede liệu rất hiệu quả Tại đây dỡ liệu đước hiếu hiện dưới dạng các ín hiệu điện như thế Miêu, đòng điển hove washing,

“Tug thuộc vào nguyên lí hoạt động my tính điện tử được phân làm 2 loại tây tính tương tự sà mấy tính số, Ấdy inh hg fi (analog compuier) hoạt động với tíu hiệu tương tự cổ biên độ biến thiên một cách liên tục theo thời ian Trang khi đồ, Máy tính số digial coraputet) chỉ làm việc với các tí hiệu

Xổ, đã là loại tín hiệu tương tự đã được ti rạc hoá về thời gian và lượng t hoi

VỆ biên độ, Ngày may, do Ø được dũng rải phổ biến nên khi nổi đến

“mây tính”, (hường hiểu

từ bàn phim, rình bày trên rnần hình, ghi rên đĩa từ, v.v mà nội dụng chủ yếu cũu nó là cắc đñy lệnh, Từ đấu những năm 80, do áp đụng ahững thành tựu về comg nghệ phản cứng hiện đài, đặc biệt là kỹ thuật mạch tích hợp, với ting mot kha nang tinh toa ce ray tính cế kích thước, công xui tiêu hao

đã nhỏ và giả thành giảm xuống Yhap cho phép mớt cá nhân có thể sử hữu một andy tinh, Từ đề máy rinh cử nhu #C (persenal computer) hay may vi fnh (mleteomnputet rà đồi, theo dang ren goi của nô là mây tính có thể được

xử đụng cho một người, khắc với máy sinh Tới (mainframe) duge dog Đồi nhiều người qua cắc thiết bị đấu cuối (terminal) Chính nự khác biệt này đã mời

ta một kÌ nguyên ấp đụng PC wong rất nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ và đồi xông

1.1.2, Ngon ngữ mây và cấp kiên trúc tmáy tính

Stet no: mh ce Moh mô t ch thực hiện một công ihe db wong ny hh gà hưng ek Ce ch ds rat mày thh sở

cổ thế thận it Ø thực tỉ rực Iế một tập gi hạn rc lạnh don i Oe

mach may được xây dựng trên cơ sở nhận biết và xử lí các số nhị phần (thí du,

tướng ng vi hai trạng thái đồng và mở của cúc lĩnh kiến diện tồi Dơ váy các enh cũng như các xổ liệu liên quan đếu phải được biểu diễn hằng cäc con số Muốn thực hiện cúc chương trình, trước tiền phát biến đối chúng sung các tập:

ơn giản roe i hh, Cle Hh cain ob nh hình ân một ngợp naire Lhd ean giúp com ogut hen yc vl nấy th BS Inge nad do các hông sân uth my th evn efp she neue dng Tap lean may hy dye

yêu cu VỀ hiệu sai của ay Cn ae mah gh tg ede Ith cng nn Hew ong tp ệnh dy ued con sb "but ate cfo UE he fp (gat vane gn g hơn vội ngôn nạ ton ngi (hưng về an ngư,

Các lệnh mới này cũng hình thành một ngên ngữ, thí đụ goi là ngên nạữ L3

Tiếng thủ ngôn ngữ túy dã đ ấa gội Ll-CŨ 3 phương php ho phíp Thực Hũ cí thương nh iế ng L2, ưng php hữ Trade in hay the nôi nh cù chương nh hg moe chu tíclnh tương đương trờng

May th na độ vẽ lực sham tah cca Lt ayo ge th chung tinh của L2 Đây được g a gu tình Jrh Phuong hip 1 viết mộ

chương trình đậc biết bằng agôn ngỡ Lt, chương trình nẫy xem cúc ehương

1rịnh viết băng Lễ như lò đỡ liệu lốt xào và thực thu chúng bằng cách khảo sút

toấn tự ứng nh hi bane tip eb ee Lh trang đương ung LÍ

by ge up th hông ch và chương hình tực tân ự thông leh là 0m tenga

Dich va thong địch tương tự nhau Trong cã 2 phương phâp các lệnh trong: L2 cuối cùng cing được thì hành bing cách thực thị chuối các lệnh tương duong trong L1, Chùng khắc nhau ở chế khi biên địc|, toàn hờ chương tịnh việt băng Lẽ trước tiên được biến đổi thành một chương tình của L.I, chương trình viết bảng }2 được hồ đi và chương trình mối cốa LÌ dược thực thí, Khi hông dịch xau khi mỗi lệnh viết bằng 1.2 được khảo sắt và giải mã, lệnh này

# được thue thí trụ tiếp Không cổ hương trình được dịch mio pha sinh

‘Gang như vậy, cổ thể ph triển một tấp các linh mi uữa hướng vé coo

"người hơn để bình thành mội gon nga m6 1.3, Che chương tránh viết trong L;Š

9

"hoặc sẽ được dịch xang L2 hoặc được thực thí bởi một trình thông dịch viết tong L2

`Việe phát triển rã một chuỗi các ngôn ngữ, mỗi ngôn ngữ thích hợp hơn vo

“Yới ngôn ngữ trước để có hể iếp tục không ngừng cho đến khi nhận được nưôn

gO thích hợp nhất Vì mỗi ngôn ngữ sử đụng ngọn ngữ trước đồ làm nến túng

"nên cổ (hỂ xem mot may tinh sở dụng: kỹ thuật này như một chuồi ede efip độ

cấp này ð trên cấp Ma Mỗi cấp ứng với một máy ính giả định hay may co rd

“gui sử đụng đứng ở cấp đó, sử dụng ngôn ngữ ở cấp đồ sẽ nghĩ nó như là một

"mấy thật

CCỉ cổ các chương trình viết bằng ngôn ngữ máy cấp I.I mới được thực

ên trựt tiếp bủi các mụch điện tử mã khòng cần sự can hiệp của biên địch hoặc thông dịch Các chương tình viết hàng L2, L3, Ln hoặc phãi dược hông dich bởi một trình thông dich chay tren ip thap hom hoậc phải được địch sang ngôn ngữ khác tưng ng vổi cặp ấp hơn,

"Mấy tính được xem xế như là mội bè thông các cấp có thử bật cho ta mội kiến trúc hoặc mội cơ cấu chúc tốt nhằm tìm hiểu cách tổ chức các máy tìh

Út này đñ được thay thể bÀng phần mm, Nhưng đến thời glan gin đầy, do Ong nghê mạch ích hợp cờ nt lồn VIL5I phít triển mạnh cho phếp giải quyết được các vấn để kỹ thuật khó k0 IúỦ hiểu túc vụ phấn mtễm lại được thực hiện trực tiếp bằng các mạch điền tử chuyên dung Thí dụ trong cất vi xử lí

AICS, thay vì cho việc mắt thời giun giải mã các vi lênh nhữ nói trên thì các

“mạch điện lừ số ở đây dược thiết bế phức tạp và đủ tín cậy để có (hể thục thí được ngay môt sổ lẽnh mây vôi tốc độ nhanh hơn mà khôag cần trình thông dich ew cde vi len

Vite nguời thiết kể sâp xếp bao nhiều phần thao tác dành chủ phán cứng Day phần mắm là tuý thuộc vào các yêu cẩu vế tốc Độ sử lý, đồ in chy vd aia thành, v:v của máy tính, Điều đồ cho thấy mắc dù phần cũng và phẫn min th những thực thể rất khác nhau nhưng gift chúng cần phải cổ một sự sâp xp nào đ6 thảm làng cho toàn bệ thống mmảy Lính đạt được tính hiệu quả trong hoạt động Nôi chung cách nhanh nhất để thực biên một nhiệm vụ là xây đựng các mạch điện dùng tiếng cho nhiệm vụ đồ Nhưng điêu này cổ thể phải trả giá sảt phẩm quả cao trong khi việc viết chương tiĩdh để thực lun vối máy tỉnh có sắn thị tẻ đảng kể Nhưng nếu phẩn cửng máy tính đỏ không được thiết kể tối ưu tiếng cho nhiệm vuedổ thì bản thân chương rình và thời gian thực hiện nó lại trở ên quá đài

Một dạng trung gian giữa phần cứng và phán êm là phẩu sua (lnmware),

Đã là cäc phân mềm được cải địt sẵn bén (rong sác bọ phận điện từ khi xin xuất, Thí dụ nhủ các chương tình được càt đặt sẵn trong eile vi mach nhỏ

PROM củu các thiết hị giớx Lính, các poy trộ chơi v.v,

“Tám lại, đo sự phát Nà con eae ne rank gi gi phẫn cửng

và phần mềm nhiều khi được Kod nok di do một yhoo the bất kì hỏi phn aime cũng có thể được thuc hiện trự tiếp bởi phẩn cũng sử ngước lai một hoạt động

