kien truc may tinh va he dieu hanh gioithieuvonneumannmachine(1,2,3) cuuduongthancong com

TS Nguyễn Hồng Sơn cu u du o ng th an co ng c om KIẾN TRÚC MÁY TÍNH & HỆ ĐIỀU HÀNH CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Tài liệu tham khảo for Performance, 8th Edition, Prentice-Hall an Designing co ng William Stallings, Computer Organization and Architecture – th International, Inc cu u Vincent Heuring du o ng Principles of Computer Architecture, Miles Murdocca and CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om GIỚI THIỆU ng th an co ng Bài cu u du o Kiến trúc & Tổ chức máy tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Tổ chức Kiến trúc ng Hai thuật ngữ nhằm mô tả hệ thống máy tính cu u du o ng th an co Kiến trúc đề cập đến thuộc tính mà người lập trình nhận thấy được, ảnh hưởng trực tiếp đến thực thi chương trình (Instruction set, số bit biểu diễn data type, cấu I/O, addressing) Tổ chức máy tính đề cập đến đơn vị hoạt động liên kết chúng, thực đặc tả kiến trúc (chi tiết phần cứng, control signals, interfaces, memory technology) Ví dụ xây dựng multiply instruction CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Cấu trúc Chức cu u du o ng th an co ng Cấu trúc: cụ thể hóa thành phần mối liên hệ thành phần, thực cụ thể tổ chức máy tính Chức năng: hoạt động, thể vai trị cụ thể thành phần cấu trúc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Chức máy tính cu u du o ng th an co ng Data processing Data storage Data movement (I/O, peripheral, communication) Control CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nguồn đích data Cơ cấu điều kieån cu u du o ng th an co ng c om Cơ cấu vận chuyển data Phương tiện lưu trữ data Phương tiện xử lý data CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Các thành phần co ng Có bốn thành phần chính: ng th an •CPU: Điều khiển hoạt động thực chức xử lý data du o •Main memory: Lưu trữ data cu u •I/O: vận chuyển data máy tính với bên •System interconnection: cung cấp chế truyền thông ba thành phần CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt th ng Communication line an co ng c om MT CPU System Interconnection Main memory u •Lưu trữ •Xử lý cu Máy tính du o Ngoại vi I/O 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Bộ nhớ cu u du o ng th an co ng Thiết bị nhập đưa data inst vào theo tuần tự, chương trình thực thi theo cách cứng nhắc Hoạt động tính toán phải truy xuất nhiều kiện thời điểm theo dự đoán =>cần có nơi lưu trữ tạm thời data inst, nhớ 42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ nhớ c om co MAR an MBR u ng du o I/O BR : Instruction Instruction Instruction : Data Data th I/O AR cu CPU ng : I/O module Buffer 43 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om cu u du o ng th an co ng Bài KIẾN TRÚC VON NEUMANN VÀ KIẾN TRÚC HARVARD 44 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om KIẾN TRÚC VON NEUMANN cu u du o ng th an co ng ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) máy tính điện tử dạng generalpurpose ENIAC tỏ nặng nề đơn điệu Cải tiến từ ý tưởng stored-program, nhà toán học John von Neumann thiết kế máy tính gọi IAS (Institute for Advanced Studies) khuôn mẫu cho tất máy tính general-purpose sau naøy 45 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu 46 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng an co ALU cu u du o ng th Bộ nhớ Thiết bị I/O Program Control Unit Cấu trúc máy tính IAS 47 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Maùy von Neumann cu u du o ng th an co ng Main memory: lưu trữ data instruction ALU: thao tác số liệu nhị phân PCU: biên dịch tạo điều kiện thực thi inst Thiết bị I/O điều khiển CU 48 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Maùy von Neumann cu u du o ng th an co ng Bộ nhớ chứa 1000 vị trí hay từ nhớ (word), word có 40 bit Mỗi số (data)được biểu diễn gồm 1bit dấu 39 bit giá trị Mỗi word chứa hai inst 20 bit Một inst gồm bit op code 12 bit địa 49 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om co Giá trò Sign bit Op code du o u cu ng th an Number word Instruction traùi 39 ng addr 19 Instruction phaûi 20 Op code 28 39 addr Instruction word 50 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Central Processing Unit ALU c om MQ AC Các mạch số học-luận lý ng MBR Thiết bị I/O ng th an co Instructions data PC Các mạch điều khiển u cu IR Main memory du o IBR : MAR address control signals Program Control Unit CuuDuongThanCong.com KIẾN TRÚC MỞ RỘNG CỦA IAS 51 https://fb.com/tailieudientucntt .c om Maùy von Neumann (tt) th an co ng Control Unit điều hành IAS lấy inst từ nhớ thực thi lúc inst Cả ALU PCU có vị trí lưu trữ gọi ghi: cu u du o ng MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR (Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC (Program Counter) AC&MQ (Accumulation & Multiplier-Quotient) 52 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt start y n MAR PC c om Inst keá IBR? IR IBR(0:7) MAR IBR(8:19) n Có yêu cầu instruction trái? co IR MBR(20:27) MAR MBR(28:39) y IBR MBR(20:39) IR MBR(0:7) MAR MBR(8:19) th an Chu kỳ lấy inst ng MBR M(MAR) ng PC PC+1 Goto M(X,0:19) Chu thi cu u AC M(X) du o Giải mã inst IR MBR M(MAR) AC MBR then goto M(X,0:19 y PC MAR AC AC+M(X) If AC ≥0 AC≥0? MBR M(MAR) n AC AC+MBR 53 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Kiến trúc Hardvard cu u du o ng th an co ng Kieán trúc Harvard tách riêng nhớ lưu trữ chương trình liệu Độ rộng Bus chương trình thay đổi linh động tối ưu cho thiết bị đặc biệt Độ rộng bus liệu thường hay 16 bit Kiến trúc cho phép truy xuất đồng thời chương trình liệu Kiến trúc Harvard có vài ưu điểm: long word inst chiếm vị trí nhớ, single word inst tăng tốc xử lý mã lệnh liệu liên quan chứa từ nhớ Việc thực thi thị nhanh nhớ chương trình nhớ liệu truy xuất đồng hành Nhiều DSP có kiến trúc Hardvard 54 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Kiến trúc Harvard 55 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Kiến trúc Harvard cu u du o ng th an co ng Một số CPU có kiến trúc hỗn hợp hai kiến trúc Cấu trúc bên core Harvard Core CPU đệm từ bus ngòai qua cache tốc độ cao điều khiển cache Để nâng phẩm chất, bên CPU tách biệt bus chương trình bus liệu, bus có cache riêng Bộ điều khiển data cahe giám sát bus để cập nhật cache thiết bị khác bus thay đổi nhớ Tuy nhiên, nhớ thị cập nhật, đọc chương trình cache vàø ghi vào Điều khiến cho kiến trúc Harvard thực self modifying code 56 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... thứ 4: 21 CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu 22 CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu 23 CuuDuongThanCong. com. .. chip 28 CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu 29 CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u cu 30 CuuDuongThanCong. com. .. latency) 32 CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt .c om ng cu u du o ng th an co Bài STORED-PROGRAM VÀ GENERAL-PURPOSE COMPUTER 33 CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt