BÀI tập THẢO LUẬN KIẾN TRÚC máy TÍNH kể tên các thành phần cơ bản của máy tính số

Bộ tạo địa chỉ vật lý, bộ cộng offset, CU, ALU, hàng đợi lệnh, hàng đợi lệnh đã giải mã thuộc đơn vị nào trong 4 đơn vị chức năng chính của CPU.. Tính địa chỉ vật lý của ô nhớ nếu b

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

BÀI TẬP THẢO LUẬN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

Xác nhận của Khoa Xác nhận của bô ̣ môn

2

Mục lục

Câu hỏi thảo luận chương 1 3

Câu hỏi thảo luận chương 2 7

Câu hỏi thảo luận chương 3 9

Câu hỏi thảo luận chương 4 10

Tài liệu tham khảo 12

3

Câu hỏi thảo luận chương 1

1 Kể tên các thành phần cơ bản của máy tính số

2 So sánh các đặc điểm của bộ nhớ Rom và Ram

3 Kể tên các thiết bị giao diện và vai trò của nó trong khối kiến trúc cơ bản của máy vi tính PC 80286/trong máy tính số ngày nay?

4 Tìm hiểu về vai trò của CMOS và PIN CMOS trong máy vi tính

5 Tìm hiểu các chuẩn giao tiếp với ổ cứng (Hard disk)

6 Phân biệt kiến trúc máy tính (Computer Architecture) và Cấu trúc máy tính (Computer Structure)?

7 Hệ thống bus gồm những loại bus nào? Đặc điểm của mỗi loại

8 Chuyển đổi

ABCDEFh=?2

1010101111001010001101002=?h

Tìm số bù 2 của các số: -10101011; +11001011

9 Biểu diễn số dấu chấm động theo chuẩn IEEE754 đơn giản cần bao nhiêu bit? Được định dạng ntn?

Nếu cho giá trị của một số thực biểu diễn theo chuẩn IEEE754 đơn giản như sau:

1110 0111 1000 0000 0000 0000 0000 0000

Hãy cho biết số này là số âm hay số dương? Giá trị E=?; F=? (theo hệ nhị phân)

10 - CPU 80286 là dòng CPU 8/16 hay 32 bits? Phát biểu này căn cứ vào dữ kiện nào ?

- CPU 80286 quản lý được bộ nhớ vật lý có kích thước l ớn nhất là bao nhiều byte ? Tại sao?

- Hãy tìm hiểu xem CPU trong máy vi tính của bạn đang sử dụng là dòng CPU bao nhiêu bits, và kích thước lớn nhất của bộ nhớ vật lý là bao nhiêu byte ?

11 Căn cứ vào tín hiệu nào ta biết được CPU làm việc với bộ nhớ hay thiết bị vào/ra?

12 Cho biết ý nghĩa và chiều của các tín hiệu (lấy CPU làm mốc) INT, NMI, HOLD, INTA,HLDA?

13 Bus địa chỉ của CPU 80286 rô ̣ng bao nhiêu bits ?

Trong chế đô ̣ thực nó sử dụng bao nhiêu bit để quản lý bô ̣ nhớ? Và kích thước bộ nhớ vật

lý nó quản lý lớn nhất là ? byte

4

Trong chế đô ̣ bảo vê ̣ nó sử dụng bao nhiêu bit để quản lý bô ̣ nhớ ? Và kích thước bộ nhớ

vâ ̣t lý nó quản lý lớn nhất là ? byte

14 Hãy tìm hiểu các thô ng tin trong mục “system info rmation” của máy vi tính (vd với win 7: Start/All Programs/Accessories/System Tools/System Information)

15 Kể tên các đơn vị chính tạo thành cấu hình bên trong của CPU, vai trò của từng đơn vị với CPU80286?

16 Bộ tạo địa chỉ vật lý, bộ cộng offset, CU, ALU, hàng đợi lệnh, hàng đợi lệnh đã giải

mã thuộc đơn vị nào trong 4 đơn vị chức năng chính của CPU?