ào đó duc thục hiện bởi các tmạch điện tử cững cổ the dae mo phỏng bằng một chướng trinh phần mếm Máy lính lì một thiết bị thông đinh Lất phốt tạp

‘oi hing view Tinh kiện điếo tử và rất nhiều các chương trình Nó la đối tượng, cho đhiều lai nguời dùng dể nghiên cứu, thiết kế howe sử dụng Có những người quan tam đến câu trúc phín củng, đổ là những người lầm ong Fin vue nghi`n cứu chế tao máy tính hay kÿ thuật ghép nổi mắy tỉnh với các thiết bị

"goại vị, Nhưng cổ nhiều người lại chỉ quan to đến phần mềm và môi chút ít phần công vì họ là những lầp trnh viên Còn những người đùng các chương trình ứng dung thi chi alin nhin may tin qua các chương trình Đố như Ïì mo! công cự để sử đụng cho môi inue đch nào đồ má thôi Như vậy cổ lẽ ích tổng quất là nhìn nhận một máy tính như là một hè thing hao gốm pNũn củng và phần mềm có tinh tưưng đương nhau ve mat Logic Giống như đã làm trong kỹ thuật thông fan my tĩth về mới hinh phân rắng, ta cũng cổ thể coi mắy tính về mặt lôgic được phan thành các cấp như hình I sau,

"

phân cứng của máy tính (|_ '2hưôngdõươ,

bài ấu tao các nh kiến —— | pny

sdign 18 nha teansistor i 2) —_“tormind)

my tinh Ching sing gÏ PAmemh

suấi của máy, Tuy nhiên gÌ „_ ©fPogcØ ©) taemdzndaninl

chủng ta sẽ không khảo '_ EÉcmEdauid)

xất chúng vì đây thuộc

lính vực sâu về vi iệ,

Ổ cấp này có các củ dill

(các ín hiệu được biển diễn bi hi số Ð và | ương

là một hầm phụ thuộc ác lõi vào đồ,

MMônh 11 Cu trúc tần cấp của máy th

Cấp trên kế iếp là ấp 1, cấp ngôn ngữ rmáy thật sự Ở đây có một chương trình gợi là vỉ cương trink 0mictoptoslamm lầm nhiềm vụ thông địch cắc lệnh

ca cấp 2 TA gợi đây là cấp vi lập trình (micto-progrinnmiag level) Một Vài

mấy có nhiều hơn 20 lệnh ở cấp này và hấu hết là các lênh di chuyển đữ liệt“

từ phấn này đến phẩn khắc của máy tính hoàc thục hiền một số việc kiểm trí:

2

cấp ( Inà không có cúc tnh thông địch câp 1 Thí đụ cho loại này là các bộ xử

í có tập lệnh rút gọn R†CS sẽ được khảo sửt về àu,

'Cấp 3 thường là cấp hồn hợp Hầu hết cắc lệnh trong ngôn ngỡ cấp này cũng Ú ong tgôn nạỡ cấp 2 Thêm vào đỏ lại cổ một tập các lệnh mới, mộ tổ che bộ nhớ khác, khả nãng chạy hai hay nhiều chương trình song song vả nhiều đạc tưng khác Các tiện nghĩ mới thêm vào ở đây được thục thì bởi một trình thông địch chay trên cấp 2, gọi là did han (operating system) Nhe lệnh cấp 3 khác gidng như các lệnh ử cấp 2 được thực thì trực tiếp bởi vị chương trình, không phái bài hệ điều hành Do vây cấp này là cấp hổn hợp hay được goi là cúp my he en hn (operating, system machine level)

Clie cap vou xết được đành cho những người lập MÌnh hệ thding (system programmer), nhng người chuyên thiết kẻ và thực"hiện các máy áo mới Trone khi đô, cấp # và các cấp trên nữa dự định dành cho những người lập trình ứng

‘dung (application programmer) nhlim guit quyết một bất oan nhớ đó, Mặt Nhắc

“ắc ngôn ngữ ở các cập 1, 2 và 3 cô dạng số tron khi đồ bÀt đấu từ cÍp 4, ngôn 'ngữ chữa cắc tứ và các chữ vi tất mang ý nghĩa gắn gũi với con người hơn,

Câp 4 goi là cấp hợp nẹ (aeserbly lsnEussc level) Cấp này cung ấp các

tie goi nnd (mnemonic) aA viet chương trình hen

CíC chương tinh vi bing hyp ngữ trước tiên được địch sang ngôn ngữ của

cấp 1, 3 hoặc 3, au đồ được thông địch bởi mẩy ảo hoặc thực 1ương đng

“Chương trình thực hiên việc địch gi là rin gp dich (assembler),

“Clp 5 bao gồm cie ngôn ng được hit kể dành cho những người lập tĩnh: ứng dung, Chung được gọi là ngôn ngữ bạc cao (hình level languise) như Nasic, C, Cobol, Fonrăn, Pascal và các ngôn nạữ lập trình hưởng đổi tượng (object-oriented programming language) nhu «+ + Cíc chương trình viết

"bảng ngôn ngữ này thường được dịch xang cấp 3 hoc 4 bằng các trình dịch gọi

Tà ninh iêu địch (€empllez) đã tầng đôi khi chúng cũng được thông dịch

(Con các cấp tiên nữa bao gốm những tập hợp củc shương tình được thiết

IE để lạo ra cc máy đành riêng cho các ứng đụng đặc biệt như trong quân lí, giáo dục hiết Rế chip V.v~

‘Tom hủ, cúc máy tính được thiết kế thành một chuỗi các cấp mồi cấp được xây đụng trên cấp trước đồ, Mỗi cấp biểu thị một quan điểm tru tượng riêng,

Xi các đối tương và các thảo ắc khác nhau,

ụ

"Như vây, đập các loại dit Liêu, cúc thao tắc và cúc dặc trưng ca một cấp,

oi là kiến tặc cấd cấp đó Kiến trúc xử lĩ các khía canh nhìn thấy được đổi

ớt người xữ đụng cap dd, Cie đặc trưng mà người lập trình thấy được (như bộ nhớ có dung lượng là bào nhu] cổ gi trị là môt phân của kiến trúc Các khía canh thực hiện (10p[erneptavion aspect) nhur foal công nghệ sân xuất chịp nào được sử đụng để thục hiện bộ nhớ không phổi là một phần của kiến trùc Vite rghit cổu cách Ihiết kế các phần của một hè thong máy tnh mà người lập tình nhìn thấy được gọi là kiến trủc máy tính Trong thực tý kiến trie may tinh Và tổ chà: máy tink (Computer organization) về hn chất muốn nối đến sũng một ự việc

1.2, LICH SU PHAT TRIEN VA UNG DUNG CUA MAY TINH

1.3.1 Lịch sử phát triển

Hàng trầm loai máy tính khác nhau đ được thiết kế và chế tạo trong suốt cquẾ trình phất triển mấy tĩnh điền tử số Có thể chỉ qui trình phát triển này thành {(hế hệ

4) Thể hệ thử nhất (1945-1953) ~ Các máy tinh dùng đân điện từ

Đài chiến thể giối thứ 2 đã thúc đấy việc nghiên cứu máy tính dâng đền điện tử: Năm 1943 chính phù Ảnh đã giao cho nhà toán bọc nổi tiếng Alan Turing thiét hE eniy tỉnh số COLOSSUS nhầm cổ gắng giổi tui các bức điện của quân đôi Đức chuyển cho nhuu quu thiết bị mã hoĩ ENIGMA, Cũng thời gian này quân đội Mỹ cũng tài trợ cho đư ấn của J Presper Eckert vA John 'Mauchley ở trường Đại học tổng hợp Ïemuylvania xây dựng một máy tính điện

Ur da ning (gensrdl-puipoxe compuler) đấu tiên tên thể giới gọt [à ENIẠC

(Electronic Numerical Integrator and Calculator) Đầy là một cỗ máy khổng lổ,

đi tới 3,4m và cao 2.5m Mây nặng 30 tấn và tiêu thụ công sul lêo tới 140kW bởi 18.000 đền điệ¬ lư chan không và 1.500 ro-le Máy có 20 thánh ghi, mỗi thanh ghi cổ thể lưu rỡ một số thỊp phân 10 chữ số Máy được lập tình bằng 6.000 chuyển mạch nhiều vị trí và vò số để cắm và cấp nối Nếu so xinh với cíc máy tính hiện nay, ENIAC lớn hơn đến 3 bac vé kích thước nhưng lại châm hơn đến 5 bậc về tốc độ tính foun ; thì dự một phép cộng ở đố phải được thực hiện đến chững 200us Chương hình dược nhập vào bằng cách cắn, các đÍu cấp nối và đặt các cöng tác, do vậy mát đếp hãng ngày để thực hiện các

