PowerPoint Presentation VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GÒN Email trinhtandatsgu edu vn Website https sites google comsitettdat88 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH mailto trinhtandatsgu edu vn https sites google comsitettdat88 Nội dung Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính • Các khái niệm cơ bản • Phân loại • Cấu trúc tổng quát • Lịch sử phát triển • Bài tập I Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đ.
TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GỊN Email: trinhtandat@sgu.edu.vn Website: https://sites.google.com/site/ttdat88 Nội dung • Các khái niệm • Phân loại • Cấu trúc tổng quát • Lịch sử phát triển • Bài tập Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính I - Khái niệm kiến trúc máy tính • Máy tính (computer) thiết bị điện tử xử lý liệu, thông qua thực thi tự động danh sách lệnh hay gọi chương trình (program) lưu trữ vào nhớ • Thiết bị ngoại vị (peripherals): thiết bị nhập, xuất thơng tin nhớ thứ cấp (second memory) • Hệ thống máy tính (Computer system): bao gồm máy tính thiết bị ngoại vi • Kiến trúc máy tính (Computer architecture): bao gồm cấu trúc hệ thống, thuộc tính hệ thống kết nối với Các thuộc tính thấy người lập trình có ảnh hưởng trực tiếp đến logic thực chương trình Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính I - Khái niệm kiến trúc máy tính ❑ Các thuộc tính Kiến trúc máy tính (KTMT): • Tập lệnh • Các phương pháp biểu diễn liệu • Cơ chế xuất/nhập • Các khối CPU • Chức thành phần • Sự thực lệnh • Tố chức nhớ (các kỹ thuật định vị nhớ) • Các cách mà thành phần kết nối với Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II - Phân loại máy tính – Theo kiến trúc Theo kiến trúc (RISC, CISC): • RISC (Reduced Instructions Set Computer) • Là kiến trúc vi xử lý thiết kế theo hướng đơn giản hóa tập lệnh • Phần cứng đơn giản nhanh • CISC (Complex Instructions Set Computer) • Là kiến trúc vi xử lý thiết kế với tập lệnh phức tạp (có thể đảm nhiệm nhiều chức năng) • Phần cứng phức tạp chậm Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II - Phân loại máy tính – Theo khảo xử lý • Mainframe Computer (Máy tính lớn): o Là máy tính có hiệu suất tính tốn cao với chiều dài bus liệu 64 bit o Có lượng nhớ lớn vi xử lý thực thi lượng phép tính lớn, thực thi giao dịch thời gian thực o Xây dựng cho sở liệu, server giao dịch Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính II - Phân loại máy tính – Theo khảo xử lý • Mini Computer (Máy tính con): o Là loại có kích thước nhỏ với chiều rộng bus liệu từ 32 đến 64 bit • Micro Computer (Máy vi tính): o Là loại máy tính sử dụng xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU) làm vi xử lý 32 đến 64 bit o Tích hợp quy mơ lớn (Very large scale integration) công nghệ CMOS (complementary metal oxide silicon) để chế tạo mạch logic Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính III Cấu trúc tổng quát tổ chức máy tính Cấu trúc hệ thống máy tính • Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU): Điều khiển hoạt động máy tính xử lý liệu • Bộ nhớ (Main Memory): Chứa chương trình liệu sử dụng • Hệ thống vào (Input/Output System): Trao đổi thơng tin máy tính với bên ngồi • Bus liên kết hệ thống (System Interconnection Bus): Kết nối vận chuyển thông tin thành phần với Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính III Cấu trúc tổng qt tổ chức máy tính • Tổ chức máy tính (Computer Organization): thực hóa đặc tả kiến trúc máy tính Các chức năng, thuộc tính hoạt động liên kết với dựa kiến trúc máy tính: chi tiết phần cứng, tín hiệu, thiết bị ngoại vi Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính III Cấu trúc tổng quát tổ chức máy tính ❑ CPU (Central Processing Unit): Điều khiển hoạt động máy tính xử lý liệu • Thành phần bản: CU (Control Unit) điều khiển hoạt động máy tính theo chương trình định sẵn ALU (Arithmetic & Logc Unit)thực phép toán số học logic liệu cụ thể RF (Register File) lưu trữ liệu tạm thời phục vụ cho hoạt động CPU BIU (Bus Interface Unit) kết nối trao đổi liệu Bus bên Bus bên CPU Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển - Thế hệ zero - máy tính học • Năm 1672: Gotfrid vilgelm Leibnits chế tạo máy tính với phép tính +, -, *, / • 1834 Babbage (Anh) – máy tính có phận: nhớ, tính tồn, thiết bị nhập, thiết bị xuất • 1944 G.Iken (Mỹ) – Mark I: nặng tấn, cao 