17 Tín hiệu yêu cầu ngắt cứng là tín hiệu nào? Tín hiệu yêu cầu CPU nhường quyền điều khiển (thả nổi) hệ thống bus là tín hiệu nào?

18 Lệnh sau khi giải mã sẽ được chuyển tới cho đơn vị nào?

19 Định dạng của địa chỉ logic? Mỗi đoạn rộng bao nhiêu byte? Công thức tính địa chỉ vật lý? Có mấy loại đoạn? Những thanh ghi nào tham gia quản lý các đoạn nhớ trong

bộ nhớ? Những cặp thanh ghi nào hay đi cùng nhau? Địa chỉ offset của ô nhớ được hiểu ntn?

Tính địa chỉ vật lý của ô nhớ nếu biết địa chỉ logic của nó là: ABEE:EEFF; Sau đó hãy tìm 5 địa chỉ logic tương ứng với địa chỉ vật lý vừa tìm được?

Địa chỉ vật lý nền của đoạn (địa chỉ vật lý ô nhớ đầu tiên của đoạn) được tính ntn? Địa chỉ vật lý của ô nhớ cuối cùng của đoạn được tính ntn? Với địa chỉ logic trên hãy chỉ ra địa chỉ nền đoạn và địa chỉ vật lý của ô nhớ cuối cùng của đoạn?

Hãy phân biệt địa chỉ đoạn và địa chỉ nền đoa ̣n ?

20 Những thanh ghi nào được sử dụng để xác định (chứa) địa chỉ offset của ô nhớ trong đoạn dữ liệu/mã lệnh/mở rộng/ngăn xếp? Kể tên các thanh ghi đa năng? Thanh ghi nào chứa số lần lặp (nếu trong chương trình có lệnh lặp)? Thanh ghi nào chứa địa chỉ cổng vào/ra nếu địa chỉ cổng >255 (FFh)? Thanh ghi nào luôn trỏ tới đỉnh ngăn xếp? Thanh ghi nào đóng vai trò con trỏ lệnh?

Thanh ghi AX,BX, CX, DX, có được dùng để xác định địa chỉ offset của ô nhớ trong đoạn ngăn xếp, mã lệnh không?

21 Ý nghĩa của các bit cờ CF, PF, ZF, IF, DF, SF, OF, AF trong thanh ghi cờ flags? Khi thực hiện các câu lệnh/thao tác sau sẽ tác động vào bit cờ nào?

1 0111+ 1111 2 1111-1111

5

3 Cho phép/không cho phép CPU phản ứng với tín hiệu báo ngắt INT

4 Khi thực hiện các lệnh thao tác với xâu ký tự làm giá trị trong các thanh ghi SI/DI tăng hoặc giảm

5 1000 – 1111

22 Quản lý bộ nhớ trong chế độ bảo vệ:

- Có mấy mức đặc quyền? Mấy luật? Nội dung của các luật?

Giả sử có các chương trình: A B C D được gán các mức đặc quyền lần lượt là: 0,1,2,3

 Theo luật về quyền truy nhập hãy chỉ ra những chương trình nào được phép truy nhập vào đoạn mã lệnh/dữ liệu của chương trình A; chương trình B; chương trình C; chương trình D?

- Kể tên các loại bảng bộ mô tả đoạn? Chúng được đặt ở đâu?

- Mỗi Bộ mô tả đoạn rộng bao nhiêu byte? Và sự phân bổ các byte cho từng phần ntn?

- Giải thích ý nghĩa các bit thuộc byte quyền truy nhập trong bộ mô tả đoạn?

- Hãy phân biệt sự khác nhau giữa lệnh gọi gần và lệnh gọi xa Các thao tác diễn ra khi thực hiện lệnh gọi gần (near call)? Lệnh gọi xa (far call)?

- Vai trò của thanh ghi GDTR, LDTR?

- Vai trò của các thanh ghi CS,DS,ES,SS

- Dựa vào lược đồ truy nhập đoạn nhớ nhờ Bộ chọn đoạn và Bộ mô tả đoạn Nếu biết : giá trị địa chỉ nền đoạn trong bộ mô tả đoạn được chọn là : AAAAAAh và địa chỉ offset trong BX=AAAAh > Hãy tính địa chỉ vật lý của ô nhớ cần truy nhập ?

23 Kể tên các phương pháp (chế độ) định vị toán hạng? Liệt kê các thanh ghi có tham gia trong mỗi chế độ?

Hãy cho biết ý nghĩa và chế độ định vị toán hạng cho mỗi câu lệnh ASM sau đây:

1- Mov AX,1234h; 2- Mov BX,[1234h];

5- Mov [1234],BX; 6- Mov AX,[SI];

7- Mov AX,[DI + 3h]; 8- Mov DX,[SP+SI];

9- Mov BX,[BP+DI+3h]; 10- Mov 1234h,AX;

24 Kể tên lần lượt 5 giai đoạn cơ bản khi CPU thực hiện 1 lệnh? Chỉ ra đặc điểm cơ bản của đường ống 5 giai đoạn?

6

Giả sử CPU áp dụng kỹ thuật đường ống 5 giai đoạn khi thực hiện đoạn lệnh sau:

1-Mov AX,45h;

2-Mov BX,45h;

3-ADD AX,BX;

4-Mov CX,6h;

5-Mov DX,378h;

Hiện tượng nạp – thải đường ống có xảy ra không? Nếu có hãy sắp xếp lại thứ tự các câu lệnh để không xảy ra hiện tượng nạp – thải nữa

25 Tại sao khi máy tính không còn nguồi nuôi mà ngày tháng năm , giờ trong máy tính vẫn cha ̣y đúng (với những máy tính đang dùng <4 năm)?

Vai trò của PIN CMOS ? Khi máy tính hoa ̣t đô ̣ng Pin CMOS có được na ̣p năng lượng thông qua nguồn nuôi của máy tính không ? Và CMOS có dùng nguồn của máy tính không?

7

Câu hỏi thảo luận chương 2

1 Đặc điểm của bộ nhớ cache (vai trò, vị trí, nội dung)? Hãy cho biết ý nghĩa của từng thành phần trong mỗi khối cache?

2 Hãy đưa ra nhận xét về kỹ thuật tổ chức bộ nhớ theo phân cấp?

3 Giả sử CPU phát ra địa chỉ là: AAAAAh, bộ nhớ cache gồm 4 khối cache, mỗi khối cache chứa 1 byte dữ liệu như sau:

CPU có tìm thấy dữ liệu trong cache không? Tại sao? Nếu thấy thì dữ liệu được cung cấp cho CPU=? Nếu không thấy sẽ diễn ra các thao tác nào?

4 Giả sử CPU phát ra địa chỉ là: AAAAABh, bộ nhớ cache gồm 8 khối cache, mỗi khối cache chứa 1 byte dữ liệu như sau:

CPU có tìm thấy dữ liệu trong cache không? Tại sao? Nếu thấy thì dữ liệu được cung cấp cho CPU=? Nếu không thấy sẽ diễn ra các thao tác nào?

5 Vẽ hình và giải thích cơ chế truy nhập bộ nhớ theo phân trang?

Nếu biết địa chỉ tuyến tính do CPU phát ra là: 12345678h, và giá trị của phần tử PTE được chọn ra là: 87654321h Hãy tính địa chỉ vật lý của ô nhớ mà CPU cần truy xuất?

8

6 Hãy cho biết đặc điểm của kỹ thuật ghi xuyên và kỹ thuật sao lưu? Tại sao kỹ thuật ghi xuyên không cần quan tâm tới bit cờ F, còn kỹ thuật sao lưu lại quan tâm tới bit cờ F?

Kỹ thuật nào sẽ tốn nhiều thời gian của CPU hơn?

