Đang tải... (xem toàn văn)
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC KIẾN TRÚC MÁY TÍNH NGÀNH, NGHỀ QUẢN TRỊ MẠNG MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số 323 /QĐ[.]
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH NGÀNH, NGHỀ: QUẢN TRỊ MẠNG MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 323 /QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày 06 tháng năm 2019 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Kiến trúc máy tính thuật ngữ thƣờng đƣợc sử dụng để nói vấn đề liên quan đến tổ chức thiết kế máy tính điện tử số Nội dung nghiên cứu gắn liền với việc thiết kế phần cứng hệ thống máy tính nhƣ việc thiết kế phụ thuộc vào hệ thống phần mềm Trong kỹ thuật máy tính, Kiến trúc máy tính mơ tả khái niệm cấu trúc hoạt động hệ thống máy tính Nó mơ tả có tính chất chức yêu cầu hoạt động cho phận khác máy tính - tập trung chủ yếu vào cách tổ chức bên hệ thống máy tính, việc CPU hoạt động nội nhƣ truy cập địa nhớ cách Nó đƣợc định nghĩa nhƣ khoa học nghệ thuật lựa chọn kết nối thành phần phần cứng để tạo thành máy tính đáp ứng đƣợc mục đích tính năng, hiệu suất giá Kiến trúc máy tính bao gồm: Vi kiến trúc (Microarchitecture), cịn gọi tổ chức máy tính (Computer organization) mô tả bậc thấp, cụ thể hệ thống Mơ tả nói phận cấu thành hệ thống đƣợc kết nối với nhƣ chúng hoạt động tƣơng hỗ nhƣ để thực kiến trúc tập lệnh Thiết kế hệ thống (System Design) bao gồm tất thành phần phần cứng khác bên hệ thống tính tốn chẳng hạn: - Các đƣờng kết nối hệ thống nhƣ bus (máy tính) switch - Các điều khiển nhớ (memory controller) cấp nhớ - Các chế CPU off-load nhƣ Direct memory access (truy nhập nhớ trực tiếp) - Các vấn đề nhƣ đa xử lý (multi-processing) Nội dung giảng đƣợc phân bố gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan kiến trúc máy tính Giới thiệu lịch sử thành phát triển loại máy tính điện tử; khái niệm thông tin, phƣơng pháp mã hóa thơng tin máy tính điện tử Chƣơng 2: Bộ xử lý Giới thiệu tổ chức, nguyên lý hoạt động phận bên xử lý nhằm thực nhiệm vụ mà kiến trúc phần mềm đề ra; kỹ thuật nâng cao hiệu hoạt động xử lý đại Chƣơng 3: Các cấp nhớ Giới thiệu chức năng, nguyên lý hoạt động loại nhớ, tổ chức cấp nhớ kỹ thuật nâng cao hiệu hoạt động nhớ máy tính điện tử Chƣơng 4: Nhập – Xuất Giới thiệu chức năng, nhiệm vụ thiết bị nhập xuất hệ thống máy tính; nguyên tắc hoạt động số thiết bị lƣu trữ thông dụng; giới thiệu hệ thống kết nối phận máy tính cách giao tiếp ngoại vi xử lý; phƣơng pháp lƣu trữ an toàn liệu đĩa cứng Để hoàn thiện giáo trình tác giả xin chân thành cảm ơn tất Thầy cô giảng viên trƣờng Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp, trƣờng Cao đẳng Nghề An Giang, trƣờng Trung cấp Hồng Ngự, trƣờng Trung cấp Tháp Mƣời; Anh (Chị) đại diện Sở Lao động Thƣơng binh Xã hội, đại diện công ty, doanh nghiệp tham gia đóng góp ý kiến Mặc dù tác giả có nhiều cố gắng việc biên soạn tài liệu này, song tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp quý báu từ bạn đọc để giảng ngày hoàn thiện Đồng Tháp, ngày 30 tháng 10 năm 2020 Chủ biên Huỳnh Văn Khỏe MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH 1 Một số khái niệm nguyên lý 