Bài giảng môn Kiến trúc máy tính Chương 1 Giới thiệu

Kiến trúc máy tính và Tổ chức máy tính  Kiến trúc là những thuộc tính mà lập trình viên có thể nhìn thấy được, hoặc những thuộc tính có tác động trực tiếp đến việc thực hiện của một c

+

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

MÔ TẢ MÔN HỌC

 Môn học cơ sở ngành, cung cấp cho các sinh viên kiến thức nền tảng

về tổ chức và kiến trúc của máy tính

 Thời lượng

 Tổng số: 60 tiết

 Lý thuyết: 45 tiết + Thực hành: 15 tiết

 Tài liệu học tập:

1 Computer Organization and Architecture, William Stallings, 9th Edition

2 Slide bài giảng

 Đánh giá:

Điểm môn học = Điểm quá trình x 40% + Thi trắc nghiệm hết môn x 60%

+ NỘI DUNG

Chương 1 – Giới thiệu

Chương 2 – Sự phát triển của máy tính và hiệu năng

Chương 3 – Tổng quan về chức năng và kết nối trong máy tính Chương 4 – Bộ nhớ Cache

+ Chương 1

Giới thiệu

1 Kiến trúc máy tính và Tổ chức máy tính

 Kiến trúc là những thuộc tính mà lập trình viên có thể nhìn thấy

được, hoặc những thuộc tính có tác động trực tiếp đến việc

thực hiện của một chương trình

 Bao gồm: Tập lệnh (tập các lệnh mã máy hoàn chỉnh có thể hiểu và xử lý bởi bộ xử lý trung tâm); cách đánh địa chỉ bộ

nhớ; các thanh ghi; các định dạng địa chỉ và dữ liệu; cơ chế I/O

 Tổ chức là cách thực hiện các tính năng, hoặc các khối hoạt

động được kết nối như thế nào để thực hiện các đặc tính kiến trúc

 Bao gồm: Chi tiết phần cứng; Tín hiệu điều khiển; Giao diện giữa máy tính và thiết bị ngoại vi; Công nghệ bộ nhớ

+ Kiến trúc IBM System/370

 Được giới thiệu vào năm 1970

 Bao gồm nhiều model

 Có thể nâng cấp lên model đắt tiền và tốc độ nhanh hơn

mà không cần bỏ đi các phần mềm gốc

 Các model mới tung ra được cải tiến kĩ thuật nhưng giữ nguyên kiến trúc do đó khách hàng không cần mua phần mềm mới

 Kiến trúc này được duy trì đến ngày nay trên các dòng máy tính mainframe IBM

+ Kiến trúc Intel x86

 Bộ vi xử lý Intel 8086 được giới thiệu vào năm 1978

 Kiến trúc x86 gần như chiếm toàn bộ thị phần máy tính cá nhân, máy workstation, server thậm chí siêu máy tính

 Các model mới tung ra được cải tiến kĩ thuật nhưng giữ nguyên kiến trúc do đó khách hàng không cần mua phần mềm mới

Các model khác nhau trong 1 họ có cùng kiến trúc Nhưng tổ chức khác nhau!

 Chức năng Hoạt động của từng thành phần riêng của cấu trúc

Operating Environment (source and destination of data)

Control Mechanism

Data Storage Facility

Data Processing Facility

Máy tính phải có khả năng

di chuyển dữ liệu giữa nó

và thế giới bên ngoài

Figure 1.2 Possible Computer Operations

Di chuyển

Lưu

+

Figure 1.2 Possible Computer Operations

Hoạt động

(b) Lưu trữ dữ liệu

(Data storage)

Máy tính phải tạm thời

lưu trữ những mẩu dữ

liệu đang làm việc tại bất

kỳ thời điểm nào

Di chuyển

Lưu

Điều khiển

Xử lý Lưu

trữ

Di chuyển

Điều khiển

Lưu

Máy tính

MÁY TÍNH:

- Lưu trữ

- Xử lý

2.2 Cấu trúc

+  CPU – bộ xử lý trung tâm, điều

khiển hoạt động của máy tính và thực hiện chức năng xử lý dữ liệu

 Bộ nhớ chính: lưu trữ dữ liệu

Là tập hợp các ô nhớ, mỗi ô nhớ

có một số bit nhất định và chứa thông tin mã hoá số nhị phân

 I/O – bộ phận nhập xuất thông tin – di chuyển dữ liệu giữa máy tính và môi trường bên ngoài

Hệ thống kết nối (bus) – một số

cơ chế cung cấp cho việc truyền đạt thông tin giữa CPU, bộ nhớ chính và I/O

Máy tính gồm có

bốn phần chính:

+

CPU  Bộ điều khiển (Control Unit - CU)

 Điều khiển hoạt động của CPU và

cả máy tính

 Khối số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU)

 Thực hiện chức năng xử lý dữ liệu

 Thanh ghi (Registers)

 Cung cấp khả năng lưu trữ nội bộ cho CPU

 Các kết nối trong CPU

 Một số cơ chế dùng để cung cấp thông tin liên lạc giữa các khối CU, ALU và thanh ghi

Thành phần cấu trúc

chính gồm:

+

Internet Resources

Web sites to look for

• WWW Computer Architecture Home Page

• CPU Info Center

• Processor Emporium

• ACM Special Interest Group on Computer Architecture

• IEEE Technical Committee on Computer Architecture

• Intel Technology Journal

• Manufacturer’s sites:

+ https://sites.google.com/site/phuongnh20589

+ Câu hỏi chương 1

1. Phân biệt tổ chức máy tính và kiến trúc máy tính?

2. Phân biệt cấu trúc máy tính và chức năng máy tính?

3. Bốn chức năng chính của máy tính là gì?

4. Kể tên các thành phần cấu trúc chính của 1 máy tính?

5. Kể tên các thành phần cấu trúc chính của 1 bộ xử lý?