2.4m, dài 15m, chứa 800km dây điện Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển - Thế hệ I – bóng đèn điện Bóng đèn chân khơng (Vacuum tube) Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Dự án Colossus (Anh) vào năm 1943 Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ I – bóng đèn điện ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer): máy tính đại xây dựng từ năm 1943 - 1955 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ I – bóng đèn điện ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) • Gs Ecket Mauchly ĐH Pennsylvania • Bắt đầu 1943 hồn thành 1946 dùng đến 1955 • 20 ghi 10 bit (thập phân ko có nhi phân) • Cơng việc lập trình tay nối ngắt điện • 18 000 đèn điện tử (vacuum tubes) • 1500 cơng tắc • Cân nặng 30 • 140 KW • Thực 000 phép cộng giây Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ I – bóng đèn điện John von Neumann với dự án EDVAC (năm 1945) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Máy tính Von Neumann – Turring ❑ Máy tính Von Neumann/Turring • Máy tính IAS (Institute for Advanced Studies) • Máy có mơ hình máy tính ngày nay: • Bộ nhớ lưu chương trình liệu • Hoạt động ALU liệu nhị phân • CU thơng dịch lệnh từ nhớ thực thi • Thiết kế 1947 hồn thành 1952 • Xây dựng ý tường Turring (Mỹ) Von Neumann(Anh) Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Máy tính Von Neumann – Turring Cấu trúc IAS Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ II – transistor • 1947: Bardeen, Brattain Shockley (thuộc Bell Labs) phát minh transistor giải Nobel vật lý vào năm 1956 • Với lợi nhỏ, rẻ, tỏa nhiệt ít, đèn bán dẫn dần thay đèn chân khơng để tạo nên máy tính Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ II – transistor IBM 7094 với thơng số: • 32 K word (1 word = 16bit) • Chu kỳ 2ms • Giá triệu USD IBM 7030 với 150,000 transistor (1959) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ III – mạch tích hợp • 1958: Jack Kilby Robert Noyce công bố công nghệ mạch tích hợp (Integrated circuit – IC) • 1964: Máy IBM System 360 đời họ máy tính cơng nghiệp sản xuất có kế hoạch • 1975: Máy tính cá nhân IBM 5100 đời Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ IV – máy tính cá nhân (1980 – đến nay) • Sự xuất cơng nghệ VLSL (very large scale intergrated) bắt đầu kỷ nguyên máy tính cá nhân • 1981: IBM – PC đời sở CPU Intel 8088 dùng hệ điều hành MS – DOS Microsoft Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính IV Lịch sử phát triển – Thế hệ IV – máy tính cá nhân (1980 – đến nay) ❑ Các sản phẩm cơng nghệ VLSI: • Bộ vi xử lý (Microprocessor): CPU chế tạo chip • Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset): một vài vi mạch thực nhiều chức điều khiển nối ghép • Bộ nhớ bán dẫn (Semiconductor Memory): ROM, RAM • Các vi điều khiển (Microcontroller): máy tính chuyên dụng chế tạo chip Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính V - Khái niệm phần cứng – phần mềm Phần cứng (Hardware): • Là phận vật lý cụ thể máy tính hay hệ thống máy tính Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính V - Khái niệm phần cứng – phần mềm Phần mềm (Software): • Là chương trình liệu lưu trữ hệ thống máy tính • Phân loại phần mềm: o Các phần mềm hệ thống ❑ Hệ điều hành (Operating System – OS): nắm vai trò quan trọng cho điều hành hoạt động máy tính ❑ Chương trình phục vụ hệ thống ❑ Các trình điều khiển thiết bị (device driver) o Các phần mềm ứng dụng (Application) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Bài tập Bài 1: Phân biệt phần mềm hệ thống phần mềm ứng dung Cho ví dụ Phần mềm diệt virus có phải phần mềm ứng dụng hay không ? Bài 2: Liệt kê thành phần máy tính Khi mua phận máy tính ta nên ưu tiên mua theo thứ tự nào? Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ... Cấu trúc tổng quát tổ chức máy tính • Tổ chức máy tính (Computer Organization): thực hóa đặc tả kiến trúc máy tính Các chức năng, thuộc tính hoạt động liên kết với dựa kiến trúc máy tính: chi... Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính III Cấu trúc tổng quát tổ chức máy tính Cấu trúc hệ thống máy tính • Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU): Điều khiển hoạt động máy tính xử lý liệu... chương trình Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính I - Khái niệm kiến trúc máy tính ❑ Các thuộc tính Kiến trúc máy tính (KTMT): • Tập lệnh • Các phương pháp biểu diễn liệu