1.1 Nguyên tắc tổ chức 1.2 Ngôn ngữ máy cấp kiến trúc máy tính 2 Lịch sử phát triển ứng dụng máy tính điện tử 2.1 Lịch sử phát triển 2.2 Phân loại máy tính 2.3 Các lĩnh vực ứng dụng máy tính Các hệ thống số 3.1 Nguyên lý việc viết số 3.2 Biến đổi qua lại hệ thống số 11 Thông tin mã hóa thơng tin 19 4.1 Số nguyên có dấu 19 4.2 Cách biểu diễn số với dấu chấm động 21 4.3 Biểu diễn số thập phân 23 4.4 Biểu diễn ký tự 23 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 28 CHƢƠNG 2: BỘ XỬ LÝ 30 Các thành phần máy tính 30 Kiến trúc CISC, RISC 32 2.1 Bộ điều khiển vi chƣơng trình (CISC) 34 2.2 Bộ điều khiển mạch điện tử 34 Tổ chức xử lý trung tâm CPU 35 3.1 Đƣờng liệu 35 3.2 Các yếu tố tác động đến hiệu suất CPU 36 i 3.3 Nguyên lý hoạt động CPU 38 3.4 Phân loại CPU 39 Thực lệnh mã máy bên xử lý 40 4.1 Đọc lệnh 41 4.2 Giải mã lệnh đọc ghi nguồn 41 4.3 Thi hành lệnh 41 4.4 Thâm nhập nhớ nhảy lần cuối 42 4.5 Lƣu trữ kết 42 Ngắt quãng 42 Kỹ thuật ống dẫn 43 Khó khăn kỹ thuật ống dẫn 45 7.1 Khó khăn cấu trúc 45 7.2 Khó khăn số liệu 45 7.3 Khó khăn điều khiển 46 Siêu ống dẫn 47 Siêu vô hƣớng 48 10 Máy tính song song 49 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 53 CHƢƠNG 3: CÁC CẤP BỘ NHỚ 54 Phân loại nhớ bán dẫn 54 Các cấp nhớ 59 Bộ nhớ Cache 60 3.1 Hiệu Cache 67 3.2 Cache nhất, cache riêng lẻ 68 3.3 Các mức Cache 68 Bộ nhớ 69 Bộ nhớ ảo 71 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 77 CHƢƠNG 4: NHẬP – XUẤT 79 ii Đĩa từ 79 Đĩa cứng thể rắn – SSD 81 Đĩa quang 82 Các loại thẻ nhớ 83 Bus nối ngoại vi vào xử lý nhớ 84 Các chuẩn bus 87 Giao diện xử lý với thiết bị vào 87 Một số biện pháp an toàn liệu việc lƣu trữ thông tin đĩa từ 89 CÂU HỎI CHƢƠNG 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 iii GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Mã mơn học: MH20 Thời gian thực môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học Kiến trúc máy tính thuộc nhóm mơn sở ngành đƣợc bố trí giảng dạy trƣớc mơn: Lắp ráp, bảo trì máy tính, Bảo trì hệ thống - Tính chất: Là mơn học sở ngành tự chọn, kiến thức môn kiến thức máy tính làm tảng để học môn phần cứng sau II Mục tiêu môn học: - Kiến thức: + Hiểu nguyên tắc tổ chức, cách thức hoạt động phận hệ thống máy tính gồm xử lý, nhớ thiết bị ngoại vi liên kết với qua bus + Hiểu đƣợc giải pháp nâng cao hiệu máy tính nhƣ: Bộ nhớ ảo, nhớ cache, kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật siêu phân luồng, kỹ thuật thâm nhập trực tiếp nhớ… - Kỹ năng: + Vận dụng kiến thức đƣa cách lựa chọn linh kiện cho máy tính hồn chỉnh + Trình bày đƣợc cấu trúc, nguyên lý hoạt động thiết bị hệ thống máy tính - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Nghiêm túc tham gia học tập + Xử lý, giải thích khắc phục đƣợc lỗi thƣờng gặp III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Tên chƣơng, mục Thực hành, Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra tập Chƣơng 1: NHẬP MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH 6 0 Chƣơng 2: TỔ CHỨC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ 6 0 Chƣơng 3: TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ Chƣơng 4: CÁC CẤP BỘ NHỚ 6 0 iv Thời gian (giờ) Số TT