“

thao tắc này Sau khoá học MOK NE nam 1946 in là cúc công việc này là sự phil trién 6 ạt trong việc thiệt kế các máy tính số £Z lớn, Đó là các (máy tính EDSAC (1949) tại Đại học Camiridge vAnh), JOHNIAC ở Công 11 Rand, ILLIAC ở Đại học IUlnols, MANIA ử phòng thi nghigin Law Alamos (M9) vi WEIZAC tui Hoe viện Weizmann (siaen), Tiong thai gian này, Íohn Von Neumann vit nhom ENIAC di thiết kế một phiên bản EDVAC (Fleetronic Discrete Vatiuble Automatdc Compoter) Đây là mấy tính đầu tiên cải tiến cách

“Đập chương krình biểu diễn chương trình đưới dạng sổ và sử dung cũng một 'ð nhớ cho chương trình và dữ liệu cũng như thay thể việc biểu điển các sô thập phân bÌng cắc số nhị phân song sơng trơng my tỉnh Thiết kế eơ bản để (oi là mấy Von Neumana) hiên vân là cơ sử cho hầu hết các tnáy tính số cho đến lận ngày nay Máy này gồm có % phấn eơ bản ¡ bo nhớ, đơn vị tính số học-lögic, đơn vị điều khiển chương tình, thiết bị nhập (xào) và thiết bị xui (n)

b) Thế hệ thử hai (1955-1965) ~ Ce may tink ding Transistor

Dung cu bin diin Transivtor duye phat minh tai phony thé nghiem Bell

(Ms) v0 nam 1948, Do vty, vio những năm cuối thập niền 50, các mây tính Ông đền điện tử dĩ đu'ttÿHuPDSSĐVDPBUSIDD nh đăng tramixtor Múy tin transistor duge nay dung đíu tiên ạí phông thí nghiệm Lincon thuge Vien ong nghé Mansachuset MIT (M9) vã một máy có độ đầi từ I6 hit được thứ

nghiêm với tên gọi là TX~0

Năm 196, tuáy lính thương mại PDP-1 xuất hiện với 4k từ 1# bịt vã chú

Kì nhịp đồng hồ là 5 micro giây Giá của nó là 120.000 đã la Mỹ, Dây là cái Tốt rủ đời củn công nghiệp may tinh mini, Vào thồi điểm này, hang 1BM, khởi đấu là một công tí nhỏ lâm thương mai sản Xuft các mấy đục lỗ cho các thể và cắc mày sắp xếp thẻ bằng cư khí, đã xây dựng mấy tỉnh 7D90 và sau

16 18 7094 với chu kI 2 mlero gây và bỏ nhớ 32k từ 36 bit Giá thành cỡ vài

"riệu dota Mg,

Công tí cồn cho ra đôi loại máy 1401 đũng cho các hoạt động kinh doanh nhỏ với 4k (ữ # bịt, My có thể đọc và gÌu bảng từ đọc và đục lồ cức thể, in kết quả nhanh hơn 7094 vã giá chỉ bằng tuội ghẫn nhô giá thình các máy tr, Nam 1964 công tì CDC giới thiệu tnấy 6600 cố tốc độ nhanh hơn 7094 nhờ

vo cơ chế xử lí song song thực sự bên trong CPU

1s

©) The he thi ba (1968-1980) ~ Cae may tink dang mach tich hợp IC

Mạch lích hyp IC tIntegrated Circuits hay cin gọi là vi mach cho phép dat

196 10n transistor Lex (một shịp đơn tình thể chất bản đẫn Bo vậy sắc máy tỉnh aay dựng trên ÍC 0N hơn, nhanh và rẽ hơn các múy tính đồng transtor [Nam 1964, hing IBM, Lie nly 43 [A mt cong tỉ mấy tính hằng đấu, cho z3 đôi sản phẩm máy tính System—360 du tien sir dyn vie vi mack, Day la mot ho máy tính được thiết kế chơ cả tính foam trong thương mại và rong khơa hợc cũng dang chung một hợp ngữ Phần mềm viêt cho một trong các máy kiểu khác nhau chay được trên máy khác Đây fà môt cái iển quan trong so vai các máy 7094 và I401 Điển môi quan Họng khác tong 360 là chờ phép da lập trình Cổ vài chương tình được nhập vào cùng môi bộ nhổ để khí một chương trình đăng chở xïec ahập/xuất thĩ chương tình khắc cô thể tính toán 360 cũng eð!hể mô phung cắc mấy tính khác Máy cỡ 18 thanh ghi 33 bít nhưng bộ nhữ được thiết kế theo hướng byte ( bit} Khong gian địa chỉ lứ Mbyle của nổ là tất lần so với kỹ thuật và gid thin thi bay hi

4) Thế hệ thả tự (1980 đến này) — May tính cá nhân và VISE

Vào những năm dấu thậpgj†rŸflshi: tịch hợp rấ lớn VLSI (veny luse scale integration) chu vii chye agbn rồi đến vải uĐet ngàn YÌ cuối cing là vÀi triệu transilor trên một ehlp đơn như hiệu nay 8w phút triển này dẫn đến việc sản xuất các máy tính nhỏ bơn và tốc độ xử lí nhanh hơn Do vậy, Vâo nằm 1980, giả thảnh rmầy tính dùng IC đã giảm xuổng thấp cho phếp một s# nhân có thể sở hữu một máy tính Thời đại mấy tính cá nhân PC (personal somputet) 1u đối Các mấy lĩnh c£ nhàn được sử dụng cho việc xữ lỉ vân bin (word processing) ce bing tinh vt ce Ong dyn khắc mà mấy tính lớn không thực hiện tối được

Higa nay, dựu trên kích thước vật lí, hiệu xuất và các lỉnh vực dng đụng khúc, cde my tính sô thể được phân (hnh 4 loại như trình bày đưới đây, tuy nhiên ranh rời giữa chúng cũng nghy cảng trổ nên không 10 ring Vim do ay phat sign hàng ngày hàng giờ của công nghệ phần sửng cũng như phần mềm

‘May vr (nierocomputer) hay my tí cổ nhân (personal computer) 66 kích thước cũng như công suit tiêu tấn wh cho php dng to MOL người,

“Cũng cổ khi míy vi tính là một bộ ví diểu khiển trong một he thống lớn Độ đài

“la bus đữ iu thường là 12 (s6 thể lên tải 64 hú) với dụng lương bộ nhỏ vừa

16

phải Do sự phát triển rất nhanh chồng của cơng nghệ những nằm gần đây ranh

ii giữa máy tính nhỏ và máy vì tính ngày càng bị xố nhồ đì

‘May tính ah2 (mlnleompnterì là một dang thủ hẹp về tính nàng cũng như Xích thước củu mây tính lớn, NO đấp ủng được cho cức ứng dung vũa phái nhà

‘Gu ding may tính lớn sẽ gây lăng phí Rus dữ liệu ở đây thưởng cĩ độ dài từ trên 32 bit vA by) nhơ nhê hơn MÁY linh nhỏ thường dũng cho cắc mục đích Tính tốn khoa học kĩ thuật hay điều khiển các quả trìh cơng nghề theo thữi ian thực, thí dụ điều khiẩn khơng lưu hoắc tự động hố trong các xỉ nghiệp

‘May tính lớn (mainltame) là đang kế thứn của các máy ÏRM 360 và CDC

6600 Điểm khác điển hình của chủng so với muấy tính nhỏ là chúng thường được thiết kế với cắc bộ xử lí hoạt dong song song hộc các tiết bị ngoại vì

“mạnh như cĩ thể cĩ vài trăm ổ đĩa cĩ dung lượng vài Gbye_Nơ thường lâm iệc với các bus dữ liệu lên tới 68 bịt hole hen nữa cùng với một bộ nhớ rất lớn Do vay nĩ cũng cổ kích thước lẳn Cúc máy tính nảy thưởng được đúng rong Năng ng đưng quân sự, ong các ngành hàng khơng, hàng hát, khí ương thuỷ vẫn, ngân hàng, bẢo hiểm v.v

Các giêu máy nh (tpereompaler) đợc thiếi kế đặc biệt để cực đại hoi sổ

ei He ce le ania ahs tangas OP Gay

'Cư thể it kê theo bing 1.1 dưới đây một sổ mốc quan trong tong lịch sử phát tiển máy tính sở

