Chương 2: Tổ chức hệ thống máy tính potx

   !"#$%&'( 2 / 50 )*+ I. Biểu diễn dữ liệu trong máy tính II. Tổ chức hệ thống máy tính I. Kiến trúc chung của máy tính điện tử II. Bộ xử lý III. Bộ nhớ IV. Tổ chức vào ra  !"#$%&'( 3 / 50 ĐƠN VỊ ĐIỀU KHIỂN (Control Unit) %, /(01234-50#+) (ALU) CÁC THANH GHI (Register) Bus địa chỉ Bus dữ liệu Bus điều khiển 6789 9:&;&  !"#$%&'( 4 / 50 <<<<6=>?@AB89CDD98D  !"#$%&'( 5 / 50 Các thành phần cơ bản của máy tính  Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit): điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý dữ liệu  Bộ nhớ chính (Main Memory): chứa các chương trình và dữ liệu đang được sử dụng  Hệ thống vào ra (Input/Output System): trao đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài.  Liên kết hệ thống (System Interconnection): kết nối và vận chuyển thông tin giữa các thành phần với nhau  !"#$%&'( 6 / 50 <E&F8GHIJK&>  !"#$%&'( 7 / 50 <E&F8GHIJK&> • Trước tiên số liệu được đưa vào bộ nhớ trong • Lệnh đầu tiên trong bộ nhớ đưa vào CU • CU giải mã lệnh, nếu cần toán hạng  xác định địa chỉ toán hạng • CU phát tín hiệu tới các thành phần cần thiết để lấy toán hạng về, đưa vào thanh ghi trong ALU • CU phát tín hiệu điều khiển ALU thực hiện phép toán. Kết quả đặt tại ALU/Bộ nhớ trong • Thực hiện lệnh tiếp theo tương tự.  !"#$%&'( 8 / 50 <<E2L&MNO 1. Lấy (Fetch) chỉ thị tiếp theo từ trong bộ nhớ đặt vào thanh ghi chỉ thị (IR). 2. Thay đổi con đếm chương trình (PC) để trỏ tới chỉ thị tiếp theo. 3. Xác định kiểu của chỉ thị vừa lấy về. 4. Nếu chỉ thị sử dụng dữ liệu trong bộ nhớ thì xác định vị trí của dữ liệu. 5. Lấy dữ liệu về nếu có, đặt vào các thanh ghi bên trong CPU. 6. Thi hành chỉ thị. 7. Chứa kết quả vào nơi thích hợp. 8. Trở lại bước 1 để bắt đầu thi hành chỉ thị tiếp theo Chu kỳ lấy lệnh - giải mã lệnh - thi hành lệnh.  !"#$%&'( 9 / 50 <<B %PQR?&HIJ6BKJL&STS6 9:$;M  !"#$%&'( 10 / 50 <<<<<B"SU?9:&NOC99: 9:: nằm trong tập các thanh ghi đệm hoặc trong bộ nhớ • J&"V67: Lấy một toán hạng trong bộ nhớ về, đặt vào một thanh ghi đệm nhất định, còn toán hạng thứ hai đang nằm trong một thanh ghi nào đó, sau đó chúng sẽ được ALU sử dụng. • J&"J& Các lệnh sẽ nhận 2 toán hạng từ các thanh ghi đệm, đưa chúng vào các thanh ghi vào của ALU, thực hiện các thao tác trên các toán hạng này sau đó đưa kết quả trở lại các thanh ghi đệm. • 67AV67 Các lệnh sẽ nhận các toán hạng từ bộ nhớ vào trong các thanh ghi vào của ALU, thực hiện các thao tác tính toán trên các toán hạng này rồi gửi kết quả trở lại bộ nhớ. [...]... – KHOA ĐiỆN TỬ 26 / 50 Mô hình máy tính BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 27 / 50 Bên trong một máy tính BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 28 / 50 Mainboard BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 29 / 50 Mainboard Support Slot 1 BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 30 / 50 CPU BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 31 / 50 CPU BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 32 / 50 CPU... THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 17 / 50 2.2.3.2 Máy tính loại SIMD – máy tính vector • Thao tác song song trên nhiều tập dữ liệu  vd giải các bài toán dự báo thời tiết, chẳng hạn tính toán nhiệt độ trung bình hàng ngày trong suốt 24 giờ của nhiều địa điểm; Đối với mỗi địa điểm công việc tính toán là như nhau, nhưng tập dữ liệu là khác nhau BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 18 / 50 2.2.3.3 Máy tính. .. THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 15 / 50 2.2.3.1 Máy tính loại SISD – MT đường ống • Ý tưởng: chia việc thực hiện mỗi lệnh thành nhiều giai đoạn, CPU bao gồm một số đơn vị chức năng, mỗi đơn vị chức năng sẽ thực hiện một giai đoạn của quá trình thực hiện một lệnh • Tốc độ tăng lên 5 lần BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 16 / 50 2.2.3.1 Máy tính loại SISD – MT đường ống • Câu hỏi: Tại sao máy tính. .. duy nhất Hầu hết các máy vi tính có kích thước ô nhớ là 8 bit (1 byte), các byte lại được nhóm lại thành word (từ) BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 20 / 50 2.3.3 Trật tự byte trong word, big endian và little endian computer  Các byte trong một word được đánh số từ trái  phải/ phải  trái BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 21 / 50 Bộ nhớ máy tính † Chức năng: lưu trữ chương trình và dữ...  BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 25 / 50 Bộ nhớ ngoài  † Chức năng và đặc điểm: † Lưu giữ tài nguyên phần mềm của máy tính  † Được kết nối với hệ thống dưới dạng các thiết bị vào-ra  † Dung lượng lớn  † Tốc độ chậm  † Các loại bộ nhớ ngoài: † Bộ nhớ từ: đĩa cứng, đĩa mềm  † Bộ nhớ quang: đĩa CD, DVD  † Bộ nhớ bán dẫn: Flash disk, memory card BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ... Mục đích: Tăng tốc độ thực hiện Cách tiếp cận khác: XD máy tính nhiều ALU tốc độ thấp hoặc nhiều CPU để đạt công suất tính toán cao, giá thấp Ba nhóm máy tính song song: 1 SISD (Single Instruction stream, Single Data stream): Máy tính có một dòng chảy của lệnh và một dòng chảy của dữ liệu 2 SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream): Máy tính có một dòng chảy của lệnh và nhiều dòng chảy của... THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 12 / 50 Kiến trúc RISC và CISC ? Trong hai loại kiến trúc RISC và CISC: • • • • • • Bộ điều khiển của kiến trúc nào phức tạp hơn? Chi phí thiết kế của loại nào đắt hơn? Loại nào có tốc độ tính toán cao hơn? Vì sao? Chương trình của kiến trúc nào dài hơn? Vì sao? Loại nào hỗ trợ cho ngôn ngữ bậc cao tốt hơn? Chương trình dịch của loại nào đơn giản hơn? BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH... stream): Máy tính có nhiều dòng chảy của lệnh và nhiều dòng chảy của dữ liệu BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 14 / 50 2.2.3.1 Máy tính loại SISD – CDC6600 • 2 ALU để thực hiện phép toán cộng, 1 ALU thực hiện phép toán trừ, 1 ALU thực hiện phép toán nhân, 1 ALU thực hiện phép toán chia • Hiệu quả cao khi thời gian thực hiện một lệnh lớn hơn nhiều thời gian lấy lệnh về (fetch) VD trong các tính toán... là khác nhau BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 18 / 50 2.2.3.3 Máy tính loại MIMD • Nhiều CPU, mỗi CPU thực hiện một chương trình khác nhau, các CPU cùng chia sẻ một vùng nhớ chung • VD hệ thống máy tính phục vụ việc đặt chỗ trong ngành hàng không BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 19 / 50 2.3 Bộ nhớ 2.3.1 Một số đơn vị dung lượng bộ nhớ: • • Đơn vị cơ sở - Bit • • Bộ nhớ có n ô nhớ ... Memory) BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 22 / 50 Bộ nhớ trong  † Chức năng và đặc điểm: † Chứa các thông tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp  † Tốc độ rất nhanh  † Dung lượng không lớn  † Sử dụng bộ nhớ bán dẫn: ROM, RAM  † Các loại bộ nhớ trong: † Bộ nhớ chính  † Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm nhanh) BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐiỆN TỬ 23 / 50 Bộ nhớ chính † Chứa các chương trình và dữ liệu . 50 )*+ I. Biểu diễn dữ liệu trong máy tính II. Tổ chức hệ thống máy tính I. Kiến trúc chung của máy tính điện tử II. Bộ xử lý III. Bộ nhớ IV. Tổ chức vào ra  !"#$%&'( 3. chương trình và dữ liệu đang được sử dụng  Hệ thống vào ra (Input/Output System): trao đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài.  Liên kết hệ thống (System Interconnection): kết nối và vận. thành phần cơ bản của máy tính  Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit): điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý dữ liệu  Bộ nhớ chính (Main Memory): chứa các chương trình và dữ liệu