Cấu trúc máy tính và hệ điều hành

Mục tiêu của môn học  Sinh viên có những hiểu biết về các thành phần cơ bản của máy tính điện tử số, nguyên lý làm việc, cách kết nối, giao tiếp giữa các thành phần này với nhau.  Sinh viên có những hiểu biết về chức năng chính của hệ điều hành, phân loại được các hệ điều hành thông dụng và có hiểu biết sâu hơn về một hệ điều hành cụ thể

Cấu trúc máy tính

và hệ điều hành

Hàn Minh Phương

Bộ môn CNTT Khoa Tin học Thương Mại Trường Đại học Thương Mại

Mục tiêu của môn học

 Sinh viên có những hiểu biết về các

thành phần cơ bản của máy tính điện tử

số, nguyên lý làm việc, cách kết nối, giao tiếp giữa các thành phần này với nhau.

 Sinh viên có những hiểu biết về chức

năng chính của hệ điều hành, phân loại được các hệ điều hành thông dụng và

có hiểu biết sâu hơn về một hệ điều

hành cụ thể

• 30% kiểm tra giữa kỳ

• 60% kiểm tra cuối kỳ

Tài liệu tham khảo

• Giáo trình cơ sở chuyên ngành Hệ điều hành, Nguyễn

Thanh Tùng, Đại học Bách Khoa, Hà Nội.

• Modern Operating Systems, Andrew S.Tanenbaun, 1992, Prentice-Hall.Inc

• Understanding Operating Systems, Ida M.Flynn, Ann Mclver McHoes, 1991, Brooks/Code Publising Company, California

Chương I: Giới thiệu chung về cấu trúc máy tính

1.1 Các giai đoạn phát triển và phân loại

máy tính

1.1.1 Các giai đoạn phát triển

1.1.2 Phân loại máy tính

1.2 Máy tính điện tử số (MTS)

1.1.2 Thông tin và số hóa thông tin

1.1.3 Cấu trúc phần cứng

Máy tính ?

 Máy tính/ Máy vi tính/ Máy điện toán

(Computer): Thiết bị bao gồm các linh kiện điện tử có khả năng tuân theo các chỉ lệnh được đưa vào tạm thời hay vĩnh viễn để xử lý dữ liệu theo yêu cầu, hoàn thành một số các thao tác trong đó có ít nhất một thao tác được thực hiện một

cách tự động không cần có sự can thiệp của con người.

1.1.1 Các giai đoạn phát triển

 Sự phát triển của máy tính dựa trên sự tiến bộ của các công nghệ chế tạo ra các linh kiện cơ bản của máy tính.

• Thế hệ thứ nhất: Máy tính dùng đèn điện tử (1945-1955)

• Thế hệ thứ hai: Máy tính dùng Transitor (1955-1965)

• Thế hệ thứ ba: Máy tính dùng mạch tích hợp (1965-1980)

• Thế hệ thứ tư : Máy tính vi mạch (1980- nay)

 Việc chuyển từ thế hệ trước tới hệ sau được đặc trưng bằng sự thay đổi công nghệ.

ENIAC(Electronic Numerical Integrator and

EDVAC (Electronic Discrete Variable

• Bộ điều khiển sẽ lấy lệnh

và biến đổi giá trị của dữ

liệu trong phần bộ nhớ

• Bộ làm toán và luận lý

(ALU: Arithmetic And

Logic Unit) được điều

khiển để tính toán trên dữ

liệu nhị phân

• Điều khiển hoạt động của

EDVAC là một trong những máy tính điện tử nhị phân đầu tiên

• CDC 6600: Song song hóa chức năng trong đơn vị xử lý trung tâm, thực hiện 10 lệnh

đồng thời

Đèn chân không

Transitor đầu tiên

Transitor thay thế đèn chân không

Chíp chứa hai

Transitor

5 triệu transitor trong một chíp

• Tương thích hoạt động giữa các máy trong cùng dòng

• Đa chương trình

• Minicomputer PDP11 c ủa DEC

(mạch tích hợp - IC: Integrated Circuit)

SSI: Small Scale Integration, MSI:Medium Scale Integration

• Supercomputer: 2

Cray-VLSI: Very Large Scale Integration

 Năm 1975 công ty

MITS ( Mỹ ) giới

thiệu chiếc máy tính

cá nhân Altair đầu

tiên trên thế giới

 Năm 1977 công ty Apple

đưa ra thị trường máy

• thiết kế này đã phát triển

thành tiêu chuẩn của

máy tính ngày nay.

1.1.2 Phân loại máy tính

a Máy tính số

 Máy tính số (Digital Computer): Máy

tính dùng các đại lượng vật lý (tín hiệu) rời rạc (tượng trưng cho hai giá trị 0, 1)

để biểu diễn dữ liệu

b.Phân loại máy tính số (MTS)

i Phân loại theo cách thi hành chương trình

ii Phân loại theo nhiệm vụ

iii Phân loại theo ứng dụng

i Phân loại MTS theo cách thi hành

chương trình

 MTS liên tiếp: MTS liên tiếp: là MTS

từng lệnh một, hết lệnh này đến lệnh khác

 MTS song song: là MTS có th ể thi

MTS song song cần nhiều trang thiết

bị hơn MTS liên tiếp nhưng nó lại có hiệu năng cao hơn.

ii Phân loại MTS theo nhiệm vụ

 Máy tính chuyên dụng: Là loại MTS được chế tạo để giải một bài toán nhất định, nó thường đơn giản và rẻ hơn máy tính đa năng nhờ có việc giảm bớt một số thành phần của máy và thậm chí rút gọn tập lệnh bộ vi xử lý của máy.

• Ví dụ: Máy tính điều khiển, Máy tính giải một bài toán nhất định.

 Máy tính đa năng: Là loại MTS được chế tạo ra

để giải một lớp lớn các bài toán mà thành phần của lớp bài toán này còn chưa được nêu đầy đủ khi thiêt kế máy

•

iii Phân lọai theo ứng dung

 Máy tính cá nhân (PC)

 Trạm làm việc

 Máy tính đa năng cỡ lớn

 Siêu máy tính

 Máy vi tính trong thiết bị gia dụng

 Máy tính tự động hóa điều khiển

1.2 Máy tính điện tử số (MTS)

1.2.1 Thông tin và số hóa thông tin

1.2.2 Cấu trúc phần cứng

1.2.1 Thông tin và số hóa thông tin

a Các hệ đếm cơ bản

b Thông tin và dữ liệu

b Số hóa dữ liệu

a Các hệ đếm cơ bản (t)

 Thập lục phân (Hexadecimal System):

dùng biểu diễn rút ngắn số học nhị phân

• Dạng tổng quát: a n-1 a n-2 a n-3 …a 1 a 0 ,a -1 a -2 …a -m

• Ví dụ: 89AB H = 1000 1001 1010 1011 B

b Thông tin và dữ liệu

 Dữ liệu là các ký hiệu, biểu tượng, số

liệu…phản ánh một vấn đề nào đó của cuộc sống

 Thông tin là ý nghĩa của dữ liệu được rút ra sau khi đã có những đánh giá, so sánh

 Biểu diễn thông tin chính là biểu diễn dữ liệu

 Số hóa thông tin cũng chính là số hóa dữ liệu

• Các ký hiệu khác: biểu tượng, hình vẽ…

 Biểu diễn dữ liệu bên trong máy tính số

• Các số nhị phân

Số hóa dữ liệu là chuyển đổi dạng biểu

diễn dữ liệu bên ngoài máy tính thành dạng biểu diễn (số nhị phân) bên trong máy tính

c Số hóa dữ liệu

 Dữ liệu ký tự: mã hoá theo các bộ mã ký

tự hiện hành như : ASCII, Unicode,…

ASCII (American Standard Code for

128 ký tự chuẩn cố định (00H -> 7FH)

33 ký tự điều khiển

 Bộ mã hợp nhất do các hãng máy tính hàng đầu thế giới kết hợp thiết kế.

 Bộ mã 16 bit có thể xây dựng bộ mã

toàn cầu 2 16 ký tự với 128 ký tự đầu có

mã trùng mã trong bảng mã ASCII.

 Có hỗ trợ các ký tự Tiếng Việt

Unicode

c Số hóa dữ liệu (t)

Dữ liệu biểu diễn bởi các

tín hiệu vật lý

Ảnh số thật sự là một ảnh được vẽ nên từ các đường thẳng và mỗi đường thẳng được xây dựng bằng các điểm Một ảnh theo chuẩn VGA với độ phân giải 640x480 có nghĩa là một ma trận gồm 480 đường ngang và mỗi đường gồm 640 điểm ảnh (pixel)

1.2.2 Cấu trúc phần cứng

 Chu trình xử lý của dữ liệu:

• Vào: Chuyển đổi dữ liệu được hiểu bởi con người thành các bit 0,1

• Lưu trữ: Các bit 0, 1

• Xử lý: Các bit 0,1

• Ra: Dữ liệu được hiểu bởi con người

1.2.2 Cấu trúc phần cứng

 Khái niệm

• Phần cứng (hardware): gồm các đối tượng hữu hình

• Phần mềm (software): là các chương

trình (bao gồm các chỉ thị (lệnh) cho một dạng máy tương ứng) được biểu diễn thông qua một ngôn ngữ

 Tồn tại không thể tách rời

<marquee style= "font-size : 16pt">

Toi da dieu khien duoc dong chu chay

</marquee>

</p>

</body>

</html>

Sơ đồ tổng qúat cấu trúc phần cứng

 Đơn vị nhập/ thiết bị nhập: Là đơn vị nhập dữ

liệu và chương trình cho máy tính xử lý

 Bộ nhớ: là đơn vị lưu trữ dữ liệu và chương trình

• Đơn vị số học: Đơn vị này thực hiện việc tính toán trên

dữ liệu

• Đơn vị điều khiển: Điều khiển đơn vị nhập/ xuất, số học

bộ nhớ

 Đơn vị xuất/ thiết bị xuất: Đơn vị này xuất ra

những kết quả của việc xử lý theo một định dạng

mà con người có thể hiểu được.

Phần cứng máy tính PC

“Cây” máy tính

Đầu nối thiết bị

Bên trong “cây máy tính”

 Mainboard đóng vai trò liên kết tất cả các thành phần của hệ thống lại với nhau tạo thành một bộ máy thống nhất

Ổ đĩa CD ROM

 Ổ đĩa lưu trữ quang

học với dung lượng

Card Video

 Card Video là thiết bị

trung gian giữa máy

 Nguồn : Thường đi theo cây, có nhiệm

vụ cung cấp điện áp cho Mainboard và các ổ đĩa hoạt động

Tổng kết

Chỉ mục

 Trạm làm việc

 Máy tính đa năng cỡ lớn

 Siêu máy tính