J 194 _[anatyie Eng, [Babbage [GB ging alu ian chs po may tinh 6

[inom rina ara

ls_]22S8ĐE loiOibi Ibm aerate

lEr buốt le cnccc baineraiibr tre

[hủ lawe— em

Nam | “Tân | Chếgobät

4651 ÌWhmwind1 MT | Máy lính chạy thỏi gian thực đầu tiên }

1851 |UNIVAC 1 EckerMauchley | Máy lính đầu tiên bản trên thị trường 4

1952 |IAS ¡Van Naumann Thiết kế cho đa số máy tinh hiện nay —|

4882 |7094 ‘8M | Thổng trị việc tinh toán khoa học

lạm

[sms —— |em an pd du tn WA NE heo hộ

‘ieee [e600 [eoe 'Mây đầu lên cò cơ thế song song nội

1965 IPoP-a Tpec 'Máy tính mini bán chạy nhất đầu tiên

lImel |Bð xử án năng đơn chị đu tên

1.3.2 Các lĩnh vực ứng đang của tmáy tính

“Trong các Tĩnh vue khoa bọc và đời sống máy tính số có thể được sử đụng trong 3 muc dich sau:

sa) Máy tính dùng để xử Í dữ liệu

Một máy tỉnh cổ thể được coi như là bộ xử í dữ liệu th dụ như để tỉnh tổng

số tiến cong phải tả cho từng nhân viên rong cơ quan Mục địch cña chương trình ở đây là đồng các dữ liệu nhập vào, xử í tính toần chứng rồi lưa trữ các kết quả vào bộ nhớ, thí du là các mục chi iết về công phải trả cho tững người Các kết quả đồ có thể được hiên lên màn hình, ïn ra giấy Ìn hoặc cấi vào các file dia trong bộ xử 1í đữ liệu này tuỷ người chạy chương tỉnh Các máy tính được dùng tong bộ xử lí dữ iệu thường được đánh giš trên cơ sử bộ nhớ ngoi lớn bạo nhiều và các máy in cũng như mãn Mình được tăng cường chất lượng như thể nào

"8

ai tồ là một hộ sử (số Thí dụ, xế trường hợp ứng dụng ly [uh để mơ BÌnh

"hố quổ tình theo dõi Hiển biến của khí hậu Khí quyến là một mơi trường t0

uc, ba chiều, được 190 bỗi tnột số rất lân phân từ của các loa khí khắc nhau Việc giải Bài toần trong một mơi trường liên tuc như vây rất khổ Tuy +3 cĩ một cắch để đàng hơn khi giãi bãi toần này bằng cách coi khí quyến bảo gồm

“mơt số rÌ lơn các vàt khố tập phương Nhiêt độ, nồng độ và ấp suất rong mồi hổi này được em như là đồng đều, $w biến đổi chữ xây ra kh các khối hộp đổ ign KE nhau Vì một Khối hộp cĩ 6 mật nên cĩ th lạo sa một mơ hịnh biểu diễn sử tương tác của 6 mặt đỏ xửi các mật lân càn của các khi hộp khác Cĩ thể giả thiết tầng ở thời điểm ban dấu tất cả các hối hộp là nhu nhau (tc là giữa chúng khơng cð xự tương te từ trước), rồi sau đơ bất đầu tính toẩn xem

lên mơ hình này Tác động của mỗi khối hộp lên khối hộp bên cạnh sẽ được tính tốn vÀ tộn bộ xử lí được lập đi lập lạ Để nhận được kết quả chính xác, Xích thước của các Khối hộp phải đủ bơ, nếu kháng giả thiết sể tính đồng nhất các tham) số trong mỗi khối sẽ bị phế vỡ Jơn nửa, số tương tắc cần thiết để nhân được kết quả đồng quy về một giả Mị tra0g thái omg (Cn thường phải rất lớn, Kết quả là chương trình của những bãi tốn thuộc loại này đồi hài phái được chạy ong thời gian rất đài ở những máy nh rảt manh nhữ xin mây nh (Cle may tinh dng trong xử lí số thuờng là các máy mạnh, cĩ hộ xử lít đài,

bộ nhớ chính cổ tốc độ truy cập rất cáo và các thiết bị ngoại vì cũng hợ nhữ goi tương dai hien dai,

©) May tink dang trong do lưởng và diều khiển tự động

Do gi tanh ngày cảng rẽ, my tính ngây nay củn đượt đạt ở trung Lâm" cđa nhiêu hệ thống điều khiến tư động Khi sứ dụng như một phần từ điều khiến, mãy tính thưởng đước gắn vào một hề thơng lớn hơn và người sử dụng thường khơng thấy được cụ thể là đã cị một máy tĩnh trong đĩ, Thí dụ, một mấy tính on-chip (may tins duce che iyo len mot ship) được lp trong một

"mấy giất tư động để tính toán thời gian cần thiết cho cấc quá tình làm sạch,

Ìữ và điều khiển tốc độ động cơ quay vắt nước quản đo, Trong trường hợp này người nội trợ thường không quan tâm tối việc cái mấy giạt được điều khiển bởi một cơ cấu định thời bằng cơ khí của những ni trước day hay đã được điều khiến bởi một bộ vĩ xử lí Niên đại nhất, miễn là nó hoạt động tất † Một thí đụ điển hình của việc sử dụng mây tính trong đo lưỡng điều khiển tự động là hệ thống điều khiển hụ cánh tự động trên máy bay được minh hoạ đơn giản wong Ninh L2 Tại đây vị tí của mấy bay (chiều cao, khoáng cách bạ cánh, khoăng cách lệch khỏi tâm đường bay) và tốc độ được xáo định bởi các kĩ thuật vô tuyến khác nhau liệp quan tới hệ thống điều khiển hạ cảnh trên mật đất Các thong tin vé vị tí của máy bay được cấp tối 3 mấy tính riêng biệt để xác định các đo lệch trong quá trình bay Đó Iä các độ lệch giữa vị trí đo được của ruây bay với vị trí mà nổ cần phải đạt được, Các kế quả tính oán được xuất m khỏi mây tính lã các tỉ hiệu điểu khiển các bộ phận lái của mấy hay (như cánh phụ, sánh lá độ cao, cánh lãi hướng) hoặc nếu cần thiết, điều chỉnh cống suất phát

“Minh 12: Điều NHIên h nh tự đồng tên máy bạ bảng ác máy tính

“Tữ cả nhằm điều chỉnh vị tí của mấy bay theo chiếu hướng sao cho cấc độ lệch kể trên trỏ về 0 Chương trình mắy tỉnh ờ đây được lưu Hữ trong bộ nhớ chỉ đọc ROM, Việc sử dựng ba máy tính trong sơ đồ này nhằm tầng tính tia

‘Ay của hệ thống, để phòng khả nắng một trong những may lính bất ngờ bị hồng trong quả trình điều khiển

20

© CAU HOI ON TAP

L.A Phan loại máy tính điện tử,

41.2 Phan biệt phần cứng và phần mềm Phần cứng hay phần mềm quan trọng hơn ? Phải xử lí mối quan hệ giữa chúng như thế nào là hợp H

1.3, Phần đễo là gì ? Hãy tìm các thí đụ sử dụng chứng trong các thiết bị đân dụng và chuyên dung

1.4 Trình bây các khát niệm về lệnh máy, ngôn ngữ m

1.5 Phan biệt sự khác nhau giữa trình biên dịch về thông địch

1⁄6 Quan niệm thế nào khí người te nói "phấn cứng và phần mềm trong may

nk à tương đương nhan YÊ mắt lôgic”? Hiểu VỀ mô Lình phân cấp máy tính như thế nào ?

1.7 Người lâp trình nhìn nhận máy tính như máy thực ở cấp rảo, anh ta có cắn biết vẻ phần cũng của mấy tính không ? Nếu biế th ð cấp độ như thể nào?