7 Hãy giải thích nguyên lý qui chiếu phân vùng trong việc quản lý hê thống nhớ phân cấp? Giả sử các thành phần nhớ không được sắp xếp theo trình tự đã biết thì tốc độ truy xuất dữ liệu của CPU sẽ ntn so với trình tự đã biết?

8 Giả sử cache gồm 8 khối, CPU phát ra địa chỉ rộng 20bits

Bus đi ̣a chỉ được phân chia thành mấy phần ? Số lượng bits cho c ác phần là bao nhiêu ?

9 Cho địa chỉ CPU phát ra là: ABABABABh Cache gồm 8 khối:

 Số hiệu thẻ có giá trị=?

Khối cache ở vị trí nào sẽ được truy nhập?

10 Hãy tìm hiểu sự tương thích giữa 3 linh kiện là Mainboard , CPU và RAM trong hệ thống máy tính

11 Bộ nhớ cache gồm bao nhiêu loa ̣i ? Đặc điểm của từng loại ?

12 Tìm hiểu kỹ thuật lưu trữ thông tin của các cấp bộ nhớ (thanh ghi, cache, ram, bộ nhớ ngoài

9

Câu hỏi thảo luận chương 3

1 Trong thiết bị giao diện có mấy loại thanh ghi? Kể tên và nêu vai trò của từng loại thanh ghi?

2 So sánh các phương pháp vào ra dữ liệu trong máy tính?

3 Phương pháp vào/ra theo ngắt cứng và theo DMA được trợ giúp bởi thiết bị nào?Tại sao la ̣i cần các thiết bi ̣ trợ giúp đó ? Hãy vẽ hình

4 Vào/ra theo ngắt cứ ng và DMA cpu có quan tâm tới tra ̣ng thái làm viê ̣c của thiết bi ̣

vào/ra không? Tại sao?

5 Nêu ví dụ về ứng dụng ngoại vi /thiết bị ngoa ̣i vi có ghép nối và trao đổi dữ liệu với máy tính theo phư ơng pháp đi ̣nh trình / thăm dò/ ngắt cứng/ DMA?

6 Tại sao có thể nói rằng phương pháp vào /ra dữ liê ̣u theo đi ̣nh trình / thăm dò/ ngắt cứng

là vào/ra bằng phần mềm ?

7 Hãy kể tên và tìm hiểu đặc điểm của các thiết bị giao di ện có trong hệ thống máy tính

8 Nếu không muốn cho CPU trao đổi dữ liê ̣u với thiết bi ̣ ngoa ̣i vi theo cơ chế ngắt

cứng ta có thể tác đô ̣ng vào bit cờ nào trong thanh ghi cờ FLAGS ?

10

Câu hỏi thảo luận chương 4

1 Nêu khái niệm ngắt/ngắt cứng? Ngắt được phân loại ntn? Hãy so sánh các loại ngắt?

2 Bảng vecto ngắt gồm bao nhiêu ô? Mỗi ô chứa gì? rộng bao nhiêu byte? Giả sử địa chỉ vật lý bắt đầu của bảng vecto ngắt là 000000h, hãy chỉ ra địa chỉ vật lý của các ô nhớ biểu thị cho số ngắt 09h?

3 - Hệ thống ngắt cứng gồm mấy Pic? Các PIC được kết nối với nhau ntn? Hệ thống ngắt cứng đó đáp ứng được bao nhiêu yêu cầu IRQ?

- Hệ thống ngắt cứng có thể gồm tối đa bao nhiêu PIC? Và có thể đáp ứng được tối đa bao nhiêu yêu cầu IRQ? Tại sao?

4 Hãy biểu diễn giá trị của các thanh ghi IRR, ISR và IMR để thể hiện rằng: PIC đang ghi nhận các yêu cầu ngắt IRQ0, IRQ1, IRQ7; Yêu cầu ngắt IRQ0 đang được phục vụ; Cấm PIC nhận các yêu cầu ngắt IRQ2, IRQ6

5 Từ điều khiển nào định nghĩa số ngắt nền cho 7 số ngắt còn lại? Giả sử cho giá trị trong

từ điều khiển đó là: 111100002 Hãy xác định số ngắt của yêu cầu ngắt IRQ6?

