kien truc may tinh nguyen hoang son gioithieuvonneumannmachine(1,2,3) cuuduongthancong com

.c om Nguyễn Hồng Sơn cu u du o ng th an co ng KIẾN TRÚC MÁY TÍNH CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Tài liệu tham khảo co ng William Stallings, Computer Organization and Architecture – an Designing for Performance, 8th Edition, Prentice-Hall International, ng th Inc u cu Heuring du o Principles of Computer Architecture, Miles Murdocca and Vincent CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om GIỚI THIỆU ng th an co ng Baøi cu u du o Kiến trúc & Tổ chức máy tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Tổ chức Kiến trúc 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 cu u  du o ng th an  ng Hai thuật ngữ nhằm mô tả hệ thống máy tính  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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 du o u cu  ng th an co  c om Cấu trúc Chức naêng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng co u cu  du o ng  an  Data processing Data storage Data movement (I/O, peripheral, communication) Control th  c om Chức máy tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nguồn đích data Cơ cấu điều kiển 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 treân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt th ng Communication line an co ng c om MT System Interconnection Main memory u •Lưu trữ •Xử lý cu Máy tính du o Ngoại vi CPU I/O 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Bộ nhớ 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 cu u du o ng th an co ng  42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bộ nhớ c om co MAR : Data Data ng du o u : th I/O AR I/O BR Instruction Instruction Instruction an MBR 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 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 du o u  cu  ng th an co  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 Boä nhớ Thiết bị I/O Program Control Unit Cấu trúc máy tính IAS 47 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Máy von Neumann ng co u cu  du o ng  an  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 th  48 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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 th u  cu  du o ng  an co  c om Maùy von Neumann 49 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Sign bit Op code du o u cu ng th an Number word Instruction trái 39 co Giá trị ng addr 19 Instruction phaûi 20 Op code 28 39 addr Instruction word 50 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Central Processing Unit ALU MQ AC c om 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 control signals Program Control Unit CuuDuongThanCong.com address KIẾN TRÚC MỞ RỘNG CỦA IAS 51 https://fb.com/tailieudientucntt ng co an th      ng MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR (Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC (Program Counter) AC&MQ (Accumulation & Multiplier-Quotient) du o  u  Control Unit điều hành IAS lấy inst từ nhớ thực thi lúc inst Cả ALU PCU có vị trí lưu trữ gọi caùc ghi: cu  c om Maùy von Neumann (tt) 52 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt start y n MAR PC c om Inst kế 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) then goto M(X,0:19 y PCMAR ACAC+M(X) If AC AC 0? MBRM(MAR) n ACMBR ACAC+MBR 53 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng Kiến 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 cu u  du o ng th an co  c om Kiến trúc Hardvard  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 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 u cu  du o ng th an co  56 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... (tt) 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. .. lượng 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. .. CuuDuongThanCong. com https://fb .com/ tailieudientucntt Bộ nhớ c om co MAR : Data Data ng du o u : th I/O AR I/O BR Instruction Instruction Instruction an MBR cu CPU ng : I/O module Buffer 43 CuuDuongThanCong. com