1.8 Cũng câu hồi đồ với các kỹ sư thiết kể máy tính và các phần mềm ? Với người nghiên cửu về công nghệ các vat liệu đàng làm linh kiện điện tử trong máy tính Tirprnripifsisifsftenmm)

1.9 Hiểu và phân loại 4 loại mấy tính điên từ : máy vi tính, máy tính mini, máy tính lớn và siêu máy tính

1.10, New 16m tắt các mốc chính trong lịch sử phát triển của 4 thể hệ máy tính điện tử

1-11 Neu 16m tắt 3 lĩnh vực ứng dung của máy tính Tìm các thí dụ ứng dung trong cuộc sống xung quanh

cấp mấy

2

“6 liêu cũng như lệnh đều được lớ: rữ trong cúng một bộ nhớ Các phép tính số trong sấy th được thực hiện tên cơ sở hệ đếm cơ sổ Z tương ứng với # trạng thal dng va end cia Sc bball hd giữa hệ đấm nàự và các

hệ đến gần gũi vớ người dùg à các hộ cơ số È, TỔ và 16 đã được xem tết cũng, với một số phương pháp lặp mã phật hiện và sửa lỗi trong quả trnh phảt-thủ dữ liệu như mã chân lổ, mã CRC và mẽ Hamrning Khải niệm và các phệp tỉnh liên quan din ce sổ cư đấu chấm đĩng được trình bay cũng các phép tinh lêgic, Các

"phép tinh số học về lưgIc này được thực hin nhờ tào các mạch điện tử số mà cơ

sử tộn học của chủng là đọi số Boole Dĩ là các mạch tính cơ bản hư mạch bản, Ong mech cơng, các mạch cửa lưsïc cơ bản nh mach AND, OR va NOT cũng, như cắc mạch lưg cõ nh phức tap hen như các thanh gh, bộ đếm, bộ chối rồi tối mạch tính sể hẹc và lðg‡c ALU và cuối cũng là mạch điện hử số phức tạp nhất chinh lb các bố xử! trưng tâm CPU Tại đây các mơ hịnh và các khối niệm cơ bản,

vẻ 2 củch thức hoạt động lên quan đổn CPU là đơn xử ! và đa xử đã được để cập,

ti, Do được tổ chức hết nối các bộ phần theo kiểu hus nên ở mỗi thời điểm trong tồn hệ thống mây ính chỉ sơ 1 đem vị được phát tía hiệu cũng như chỉ cố một số hạn chế các đen vị đượt thu tín hiệu, Để giải quyết uấn để đĩ, các cửa 3 trang thải

© CAC TU KHOA

Tiging Viet dom v xii rung tim CPU, bo nha chin, bus he thing, bus iach, bus 36 id, bus di Kin, thet bt ngoi vi, bồn mạch chính mạch ghép nổi, máy tau Von Neumann, s6 dS chm tinh, ổ dấu chấm động, mã phát hiện và ửa lỗi,

"mạch lôglc, cổng 3 rạng thất, cửa AND, OR, NOT, XOR, bộ chốt số lu, thanh

hi, mạch tính số học và lagc ALL, bd đếm, xử un hy xử í song song, đơn xử:

ta xử

Tiếng Anh : central processing unit CPU, main memory, system bus, address

‘bas, data bus, contro bus, peripheral, main board, interlacing board, Von-Newranin machine, static point number, floating point number, errorr correcting and detecting code, logical circuit, tri-state gate, AND gate, OR gate, NOT gaie, XOR sate, data latch, register, arithmetic and logical unit ALU, counter, serial process, parallel process, monoprocess, mulproczss,

2.1 TỔ CHỨC CHUNG CUA MAY TINH

Ñô gồm các đơn vị chính sau :

‘Bam vf sib 1 rrung tm CPU (Central Processing Unit, £6 thể gọi tất là bộ

sử Í, dùng để tìm=nạp và thực thi các lệnh tử bộ ahd Bên trong nổ có mạch điều khiến lôgle, mạch tính số học-logÌc vA mot bộ nhớ nhỏ có tốc đổ thắm chập cao là các thành ghí Nếu CPU được xây dmg tren mot hod vai vi mach đồng tong thột chíp hĩ nổ được gọi là bộ ví xử

Bộ nhớ chính trong mấy tính gôm bộ nhỏ chỉ đạc ROM luv trữ các thương trình và đổ liêu không bị mất di khi lắt máy đùng cho khỏi động hệ thông,

bỏ nhớ shúldec dược RAM ding lưu giữ cấc chương trình và dữ Liu khi chạy máy Bộ nhớ chính được thiết kế bởi các vì mach bẩn dẫn có tốc độ truy cập cao Ñgoài ra côn bộ nhớ khối (bộ nba phu) ding các mũi trường nhố khác như đũa I8 đĩa quang cổ tc độ tuy cập thấp hơn nhưng cố dung lượng lớn hơn

«ing để lưu trữ thêm các chương trình và dữ liệu, và giống như ROM các dữ liệu này không bị mắt đi khi tất máy Bọ nhớ chính được tổ chức thành các ö chớ, mỗi ð nhớ chứa một từ dữ liệu như nhau (bằng ] hoặc vi byte) và được

gn cho một xổ gọi là địm chí để CPU cố thể định vị khi cần trao đổi thông tin với ð nhớ đó

Các tiểi bị ngoại vế, cồn gọi là các diết bí vàolra, đùng để nhập hoậc Xu

đũ liệu vào hoc /« tữ CPU Bin phim, chuột, mấy quết thuộc loại thiết bị vào ¡ máy in, enn bình thuột loại thiết bị ra Cae 6 đĩa ở bô nhớ khối có thể được coi

là thiết bì vào khi CPU đọc sổ liệu lừ đĩa hoặc thiết bị ra khi CPU ghi số liệu len dia, Giống như các Ø nhớ, mỗi thit bị ngoại vi cũng được gắn cho một địa chỉ nhi định Các bộ phận trên được kết nối vấi nhau qua các tập đường dây nối gọi là buy Điển hinh Hong snấy thi là bay hẻ /iđng Do những đậc điểm

kể trên, thường có 3 bus thành phẩn : bưt điều dể truyền tài số Hew, Dus da chỉ cho phếp đơn vị asm chủ bus định vị (chọa) ð nhớ hoáe thiết bị ngoại vi nhất định để chuyển thông tin và bu điều khiến để hỗ trợ chơ việt trau đổi thông tín nhập bay xuất (đọc hay ViếU, 9 v,

“Ta cổ thể hình dung mot cách sơ bộ cách trao đổi thông tin của CPU với ede thành phẩn khác (cde ô nhở hoặc thiết bị ngoài vi) qua các bus như hình 33,

”

(Giả sử các thiết bị tiên hình được đánh địa chỉ lấn lượt là 0, [ và 2, Từ

“thiết bị” ở đây được hiểu cỏ thể à thiết bị ngoại vi hoặc Iã ấc ð nh trong bộ

hồ Khi CPU muốn chuyển thông tin với một thiết bị nào đ, thí dụ thế

nổ sẽ phất tín hiệu địn ghi tượng

địa chỉ Trang mỗi thiết bị cổ một mh

mạch chứa sổ liệu của nó với cốc đây trên bus số liễu khi số địa chỉ trên bus địa chi tring đúng với địa chỉ được định cho tiết bị Trong trường hợp này chỉ cố

bộ đêm sổ iệu tong thiết bị 2 là được nối với bu số liệu mã thôi, còn các thiết

bị khác vẫn bị ngắt ra khỏi bus Như vây, nhờ bus địa chỉ mà CPU đã định vị (chọn) được thiết bị 2 để thông in với nổ qua bus số liệu Ngưài ra, ị cc thiết

bị cỡ thể hoại động ở một rong các chế độ khắc nhau, thí đụ đọc bay ghi bỏ

hổ, nên cũng với tín hiệu địa chỉ CPU cũng cấp tí hiêu điều khiể tới thiết bị

đồ qua bus điều khiển để xác định chế độ hoạt động mong muốn cho thiết bị-

“Các thiết bị ngoại vì liên bệ với CPU và bọ nhớ qua các mgch ghép nối ỏolza (eắe gian điện) Các mạch này cho phếp nối các bộ phận độc lập nhằm làm cho chúng có thể lương thích và truyền thông được với nhau

“Để duy tì hoạt động chính xác và đồng bộ hoá CPU cùng các bọ phận liên quan, mấy tính còn phải có một mạch tạo cắc xung điện cổ tần số rất chính xác

Và ấn định gọi là đồng hd he thong (system clock) Tin 96 nay quyết định tốc

6 hoạt động của máy tính nhanh hay châm,

Tâi nhiên để các khối rên hoại động được phái có một m

là nguồn cấp hãng lượng ữ mạng điệ thành phố hoặc ắc~quy

“Trong các mấy nh, có một phần mềm được nhà sản xui nụp sốt ong ROM

291 1h chung minh vhs er co 9 BIOS (Basic Inpoyutpa System) Jong 4 Ki đông máy, Trủng quả tình khởi ding mt ph min gov Ae cr hanit OS (operating system) din nap vio RAM cho phép người sử dụng làm việc thun tên

“di đụ, để Viết Và huy các chương trình ông dung) tong xuôi thôi gian cháy tnỆy,

Đổ là một tập hợp các chương nh sử dụng để diều hình các chức năng cơ bin eta sắc hộ phin phần cứng hay phần mắn trên hệ thổng mìÌy nh

vin nui, shan

2.1.2, Quả trình hoạt động của mây tính

'Với một mây tính hoạt động theo kiểu tuần tự như ve tinh bày su dây, có thé diing thi du sau để mình hoạ cách thức mà CPU thực thi eae lệnh Cách thức tổ chức như vậy theo nguyên túc xây dung cvie har dine sy ra nd sie thoi Tại một Vũng nàn đồ trong bộ nhữ là một chương trình được lưu trữ trước Khi chạy, Chương trình trong máy tính hào gồm edt tập hợp các lệnh được sắp, xếp theo một tật tự nào đó, Khi chay chương trình, CPU sẽ đọc lần lượt tững lênh một tứ hộ nhớ và th lu thuoe về chương trình cũng như cặc số liều tỉnh ten tung gian cũng được lưu trữ ngay trong bộ nhổ như các lẽnh : chỉ cổ khác là các lệnh được lưu trữ ở một vùng côn các sổ liệu được lưu rữ ở một vùng Khúe, Một máy tịnh

Mình 3.3 biểu diễn thị đụ một chương trình ee

hyp s6 heu tr 2 6 hd, cong ching vO haw 4

tối lưu kết quả Vào một ô nhớ khác Chương DmE

trình gồm các lệnh và sổ liệu cũng được tổn Eszmasma-|

We một bộ nhớ, Tại đầy, bộ nhớ gốm 7 vũng PEF SN

kế tiếp nhau được đãnh số từ 0 đến 6 gọi là

được đẳnh địa chỉ, Môi địa chỉ được chứa các _ #fh2-}-Cuang ui vi con số có ở nghĩa hoặc l lênh hoặc là số liêu eee

"Như tiên hình chớ thấy chương nh được lưu trữ trong vũng nhớ cổ các địa chỉ

1 JO] dep {3} g6m 4 lệnh Trong thục tử, thay xì các chữ ghi lệnh trên hình, phải là các con sỡ biểu diễn mã lệnh đỏ Lm ÿ rằng sổ rong ngoặc ( ] ảm ÿ là

20

số địa chỉ nhớ chứ không phải nội dung ö nhớ Vùng nhớ chứa số liệu cổ các địa chỉ từ |4] đến [6] Mỗi lần chị cô một địa chỉ được truy cập Lệnh đău nằm tong địa chỉ [0| có nghĩa là : lây sổ liêu lầ nói dung ở địa chỉ [4| từ bạ

hồ, tong trường hợp này lã số 2, Lệnh tiếp theo ở đía chỉ [1] là : cọng nổ với

6 liệu là nội dung ở địa chỉ [5], tức lä số 7 Sau khi công xong 2 sổ này dược kết qul 2 + 7 = 9, mày tĩnh tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo ở địa chỉ [2] là

ưu trữ kết quả là số 9 vào địa chỉ J6] Lệnh cuối cũng ở địa chỉ [3] cha máy kết thúc chạy chương trình Số liệu 1 ở địa chỉ [6] chỉ lã một giá trì ngẫu nhiên mà

9 nhớ cũ rước khi hay chương nh

“Trong thực tế, CPU thực thì tùng lệnh theo một chuối thao tác như nau =

1 Lấy lênh kế tiếp từ bộ nhớ vào hanh ghỉ lệnh TR,

3 Chuyển nội dung bộ đếm chương trình (uö) tới địa chỗ lễnh tiếp the,

3 Xác định loại enh vi Ia

4 Nấu lệnh sử đụng dữ iệu trong hộ nhá, xắc định nơi chứa dữ liệu

5, Tìm-nạp dữ liệu vào các thanh ghi ong CPU (nếu có)

6 Thực thị lệnh

1 Lim các kế go

8, Tổ li buớc 1 để bắt đầu thự t lệnh kế tiếp

Bay là một chủ kì (ốy lệnh = giả ma Fen = thục thí nh: có È hấu hết cắc mấy in,

2.2, CAC PHEP TINH SO VA LOGIC TRONG MAY TINH

Lượng thông tie nb nhất được lưu thao trong my in Ht Bt

là đơn vị thong tn cổ thể nhận be tomas gi i thi du “0 Rode “1 MM tính xổ lưu trữ thông in rong các bộ nh thành đạng các nhôm bit gọi là sử (0), Số Long một tờ tê từng trường hợp có thể khắc nhau, Một tờ đâ

Š bú gội là một Jave, Một từ đất $ bị gợi là một zib« Máy tính tương thích

IBM PC truy xuất bô nhớ mỗi lần | byte hay có thế nói một ð nhớ trong nó

chữa 1 byte thông tin đầy thường gọi nhóm chứa 2 yle à mộ (word) và

một tứ kếp (đouble word) gồm 4 byte,

Các lữ, là các số trong máy tính, ngoài việc Điểu diễn định hems cho mor con xổ côn cô thể biểu diễn chơ các lệnh (thí đụ từ "1111 1000” là mã lạnh xoá

n

cỡ nhớ trong vi xứ lí 8086 của hãng Intel) cổ thể Biểu điển cho các Éí tự (gầm cee chữ cái và kí hiệu in rà được hoặc kí tự điều khiển không in ra được, thí dự

tử "D100 0001" là mã ASCN của chữ *A”) hoặc có thể biểu điển cho các điểm dink (pixel) trong mêt ảnh để hoa về đô sáng mẫu, v

2.2.1 Cite hệ đếm liên quan đến máy tính

“Trong cuộc sống hàng ngày ta thường dùng hệ đếm cơ sở mưới hay hệ “hấp, phản Trong hè này dùng một tổ hợp các chữ sổ (digi) từ 0 đến 9 để biểu

iá trị các số Các mạch điện trong máy tỉnh ở từng thời điểm chỉ ở mot trong bai rạng thái đồng hoắc mở bay gọi là cắc trang thải lôgic "0° boặc "1" của các linh kiện điện tử tạơ nên nó De đó, để biểu diễn một sổ trong may tinh phải dùng hệ cơ sở lai hay he ni phn, Trong hệ này ta đùng một tổ hợp các chữ số 0 hoặc 1 để biểu diễn giế trị các số Mỗi chữ số trong một số nhị phân

ại diệu cho một bữ thông tin

“Thường các số được biểu diễn bằng cách ký hiểu theo vi tr nghĩa à giá trì hay "Ưọng lượng” của mỗi chữ sổ trong một sổ tuỷ thuộc vào vị trí của nó bên trong một số Tổng quất, môi số N khi được biểu điễn theo vi trí với cơ sổ b sẽ được viết là

Các chit a trong bigu thie ten [a cae con 86 (digit) va €6 thE nhận một

"rong ð giá trị, Khi cần phân biết rõ hệ đếm người ta thường viết thêm chỉ số đưới kí hiệu cơ sổ vã các sổ,

“Thí đụ, số 65 trong hệ thập phân được viết là 65,; Cũng là số đồ trong hệ nhị phân được viết là 1000007

‘Datu phẫy trong tiếng Việt () đùng để phân tách giữa phn nguyen va phan

sđ Trong tiếng Anh trường hợp này lĩ dấu chẩm (.) Để thuãn tiện ch việc đọc

‘cde thi liêu tham khảo tiếng Ảnh về snấy tính, từ day ta s# thống nhất đúng cách gọi và biểu điễn như tiếng Anh là đấu chăm Trong hệ thập phân ta số du chấm thp phân, trong hệ nhị phân te cũng có đấu chẩn nhị phân, v.v

28

“Thí dụ, số thập phân 133.35 sẽ có giá trị số bằng tổng của các tích giữa các, thề số 1, 2, 3, 2 và 5 với các trọng lượng khắc nhau ;

Ngược lại, bit lận cùng bên hải gọi là bừ có ír ý nghĩa nhất LSB (Least

Significal Bí, Đôi khi, trang trường hợp xử lí một sổ cổ nhiều by thì người

ta cũng thường gọi các byte tân cũng bên trái hoặc bên phải là MSD (byle nhiều -Ý nghĩs nhất, by ea0) hoặc LSB (byie í ÿ nghĩa nhất, byte tip)

Hiện nay có 4 bệ đếm hay được dũng trong những bài toáo liên quan đến, mấy tính, đồ lã

Hệ thập pha (mush, decimal) b 1.234567,8.9)

Hệ bắt phân (ấm, octal) b>8 a=(0/1/23/4587}

MỆ thập lục (mới su, hex) b= 18 a=(0/1/2445/87/88,A.8,C/0.E)

TL ÿ rằng các chữ A, f C, D, E, F trong hệ thập lục biểu điền cho các chữ

ổ c6 gÌi trị tương ứng vối các số 10, J1, 12, 1Ä, J4, 15 rong hệ thập phân

0a các hệ đếm thường xuyên phải cỏ sư chuyển đổi qua li trong các

thiết bị nhập/xnất của may vỉ tĩnh

‘Thi du, biến đổi số thập phân 41.6875,; ra số nhị phần Việc đấu tiên Ta ích thành phấn nguyên 47 và phẩn phân số Ø 6875 Phấn nguyên được hiến đối hàng cách chia 4ƒ cho 2 (vi = 2) được thương số là 2/ và có số đư bằng /

2»

Lai ding thương này chia tiếp cho 2 để nhận được một thương số và số dư nữa XXử lí này được lập lại cho đến khi thương số bing 0 Các hệ số của sổ nhị phân nhân được từ các số dự với số đư thứ nhất được gần cho bí thấp nhất của

xổ nhị phân Phẩn phân số được biển đổi bằng cách nhân nó với 2 để nhận được một số nguyên và phân số mới Phần phân số mới lại được nhân với 2 để e6 sổ nguyên và phân số mới nữa Cứ như vậy cho tối khi phần phân sổ trở nên bằng Ø hoặc tối một số chữ số cần thiết, Các hệ số của phần phân số nhị phân nhân được từ các số nguyễn với sổ nguyên đấu tiên được đật ngay cạnh đầu chăm nhị phân Cuối cùng, bai phần này được kết hợp với nhau để cho toàn bộ

vậy, 53241, = CEF9,, hay thường viết là CEF9lk

30

+ Đổi số hệ nhị phản sang v3 hệ thập phủn : bằng cách cộng các số mũ 2 tứng với cäc digit bằng 1 trong số nhị phân Thi du =

“Thường dùng một số nhị phân 4 bit dé mã hoá cho các chữ số từ 0 đến 9 Như

ây không dùng hết cấ tổ hợp có thể có của 4 Bí (Z“= 16)

Mã nhị phân được mô tả ở trên thuộc loại mã nhị phãn tự nhiên hay loại ni

có trọng số 3421 Tuy nhiên trong một số trường hợp dic bigt thí dụ như để phát hiện và sửa lỗi rong quể trình truyền các từ dữ liệu, cồn cổ các loại mã Khác không có trọng sơ như mã Gray, mã Hammming v.v

2.2.2, Mã hoá các kí lự trong máy tính ~ Bảng mã ASCIT

Nhiều ứng dung trong máy tính đồi bôi phái gia công xử lí các dữ liệu bao gốm không chỉ các sổ mà còn là các chữ cái và nồi chung là các kĩ tự, Một tập

kí tự bao gốm các phần tử là các kĩ hiệu 10 chữ số thập phân, các chữ thường

Ya cha hos (rong bing chữ cái và một số kí tự đạc biệt như S, #, =, %, v:

“Trong mắy tính các kí tựifTpefbhni8lwrBiTlđghinh các con số, Hiện có 3 tập mã kí tự thông dụng là : mã Baudot, mã ASCII (American Standards Code for Information Interchange) và mã EBCDIC (Extended Binuy-Coded Decimal Interchange Code),

Dưới đây là bằng mã ASCII, các kí tự được mã hoá thành các số nhị phân 7 bịt với 96 kỉ tự n ra được và 32 kí tự không in được đũng cho điều khiển Lưu ý một chút ta sẽ thấy các chữ i8 hoa và {thường chỉ khác nhau ở bịt thứ 5 (vì hơn kếm nhau giá tị 2“ = 32), các chữ số thập phân trong bảng có thể biến đổi thành mã BCD bằng cách bỏ đi 3 bit nhiều ý nghĩa nhất trong mã nhị phân ASCH của nó,

32

“3-3, ác mũ phát hiện và sửu lôi

Đôi khi các dữ liệu trong bố nh hoặc các bộ phản khác của mấy tĩnh cũng

bị lỗi do các nguyên nhân khách quan như can nhiễu hoặc sái hông của các thiết bị thủ phút tong hệ thông mấy tính Lúc này một hay một xố bì! tron từ nhớ bị thay đổi khác ao với gi tị đùng của nó Để tránh vige đọc những lỗi

hư vậy, các bộ phân đều dùng cúc mi phât hiện lối ĐC (efror đetectÌng code) hoặc tụã sửa lỗi ECC (eHr cotectity code) khử Ituyền cite wea liệu

Một trong những phường pháp phút hiện và sửa lỗi là ( khi muốn kiếm ta

ôi một từ đữ liệu ør bịt người ta ghép thêm r bịt kiểm trả được mA hos theo một tích nào đồ rối truyền đi ừ ghép di = m+ + bút Đằng cách kiểm trả từ phớp này tai bên thủ, có thẻ phát hiện được dã có lỗi hay không xảy ra trong tir

‘ny bit vi trong mot số trường hợp có thế biết chính xác lỗi độ xảy tr ở cắc bịt Hào để sửa Vì rằng các bú kiểm tra không mang thông tin nền chúng thường được gọi [à ckc bú di thữa (redundant bú), Có nhiều loại mũ, tw chỉ xết mãi loại

4) Phát hiện tối với bít chẳn-lẻ

Xiếm Ira được ghép thêm) TU Có 3 loại bú chẩn-lễ chấn-lÊ chấn (chứn-lÈ dương) và chẩn-lẽ lẽ (chẩn-lẽ Am), Nấu dũng loại cMấn-lẽ chẩn, bú nây có giá tị lầ 0 hoặc 1 sao cho tổng số các con sổ ] trong

âu ghếp là một xổ cha, Nếu dùng loại chăn-lẻ lễ Hì ngược lại chọn mio cho Tổng số cúc con sổ Ì trong xâu php là một số lẻ Thí đụ, ru dũng bít chẩn»|£ chu, với tứ so Miệu 8 Bá (1091 0110), giả Hị của bịt chẩn: lẻ chấn ở đây bằng 0 vì xố b cố giátrị J trong xâu số liêu bằng # lš một xố chẩn tối Ngược lụi, nếu đũng bịt chấn lễ tì bịt chẩn-lẻ ở đây là

Phương phập đơn giản kể trên có nhược điểm là khủng định vị được bịt lỗi

xà chỉ có thề phít hiện được các lỗi ít đơn, Thí đụ như khi cổ 2 B trong xâu

¡lỗi tứ không phất hiện ra được vÌ sự tương đồng vẫn không thay đổi

Để khác phục, có thể dũng thêm phương pháp kiểm trì chấn-lề cho từng khối

4

số liệu được truyền, Ở đây đùng mã phát hiện lôi EDC khối Mọt mã phát hiện lỗi khối chữn- lẻ dàng 3 loại bịt hiếm tra ¡ bịt chân-lẻ dọc VRC (venieal parii hũ) và bit chân-lẽ ngang LRC (horizontal ~ longitudinal pari bit

“Thí dụ, tnổi từ số hệu gồm 3 bit DO, DI va D2 cần phất và thụ với kiếm tá chăn-lẽ chân tong hệ thống được viết thành một cột đọc và một chuối gồm 7

từ được sắp xếp liên kế nhau thành khối theo chiều ngang như bình 2.4 Bit chẩn=ls dục VRC cho mỗi từ được thêm: vào đầy mỗi cối tao thành bịt D3, Trên

cơ sở một hàng các bit DO eda 7 từ sử tính được | bí chẩn-lẻ ngang LRC Cũng như vậy tính được ese bit chin-Ié ngang cho cắc bàng bít DỊ D2 và cả các bit VIRC trong khối Nếu khi thu phát hiện có lỗi ở 2 vị tí đánh đu Ý trên hình ta cổ thể biết ngay bit DỊ của từ mã thứ 3 bị lỗi, Các phép thống lẽ chỉ rà tổng việc sử đugg đồng thời cả bai phương pháp VIEC vì LIC lâm: tầng xác xuất phất hiện lỗi so với khi chỉ đũng RC lên 3 đếp 4 bác Tuy cổ về phúc tạp nhự vậy nhúng việc tao các bịt chẩn-lẽ và kiểm tra lỗi chấu-lẽ thường được thực hiện bằng phân cứng là các mách lögic tổ hợp như các mạch hoặc tuyệt đôi XOR hiện cô sấu trên thị trưởng,

Kiểm tra bang ma CRC (Cycle Redundancy Check) được dng để phất hiện

ôi khi đọc số iệu tữ đĩa từ mềm Từ đữ liêu được ghép thêm vào các byte kiểu: soát lôi CRC khi phát

hấp lẺ ngang về dọc

"Nguyễn lí tạo mã CRC như sau Một xảu bít bất kì cổ thể được cơi là một

ập các hệ số của một Ha thức Pi%), trong đồ *$” à hư số Thị đụ byte 1000 001 1 ứng vải da thite BOx) = Lx" +06 +009 + 41a" + 1 =x? #24 1 Chon mbt dda thie G(x) mio đó gọi là đo thức sính (generation polynomial) Khi nodulo-2 đa thúc Bíx) cho GỊx) ta đuợc thương số Q(A) và số dư RÍx) +

35

"rong xâu dữ liệu

‘Ba thite sinh đo tổ chức viễn thông quốc tế CCITT quy định là

hay xế,

`V] các phép tmodulo-2 tương đương với việc thực hiện phếp hoặc ruyệ đổi tnên các việc Iạo mã CRC cho quả trình ghi và kiểm, ta lỗi ch quá trình đọc dữ liệu thường được thực hiện rất đơn giản bằng các mạch điện tử số,

©) Mã sử li Hamuing

Đây là loại mã sửa lỗi đơn gián Một từ mã Hamming gốm m bít dữ liệu và

7 bit kiếm trả chẩn lẽ, Các bit kiểm tra được chọn như thể nào đấy để mội lối bit đơn có thể được phí i đồ có thể sửa được Các smi Hamming duge gin cho kỉ hiệu là H,,„, trog đồ n là độ dài từ mã bằng

(mr) Thi dy, ema Hy như xau

i thí dụ bit 1, chuyển từ 1 tái 0 Lúc đổ từ mã nhân được sẽ là 1000110 Bên thụ sẽ tính các bìt kiểm trí

36

G;=1@0

€=190®

‘Ty bit kiểm tra sẽ Tà 100 trong khi chúng là 010

“Nếu lấy modulo~2 hai sổ này te cổ 5 100/8 010 = 110 chính là ví tí th 6, Nhữ vậy bị thứ 6 tức là lạ đã cá lỗi và cân phải sữa lạ từ 0 về 1, Các cơng thác tính cúc bít kiểm tra ở đây được thực hiện như way nhằm chơ bất kì một lỗi bi: đơn nào đổ xây ra sẽ đẫn tối thay đổi tổ hợp của các bít kiếm tra này và trở tối chính ị trĩ hi lơi đĩ Bằng cách thêm vào một hi kiểm tra nữa cĩ hể tạo được smi Hanuming cho phép phat hiện 2 lỗi vã sửa k li

2.2.4, Biển điền các số khơng đầu và cĩ đầu

Một số được dũng trong cae tinh tin khoa học thường gồm 3 phần : đầu

độ lớn và đầu chấm phản cách phần nguyên và phần phân sổ (thí dụ như đu chăm thập phân)

"Đầu của một số cổ thể được coi là mộ lệp gồm 3 phần tử đương (+) và âm C)

Do đĩ cĩ thể dùng 1 ty ÍnitltrlựfInn máy tính Thường bít bằng

0 biểu diễn cho đấu đương và bịt bing 1 biểu điễn cho đấu âm Nhử vậy, một

ở nhĩ phân u ht cổ thể biểu điền được 3" số nguyên khơng đấu cổ giá trị từ 0 điên 2" ~ 1 nhưng chỉ biểu điễn được cho 2°”sð nguyên cổ dấu từ (~2*"Ì) đến +(31 — 1) vì phải đồng [ bật để biểu điều đầu, Thí dụ xế nhỉ phân 1 byIe cố thế hiểu diễn cho các số nguyên đương từ 0, iển 355, hoặc biểu diền được

ce xố nguyên am và đương trong Khodng từ ~/28 0 +127 Như vậy số

~ 654p sẽ được Iuu tr trong mấy tính với một số nhị phản 8 bã là

1 1000001,

“Trong tnấy tính thường đồng sZ bi (compliment) dé bigu din cho sf ăn: 'Với mật hệ cơ số , cĩ 2 loại : sổ bù vã số bù (~ Ï) Thí dụ hệ thập phân cả + bù muơi và 6 hil chin : hệ nhị phân cĩ số hũ lui và sử bữ một,

XMỗi con số trong sổ bù (r~ 1) nhận được bằng cách lấy giá tr ( = 1) trữ đi

gi trì của tối con số tương ứng Thí đụ số bũ chín của số R35, bảng 164, cle con số Í,6 và 4 nhận được hằng cách trứ 9 chủ các cạn sổ 8, 3 và 5 Chú ý

37

răng trong hệ nhị phân, số hũ một eia một »ổ chính bằng sở đảo của xổ đó, Thí

dụ, số bù một của xổ (01; là 0100,

Số bù e nhận dược bằng cãch cộng 1 vào con sở í ÿ nghĩa nhất cũa sổ bà

— 1) Thí dụ số bù 10 của số Ä35,g kể trên là l6Ấ,ø, Có thể thấy rằng sổ bù

ai X” của một số X nào đó được xác định sao cho Ấ* + X= 0, tức là nếu muốn tâm sổ bù hai của Kia chỉ tiếc lấy đảo của nổ ổi cộng thêm / Thí dụ, m số

hò hai của số + 65, =0 100 0001 như van

Lấy đảo của sổ này là 1 0L1 11103,

“Chương trình nhập dữ liêu sẽ chuyển 2 số đồ ra dang nhị phân

3/69, — 11.I01;=x 0011.1010, 65,9-> 110.1, + 0110.1001, Đến đây máy tính coi các sở này là 2 số nhị phản 1 byte 0011 1010 và

0110 1000 rồi cộng theo quy tắc (hông thường

00111010

01101000

1010001 0 = (63/g (số nhị phân không đâu)

“Chương trình đến đây sẽ nhận kết quả và phản tách nó ra thành 2 phần : phấn nguyên I010 và phin phan xố 0010 rổi jn kết quả chính xác là

"Nhưng, khi cũn biếu diễn vã xử lí những phần sỡ và những số rất đái, thí dự

ác số bao gõm rấi nhiều con sỡ Ư tnà chỉ sở một t con sổ cĩ ý nghĩa như hãi

si

'Khới lượng mật trời + - 1990000000000000000000000000000000

'Khối lượng điện tử : _- 0.000000000000000000000000000910956g

mấy tính sẽ phải đồng đến một số lớn hyIe nhổ để lưu trữ các con số 0 như vậy

"Như đã biết, | hyte biểu điển được 256 số (tữ đến 255) thĩ để biểu điễn tmột

46 trong đải rất tộng từ lồn đến nhỏ như vậy cấu đến cỡ L‡ bytc chớ phẩm nguyên và 12 byte cho phần thập phan ; vậy tổng cộng cần tới 28 byte = 208 bit cha một sở ! Rõ tùng trong trường hợp nay đng loại số cĩ dấu chấm tĩnh sẽ rất bất tiện, Múy tính số thường biểu điễn và lưu trữ những số tiên trong dạng đi: chẩm đing ([fouting point) ne sau

1.990 + 109g và 0/910956 + 107””g hày theo cách viếi s Kho doe Ia -+).99E + 33g và + 0.910956E ~ 27g

"nguyên (hộc phận số) cĩ đu và trường mũ là số nguyên cĩ dấu,

Thí đụ một sð thập phần đầu chấm dong +6132,789 với quy ĩc phần dịnh trị à phản sổ cả dạng xố khoa học lã + 0.6132789 F: +03 gồm 2 trường ;

(0 100111000 1 00101

Dạng số khoa ho của nỗ sẽ là : + 100111009 E-05

9

Một số đâu chấm động goi là được chuẩn haế nếu con số nhiều ý nghĩa hát của phân định tr là một số Khác 0 Nêu được chuẩn hoá xố đô sẽ chữa được nhiều nhảt các co số có ý nghĩa trong nó Tổ chức IEEE định nghĩa một

xi dấu chăm động cõ cơ số ngầm định là 2, được chuẩn hoá sao cho phẩn định

Wi Fim trong đài / ZZ < 2 (tương ứng với phần nguyên bằng 1) Một sổ X sẽ được định nghĩa là:

X=-1

“hong đồ § là bịt dấu (S

E là số m8 được chuyển dịch đi

“Thường độ dich Ø được chọn bằng 2", trong đó w là độ đài bịt của trường

sở mũ, Điều đồ cho phép lưu trữ các số mũ trong dạng được chuyển dịch chỉ sũm toi cặc sổ nhị phân không âm vì số mũ âm nhất đã được chuyển dich thành f Thý dụ, trường số mũ đài 8 bit,» = 8, đo vậy đãi số mã thực xự là từ

Í"! - 13W ta sẽ cô sổ mũ âm nhất được địch

sẽ là -3W + /2Ñ = 0 và số mi đương lớn nhất là +127 +128 = + 255,

Chu TEBE 754-1985 phan dinh 3 dang sô dấu chẩm động cơ bin li S1 có d chính sắc

Sổ dị chính tắc Ñ

SỬ có độ (lính xúc mã sộng dài 38 bit (Quadruple

Ting sau cho các định đạng của các loại sổ đấu chẩm động theo IEEE,

Sd ma