Thực hành, Tên chƣơng, mục Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra tập Chƣơng 5: NHẬP – XUẤT Cộng 30 28 v CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Mã chƣơng: MH20-01 Giới thiệu Sự phát triển máy tính đƣợc mơ tả dựa tiến công nghệ chế tạo linh kiện máy tính nhƣ: xử lý, nhớ, thiết bị ngoại vi,… Ta nói máy tính điện tử số trải qua bốn hệ liên tiếp Việc chuyển từ hệ trƣớc sang hệ sau đƣợc đặc trƣng thay đổi công nghệ Nội dung chƣơng cung cấp cho sinh viên kiến thức lịch sử thành phát triển loại máy tính điện tử; khái niệm thông tin, phƣơng pháp mã hóa thơng tin máy tính điện tử Mục tiêu Giới thiệu lịch sử thành phát triển loại máy tính điện tử; khái niệm thơng tin, phƣơng pháp mã hóa thơng tin máy tính điện tử Một số khái niệm nguyên lý 1.1 Nguyên tắc tổ chức Máy tính khái niệm phƣơng tiện thƣờng dùng để thực phép biến đổi toán học nhƣ: que tính, bàn tính, máy tính điện cơ, máy tính điện tử,… Do đƣợc xây dựng sở sử dụng linh kiện mạch điện tử nhƣ: transistor, vi mạch bán dẫn, … máy tính điện tử loại thiết bị tự động cho phép thu thập, lƣu trữ xử lý liệu hiệu Tùy thuộc nguyên lý hoạt động máy tính điện tử đƣợc phân thành hai loại: máy tính tƣơng tự máy tính số Máy tính tƣơng tự (analog computer) hoạt động với tín hiệu tƣơng tự có biên độ biến thiên cách liên tục theo thời gian Máy tính số (digital computer) làm việc với tín hiệu số, loại tín hiệu tƣơng tự đƣợc rời rạc hóa thời gian lƣợng tử hóa biên độ Ngày nay, máy tính số đƣợc dùng phổ biến nên nói đến máy tính thƣờng hiểu ngầm máy tính số Một máy tính số đƣợc phát triển sở phần: phần cứng phần mềm phần cứng (hardware) gồm đối tƣợng vật lý hữu hình nhƣ: vi mạch, mạch in, nhớ, hình, bàn phím … Phần mềm (software) gồm thuật giải thể máy tính chƣơng trình Các chƣơng trình bao gồm lệnh hay thị Chƣơng trình nhập vào máy tính từ bàn phím, trình bày hình, ghi đĩa từ … mà nội dung chủ yếu dãy lệnh Từ đầu năm 80, áp dụng thành tựu công nghệ phần cứng đại, đặc biệt kỹ thuật mạch tích hợp, với khả tính tốn máy tính có kích thƣớc, cơng suất tiêu hao đủ nhỏ giá thành giảm xuống thấp cho phép cá nhân sở hữu máy tính Từ máy tính cá nhân (personal computer - PC) hay máy vi tính (microcomputer) đời, theo tên gọi máy tính sử dụng cho ngƣời, khác với máy tính lớn (mainframe) đƣợc dùng nhiều ngƣời qua thiết bị đầu cuối (terminal) Chính khác biệt mở kỷ nguyên áp dụng PC nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ đời sống 1.2 Ngôn ngữ máy cấp kiến trúc máy tính Một chuỗi lệnh mơ tả cách thực cơng việc máy tính gọi chƣơng trình Các mạch điện tử máy tính số nhận biết thực thi trực tiếp tập giới hạn lệnh đơn giản Các mạch đƣợc xây dựng sở nhận biết xử lý số nhị phân Muốn thực thi chƣơng trình trƣớc tiên phải biến đổi chúng sang lệnh tập lệnh mã máy (dạng nhị phân) định để thi hành Các lệnh hình thành nên ngơn ngữ có khả giúp ngƣời liên lạc với máy tính Đó ngơn ngữ máy hãng sản xuất máy tính cung cấp cho ngƣời dùng Tập lệnh mã máy đƣợc chọn lựa thiết kế máy tính dựa sở phù hợp với khả yêu cầu hiệu suất máy Các lệnh nhƣ số liệu tập lệnh máy số nhị phân, ngôn ngữ máy gọi L1 Ngôn ngữ L1 không gần gũi với ngƣời nên cần thiết kế tập lệnh cho