tongquanktmt

PowerPoint Presentation Chương 1 Tổng Quan về Kiến Trúc Máy Tính 1 Các khái niệm và định nghĩa cơ bản 2 Nguyên lý họat động 3 Phân lọai máy tính 4 Lịch sử phát triển máy tính 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tí[.]

Chương : Tổng Quan Kiến Trúc Máy Tính Các khái niệm định nghĩa Nguyên lý họat động Phân lọai máy tính Lịch sử phát triển máy tính 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tính Các khái niệm định nghĩa Máy tính (Computer) thiết bị điện tử thực công việc sau: Nhận thông tin vào ( Input ) Xử lý thơng tin theo chương trình nhớ sẵn bên nhớ máy tính ( Processing ) Đưa thông tin ( Output ) Thông qua Chương trình (Program): chương trình dãy câu lệnh nằm nhớ, nhằm mục đích hướng dẫn máy tính thực cơng việc cụ thể Máy tính thực theo lệnh chương trình 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tính Các khái niệm định nghĩa Phần mềm (Software): Bao gồm chương trình liệu Phần cứng (Hardware): Bao gồm tất thành phần vật lý cấu thành lên hệ thống máy tính Phần dẻo (Firmware): Là thành phần chứa hai thành phần Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) đề cập đến thuộc tính hệ thống máy tính nhìn người lập trình Hay nói cách khác, thuộc tính ảnh hưởng trực tiếp đến trình thực logic chương trình Bao gồm: tập lệnh, biểu diễn liệu, chế vào ra, kỹ thuật gán địa chỉ,… 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tính Các khái niệm định nghĩa Tổ chức máy tính(Computer Organization): đề cập đến khối chức liên hệ chúng để thực đặc trưng kiến trúc Ví dụ: kiến trúc nhân: thuộc tính hệ thống xử lý Bộ nhân tổ chức riêng bên máy tính tính tốn nhiều lần cộng để kết qủa nhân tương ứng Cấu trúc máy tính(Computer Structure): thành phần máy tính liên kết thành phần Ở mức cao máy tính bao gồm thành phần: 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tính Các khái niệm định nghĩa Bộ xử lý : điều khiển xử lý số liệu Bộ nhớ : chứa chương trình liệu Hệ thống vào : trao đổi thông tin máy tính với bên ngồi Liên kết hệ thống : liên kết thành phần máy tính lại với 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tính Ngun lý họat động • Mơ hình Turing – Là mơ hình máy tính l{ thuyết nhà toán học nguời Anh Alan Turing đưa năm 1936 gọi máy Turing – Dùng để kiểm tra khả giải lọai toán khác thuật tốn máy móc – Luận đề Church-Turing khẳng định hàm tốn học tính dùng máy Turing để tính, cho phép định nghĩa khái niệm tính hàm hay thuật toán Nguyên lý họat động • Máy Turing – Gồm dải băng dài vơ hạn có nhiều – đầu đọc/ghi để đọc/ ghi k{ tự dịch chuyển ô dải băng – khối xử l{ chứa tập trạng thái Nguyên lý họat động • Nguyên lý hoạt động máy Turing – Máy làm việc theo bước rời rạc Một lệnh máy sau : qiSiSjXqj – Nghĩa : trạng thái hành máy qi đầu đọc ghi ô Si ghi đè Sj vào dịch chuyển đứng yên theo thị X trạng thái máy qj – Dữ liệu toán chuỗi k{ hiệu thuộc tập k{ hiệu máy không kể k{ hiệu rỗng b – Trạng thái ban đầu máy q0 cất vơ băng Q trình dừng lại trạng thái máy trạng thái kết thúc qf Nguyên lý họat động • Ví dụ máy Turing – – – – – Thực phép toán NOT chuỗi bit 0/1 Chuỗi liệu nhập ban đầu 10 Tập k{ hiệu máy {0,1} Tập trạng thái {q0, q1} Tập lệnh gồm lệnh : q001Rq0, q010Rq0, q0bbNq1 q0 … b q0 Ban đầu 0 … b q1 Dừng q0 b … b Kết 01 … Nguyên lý họat động • Mơ hình Von Neumann – Là mơ hình máy tính thực tế nhà tốn học người Mỹ gốc Hungary John Von Neumann đưa tham gia thiết kế máy tính EDVAC năm 1945 - Máy gồm khối : đơn vị xử lý, nhớ hệ thống xuất nhập - Hiện áp dụng cho máy tính ngày Tổ chức tổng qt máy tính • CPU (tiếp) – Nhiệm vụ: thi hành chương trình – Chu trình lệnh: Lấy lệnh, thi hành lệnh Tổ chức tổng quát máy tính • Bộ nhớ (memory) – Chức năng: Lưu trữ liệu chương trình máy tính – Tổ chức : Bộ nhớ đuợc chia có kích thước Mỗi lưu trữ byte từ máy (word) word chứa 2, 4, 8, 16,… byte tùy theo nhà sản xuất máy tính – Cần địa (address) để gán cho nhớ Mục đích để phân biệt ô nhớ với truy cập liệu – Phân lọai nhớ: • RAM (Random Access Memory) • ROM (Read Only Memory) • Cache Tổ chức tổng quát máy tính • Bộ nhớ (tiếp) – Phân cấp nhớ – Khác biệt: Dung lượng, tốc độ truy cập, giá thành Tổ chức tổng qt máy tính • Bộ nhớ (tiếp) – Đặc điểm loại nhớ Tổ chức tổng qt máy tính • Bộ nhớ (tiếp) – Các mức cache Tổ chức tổng qt máy tính • Thiết bị ngọai vi (peripherals) – Chức năng: giao tiếp máy tính với giới bên ngồi (con người) – Nhiệm vụ: chuyển đổi dạng liệu người máy tính – Phân loại: • • • • Thiết bị nhập (input devices) Thiết bị xuất (output devices) Thiết bị truyền thông (communication devices) Thiết bị lưu trữ (storage devices) Tổ chức tổng qt máy tính • Thiết bị ngọai vi (tiếp) – Các lọai thiết bị lưu trữ • Giấy – Băng giấy đục lỗ, Phiếu đục lỗ, … • Từ tính – Xuyến từ, Trống từ, Băng từ – Đĩa từ (Đĩa mềm, Đĩa cứng) • Quang học – CD/ DVD – Blue-ray, HD-DVD • Quang từ – MO disk • Bán dẫn – USB Flash, SSD, thẻ nhớ, … • Khác – Bubble, Hologram, Tổ chức tổng qt máy tính • Thiết bị ngọai vi (tiếp) – Tốc độ truy cập số thiết bị ngoại vi thông dụng Tổ chức tổng quát máy tính • Bus hệ thống – Mục đích: Tổ chức dạng bus dùng để đơn giản hóa việc tổ chức phân luồng liệu hệ thống máy tính – Chức năng: Liên kết & truyền tín hiệu thành phần MT – Cần chế cho thời điểm, có ghi đặt liệu lên bus để tránh tranh chấp bus – Phân lọai: • Data bus • Address bus – Không gian địa • Control bus Tổ chức tổng qt máy tính • Bus hệ thống (tiếp) • Mơ hình hệ thống máy tính bus Address bus Memory Address Instruction Instruction Control bus : CPU Address Registers CU Data ALU : Data Data Data bus Tổ chức tổng qt máy tính • Bus hệ thống (tiếp) – Ví dụ Control bus Tổ chức tổng qt máy tính • Bus hệ thống (tiếp) – Đồng bus: Các thành phần máy tính phải hoạt động đồng • Mỗi họat động chia nhiều buớc nhỏ • Cần trọng tài đánh nhịp để điều khiển buớc hoạt động • Ví dụ: thao tác đọc nhớ chia ra: – – – – CPU gửi yêu cầu đọc cho BN- Memory(bus điều khiển) CPU gửi địa cần đọc cho BN (bus địa chỉ) BN giải mã địa BN xuất liệu cho CPU (bus liệu) • Một chu kz lệnh gồm nhiều chu kz máy (4 VD trên) • Đơn vị đo tốc độ xung nhịp: Hertz (Hz) – chế độ tốc độ họat động CPU máy tính – Sự tồn BN cache Tổ chức tổng qt máy tính • Bus hệ thống (tiếp) – Ví dụ minh hoạ đồng bus Tổ chức tổng qt máy tính • Bus hệ thống (tiếp) – Trong thực tế người ta phân bus hệ thống nhiều mức tốc độ có chênh lệch thành phần máy tính 21/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 48