6 Từ điều khiển nào liên quan tới ghép tầng? (ICW3)

- Nếu từ điều khiển đó thuộc PIC chủ thì giá trị của nó bằng bao nhiêu? Nếu có các PIC thợ nối vào các chân IRQ1, IRQ3, IRQ5 của nó

- Nếu từ điều khiển đó thuộc PIC thợ và có giá trị là: 00000010, điều đó nói lên điều gì?

7 Hãy kể tên và cho biết đặc điểm các chế độ ưu tiên của PIC? Hãy nêu đặc điểm của 2 chế độ kết thúc ngắt của hệ thống ngắt cứng?

8 Vai trò của thiết bị giao diện UART8250/PPI? Thiết bị ngoại vi ghép nối với máy tính thông qua UART8250/PPI sẽ thực hiện vào/ra dữ liệu với máy tính theo phương pháp nào?

9 Chuẩn RS232 qui định những gì? Đó là chuẩn qui định cho việc truyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp đồng bộ hay không đồng bộ?

10 Tìm hiểu các thanh ghi trong UART 8250?

- Nếu dữ liệu truyền có độ dài 7 bit thì giá trị thanh ghi điều khiển đường truyền LCR trong UART có giá trị ntn?

Giả sử LCR=12h thì độ dài dữ liệu truyền bằng bao nhiêu? Số bit stop=?

- Nếu thanh ghi trạng thái đường truyền LSR=21h nói lên những điều gì?

11

11 Hãy cho biết vai trò, cấu tạo của bàn phím? Với bàn phím 16 phím nhấn (4x4) hãy cho biết mã phím của 4 tại 4 góc của bàn phím? Hãy chỉ ra mã phím của một vài phím trên cùng một hàng/một cột của bàn phím và từ đó đưa ra nhận xét về các mã phím này?

12 Hãy xây dựng bàn phím gồm 24 phím nhấn (3hàng x8cột) từ đó hãy tìm mã phím của một vài phím nhấn? Hãy chỉ ra cách tính về độ dài của mã phím? Với hệ thống của bàn phím gồm 8 cột 13 hàng vậy cần phải sử dụng bộ giải mã mấy bit? Và độ dài của

mã phím =?

13 Quá trình truyền mã phím từ bàn phím tới thiết bị giao diện KC 8042 theo kiểu nối tiếp hay song song? Nếu theo kiểu nối tiếp thì là nối tiếp đồng bộ hay không đồng bộ? Quá trình vào /ra dữ liê ̣u giữa máy tính và bàn phím diễn ra theo phương pháp nào ?

14 Nguyên lý lưu trữ thông tin trên đĩa từ dựa vào hiện tượng nào? Quá trình ghi/quá trình đọc thông tin trên đĩa từ là sự biến đổi từ sang điện hay điện sang từ?

15 Việc hiển thị ở chế độ văn bản trên màn hình theo phương pháp ánh xạ bộ nhớ hiển thị ntn? Nếu vị trí của mã ký tự trong bộ nhớ hiển thị là 24 thì tọa độ của ký tự đó trên màn hình =? (với màn hình 25 hàng x 80 cột) ? Và nếu tọa độ của ký tự trên màn hình

là (12,21) thì vị trí của mã ký tự trong bộ nhớ hiển thị =?

12

Tài liệu tham khảo

[1] Vũ Chấn Hưng, Giáo trình kiến trúc máy tính, nhà xuất bản giao thông vận tải, 2004

[2] Nguyễn Nam Trung,Cấu trúc máy vi tính và thiết bị ngoại vi.Nhà xuất bản Khoa học

kỹ thuật 2000

[3] Nguyễn Trung Đồng- Bui Hoa, Giáo trình kỹ thuật vi xử lý, Khoa CNTT

[4] Daniel Tabak, Advanced Microprocessors McGraw-Hill, Inc 1995

[5] William Stalling, Computer Architecture