gần gũi với ngôn ngữ ngƣời lệnh hình thành ngơn ngữ gọi ngơn ngữ L2 Có phƣơng pháp cho phép thực thi chƣơng trình viết L2 Thứ nhất, trƣớc tiên thay lệnh L2 chuỗi lệnh tƣơng đƣơng ngơn ngữ máy L1, đƣợc gọi q trình dịch Thứ hai, viết chƣơng trình đặc biệt L1, chƣơng trình xem chƣơng trình viết L2 nhƣ liệu vào thực thi chúng cách khảo sát lệnh thi hành trực tiếp chuỗi lệnh tƣơng đƣơng L1, đƣợc gọi thơng dịch chƣơng trình thực thơng dịch gọi trình thơng dịch Cũng nhƣ vậy, phát triển tập lệnh hƣớng ngƣời để hình thành ngơn ngữ L3 Các chƣơng trình viết L3 đƣợc dịch sang L2 đƣợc thực thi trình thơng dịch viết L2 Việc phát triển chuỗi ngôn ngữ, ngôn ngữ thích hợp so với ngơn ngữ trƣớc tiếp tục khơng ngừng nhận đƣợc ngơn ngữ thích hợp Chỉ có chƣơng trình viết ngơn ngữ máy cấp L1 đƣợc thực thi trực tiếp mạch điện tử mà không cần can thiệp biên dịch thông dịch Các chƣơng trình viết L2, L3, …, Ln phải đƣợc thơng dịch trình thơng dịch chạy cấp thấp phải đƣợc dịch sang ngôn ngữ khác tƣơng ứng với cấp thấp Máy tính đƣợc xem xét nhƣ hệ thống cấp có thứ bậc cho ta kiến trúc cấu tổ chức tốt nhằm tìm hiểu cách tổ chức máy tính Cấp ngơn ngữ bậc cao hƣớng đối tƣợng Dịch (trình biên dịch) Cấp hợp ngữ Trình hợp dịch Cấp máy hệ điều hành Dịch phần Cấp lệnh máy (lệnh vĩ mơ) Trình thơng dịch Cấp vi lệnh (lệnh vi mơ) Các vi chƣơng trình Cấp logic số (các mạch điện tử số) Hình 1.1 Cấu trúc phân cấp máy tính Cấp 0, cấp logic số phần cứng máy tính mạch điện tử cấp thực thi chƣơng trình ngơn ngữ máy cấp Cấp 1, cấp ngơn ngữ máy thực có chƣơng trình gọi vi chƣơng trình (microprogram) làm nhiệm vụ thông dịch lệnh cấp Mỗi máy cấp có nhiều vi chƣơng trình chạy chúng Mỗi vi chƣơng trình xác định hồn tồn ngôn ngữ cấp 2, cấp máy quy ƣớc Cấp thƣờng cấp hỗn hợp, hầu hết lệnh ngôn ngữ cấp ngơn ngữ cấp 2, thêm vào lại có tập lệnh mới, tổ chức nhớ khác, khả chạy hai hay nhiều chƣơng trình song song nhiều đặc trƣng khác Các tiện nghi thêm vào đƣợc thực thi trình thơng dịch chạy cấp gọi hệ điều hành (operating system) Cấp gọi cấp hợp ngữ (assembly language level), cấp cung cấp từ gợi nhớ, cho phép thuận tiện việc viết chƣơng trình Các chƣơng trình viết hợp ngữ trƣớc tiên đƣợc dịch sang ngôn ngữ cấp 1, 3, sau đƣợc thơng dịch máy ảo thực tƣơng ứng Chƣơng trình thực việc dịch gọi trình hợp dịch (assembler) Cấp bao gồm ngôn ngữ đƣợc thiết kế dành cho ngƣời lập trình ứng dụng Chúng đƣợc gọi ngôn ngữ cấp cao nhƣ: Pascal, C, Fortran, … ngơn ngữ lập trình hƣớng đối tƣợng nhƣ C++, J++ Các chƣơng trình viết ngôn ngữ thƣờng đƣợc dịch sang cấp cấp trình dịch gọi trình biên dịch (compiler) Còn cấp bao gồm tập hợp chƣơng trình đƣợc thiết kế để tạo máy dành riêng cho ứng dụng đặc biệt nhƣ quản lý, giáo dục, thiết kế chip,… Tóm lại, máy tính đƣợc thiết kế thành chuỗi cấp, cấp đƣợc xây dựng cấp trƣớc Mỗi cấp biểu thị quan điểm trừu tƣợng riêng, với đối tƣợng thao tác khác Lịch sử phát triển ứng dụng máy tính điện tử 2.1 Lịch sử phát triển Sự phát triển máy tính đƣợc xác định dựa tiến công nghệ chế tạo linh kiện máy tính nhƣ: xử lý, nhớ, ngoại vi,…Ta nói máy tính điện tử số trải qua bốn hệ liên tiếp Việc chuyển từ hệ trƣớc sang hệ sau đƣợc đặc trƣng thay đổi công nghệ 2.1.1 Thế hệ thứ (1946-1957) Hình 1.2 Máy tính ENIAC ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) máy tính điện tử số Giáo sƣ Mauchly ngƣời học trò Eckert Đại học Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 đƣợc hoàn thành vào năm 1946 Đây máy tính khổng lồ với thể tích dài 20 mét, cao 2,8 mét rộng vài mét ENIAC bao gồm: 18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, cân nặng 30 tấn, tiêu thụ 140KW Nó có 20 ghi 10bit (tính tốn số thập phân) Có khả thực 5.000 phép tốn cộng giây Cơng việc lập trình tay cách đấu nối đầu cắm điện dùng ngắt điện Giáo sƣ toán học John Von Neumann đƣa ý tƣởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies): chƣơng trình đƣợc lƣu nhớ, điều khiển lấy lệnh biến đổi giá trị liệu phần nhớ, làm toán luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) đƣợc điều khiển để tính tốn liệu nhị phân, điều khiển hoạt động thiết bị vào Đây ý tƣởng tảng cho máy tính đại ngày Máy tính cịn đƣợc gọi máy tính Von Neumann Hình 1.3 Cấu trúc máy tính IAS 2.1.2 Thế hệ thứ (1958 – 1964) Công ty Bell phát minh transistor vào năm 1947 hệ thứ hai máy tính đƣợc đặc trƣng thay đèn điện tử transistor lƣỡng cực Tuy nhiên, đến cuối thập niên 50, máy tính thƣơng mại dùng transistor xuất thị trƣờng Kích thƣớc máy tính giảm, rẻ tiền hơn, tiêu tốn lƣợng Vào thời điểm này, mạch in nhớ xuyến từ đƣợc dùng Ngôn ngữ cấp cao xuất (nhƣ FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm 1960) hệ điều hành kiểu (Batch Processing) đƣợc dùng Trong hệ điều hành này, chƣơng trình ngƣời dùng thứ đƣợc chạy, xong đến chƣơng trình ngƣời dùng thứ hai tiếp tục 2.1.3 Thế hệ thứ (1965 – 1971) Thế hệ thứ ba đƣợc đánh dấu xuất mạch kết (mạch tích hợp - IC: Integrated Circuit) Các mạch kết độ tích hợp mật độ thấp (SSI: Small Scale Integration) chứa vài chục linh kiện kết độ tích hợp mật độ trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện mạch tích hợp Mạch in nhiều lớp xuất hiện, nhớ bán dẫn bắt đầu thay nhớ xuyến từ Máy tính đa chƣơng trình hệ điều hành chia thời gian đƣợc dùng 2.1.4 Thế hệ thứ (1972 đến nay) Thế hệ thứ tƣ đƣợc đánh dấu IC có mật độ tích hợp cao (LSI: Large Scale Integration) chứa hàng ngàn linh kiện Các IC mật độ tích hợp cao (VLSI: Very Large Scale Integration) chứa 10 ngàn linh kiện mạch Hiện nay, chip VLSI chứa hàng triệu linh kiện Với xuất vi xử lý (microprocessor) chứa phần thực phần điều khiển xử lý, phát triển công nghệ bán dẫn máy vi tính đƣợc chế tạo khởi đầu cho hệ máy tính cá nhân Các nhớ bán dẫn, nhớ cache, nhớ ảo đƣợc dùng rộng rãi Các kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý máy tính khơng ngừng đƣợc phát triển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hƣớng, xử lý song song mức độ cao, … 2.2 Phân loại máy tính Để phân loại máy tính ngƣời ta dựa vào khả tốc độ xử lý máy tính Có loại máy tính: - Siêu máy tính Một siêu máy tính (supercomputer) máy tính vƣợt trội khả tốc độ xử lý Thuật ngữ Siêu Tính Toán đƣợc dùng lần đầu báo New York World vào năm 1920 để nói đến bảng tính (tabulators) lớn IBM làm cho trƣờng Đại học Columbia Siêu máy tính có tốc độ xử lý hàng nghìn teraflop (một teraflop tƣơng đƣơng với hiệu suất nghìn tỷ phép tính/giây) hay tổng hiệu suất 6.000 máy tính cá nhân đại gộp lại (một máy có tốc độ khoảng từ 3-3,8 gigaflop) Có thể hiểu siêu máy tính hệ thống máy tính làm việc song song Ví dụ Siêu máy tính Sequoia IBM có tốc độ tính tốn 504 tỷ phép tính/giây, Sequoia nhanh máy tính lớn Fujitsu 1,55 lần sử dụng 1,5 triệu xử lý Trong máy tính lớn Fujitsu có số đơn vị xử lý (CPU) gần nửa Về lƣợng, siêu máy tính IBM tiết kiệm tiêu thụ 7,9 megawatts, máy Fujitsu tiêu thụ 12,6 megawatts - Máy tính lớn Máy tính lớn (Mainframe) loại máy tính có kích thƣớc lớn đƣợc sử dụng chủ yếu công ty lớn nhƣ ngân hàng, hãng bảo hiểm để chạy ứng dụng lớn xử lý khối lƣợng lớn liệu nhƣ kết điều tra dân số, thống kê khách hàng doanh nghiệp, xử lý giao tác thƣơng mại Hiện thị trƣờng máy tính lớn IBM chiếm 99% So với máy tính loại nhỏ nhƣ máy tính cá nhân, máy tính lớn nhƣ xe tăng: vững chắc, nhận hàng ngàn lệnh lúc - Máy tính nhỏ (minicomputer) Là loại máy tính nhiều ngƣời sử dụng, đƣợc thiết kế để đáp ứng yêu cầu công việc cho cơng ty nhỏ Máy tính mini mạnh máy tính cá nhân nhƣng khơng mạnh máy tính lớn Nói chung có khoảng từ đến 100 ngƣời sử dụng máy tính mini lúc - Máy tính cá nhân (Personal computer - PC) Là loại máy vi tính nhỏ với giá cả, kích thƣớc tƣơng thích khiến hữu dụng cho cá nhân 2.3 Các lĩnh vực ứng dụng máy tính Trong lĩnh vực khoa học đời sống, máy tính số đƣợc sử dụng mục đích sau: - Máy tính dùng để xử lý liệu Một máy tính đƣợc coi nhƣ xử lý liệu, ví dụ nhƣ để tính tổng số tiền cơng phải trả cho nhân viên quan Mục đích chƣơng trình dùng liệu nhập vào, xử lý tính tốn chúng lƣu trữ kết vào nhớ, kết lên hình, in giấy in lƣu trữ vào đĩa - Máy tính xử lý số Máy tính thƣờng dùng nhiều thời gian cho việc xử lý liệu dƣới dạng ký hiệu biểu diễn cho thơng tin, có máy tính lại đƣợc sử dụng ứng dụng liên quan đến số lƣợng lớn phép tính số học đơi lên tới hàng tỉ phép tính cho cơng việc, lúc máy tính đóng vai trị xử lý số máy tính dùng xử lý số thƣờng máy mạnh, có xử lý đắt, nhớ có tốc độ truy cập cao thiết bị ngoại vi nhớ tƣơng đối đại - Máy tính dùng đo lƣờng điều khiển tự động Do giá thành ngày rẻ, máy tính ngày cịn đƣợc đặt trung tâm nhiều hệ thống điều khiển tự động Khi sử dụng nhƣ phần tử điều khiển, máy tính thƣờng đƣợc gắn vào hệ thống lớn ngƣời sử dụng thƣờng không thấy đƣợc cụ thể có máy tính Các hệ thống số 3.1 Nguyên lý việc viết số Một số đƣợc viết cách đặt kề ký hiệu, đƣợc chọn tập hợp xác định Mỗi ký hiệu số đƣợc gọi số mã (số hạng, digit) Thí dụ, hệ thống thập phân (cơ số 10) tập hợp gồm 10 ký hiệu quen thuộc, số từ đến 9: ... song mức độ cao, … 2.2 Phân loại máy tính Để phân loại máy tính ngƣời ta dựa vào khả tốc độ xử lý máy tính Có loại máy tính: - Siêu máy tính Một siêu máy tính (supercomputer) máy tính vƣợt trội... mềm Trong kỹ thuật máy tính, Kiến trúc máy tính mô tả khái niệm cấu trúc hoạt động hệ thống máy tính Nó mơ tả có tính chất chức yêu cầu hoạt động cho phận khác máy tính - tập trung chủ yếu vào... trƣờng máy tính lớn IBM chiếm 99% So với máy tính loại nhỏ nhƣ máy tính cá nhân, máy tính lớn nhƣ xe tăng: vững chắc, nhận hàng ngàn lệnh lúc - Máy tính nhỏ (minicomputer) Là loại máy tính nhiều