Bài giảng cấu trúc máy tính chương 3 ths nguyễn thị phong dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Bài giảng mơn học: CẤU TRÚC MÁY TÍNH Số tín chỉ: Tổng số tiết: 60 tiết (30 LT + 30 TH) GV: ThS Nguyễn Thị Phong Dung Email : ntpdung@ntt.edu.vn Mơn học: CẤU TRÚC MÁY TÍNH Chương • Tổng quan máy tính Chương • Biểu diễn số học máy tính Chương • Hệ thống máy tính Chương • CPU (Central Processing Unit) Chương • Bộ nhớ máy tính (Memory) Chương • Thiết bị giao tiếp – Thiết bị ngoại vi Chương • Cài đặt máy tính Chương • Sao lưu phục hồi -2- Chương – Hệ thống máy tính 3.1 Kiến trúc máy tính qua thời kỳ 3.2 Các thành phần máy tính 3.3 Hoạt động máy tính 3.4 Liên kết hệ thống Kiến trúc máy tính qua thời kỳ • Kiến trúc sơ khai: • CPU (Central Processing Unit): xử lý trung tâm • Bộ nhớ trong: chứa liệu trình xử lý CPU • Thiết bị ngoại vi: thiết bị giao tiếp với hệ máy tính Kiến trúc máy tính qua thời kỳ • Cải tiến khối xuất nhập: Kiến trúc máy tính qua thời kỳ • Kiến trúc máy tính đại: • Từ hệ máy tính 286, 386, 486, 586 (gọi chung x86) • Xu hướng: giảm tải CPU • Chíp cầu bắc (Northbridge): • Điều khiển RAM - Memory Controller • Giao tiếp CPU (Front Side Bus – FSB) • Giao tiếp VGA • Giao tiếp Chip cầu Nam • Chip cầu Nam (Southbridge) • • • • Giao tiếp Chip cầu Bắc Giao tiếp BIOS ROM Điều khiển thiết bị Input/Output (I/O) Giao tiếp thiết bị khác Kiến trúc máy tính qua thời kỳ • Kiến trúc máy tính đại: • Chuyển điều khiển nhớ (Memory Controller) lại cho CPU Kiến trúc máy tính qua thời kỳ • Kiến trúc máy tính đại: • Chuyển Memory Controller VGA interface CPU • Khơng cịn chip cầu Bắc Kiến trúc máy tính qua thời kỳ • Kiến trúc máy tính đại: • Chuyển điều khiển nhớ giao tiếp VGA CPU • Khơng cịn Northbridge • Tích hợp VGA vào bên CPU Các thành phần máy tính • Các khối thiết bị máy tính: • Khối xử lý (Process) • Là thiết bị xử lý / biến đổi thông tin • Khối nhớ (Memory): • Bộ nhớ (Internal memory) • Bộ nhớ ngồi (External Memory) • Khối xuất / nhập (Input / Output) • Thiết bị chuyên xuất • Thiết bị chuyên nhập • Thiết bị vừa xuất / vừa nhập • Đường truyền thơng tin (bus): • Đường truyền hệ thống (System bus) • Đường truyền nhập / xuất (I/O bus) Các thành phần máy tính • Hệ thống vào (Input/Output System) • Giúp máy tính trao đổi thơng tin với thiết bị bên ngồi • Đầu vào (Input): Các phận thu nhập liệu hay mệnh lệnh bàn phím, chuột • Đầu (Output): Các phận trả lời, phát tín hiệu, hay thực thi lệnh bên ngồi hình, máy in, loa, Các thành phần máy tính • Hệ thống bus: • Hệ thống bus (Bus system):vận chuyển thơng tin thiết bị: • Data Bus: vận chuyển liệu từ thiết bị tới CPU ngược lại • Address Bus: truyền tín hiệu địa nhớ hay thiết bị cần truy xuất • Control Bus: tín hiệu điều khiển CPU phát để điều khiển thiết bị định vị thiết bị ngoại vi gửi tới CPU yêu cầu thực cơng việc Cơ hoạt động máy tính • Cơ hoạt động máy tính: Nhận lệnh CPU Tìm liệu HDD CD/DVD USB Drive BIOS ROM … Nạp Xử lý RAM Xuất kết Thiết bị giao tiếp Thiết bị ngoại vi VGA Monitor Sound Speaker/Micro PS/2 port Keyboard/Mouse COM port Mouse/Modem LPT port Printer/Scanner LAN card ADSL modem / PC USB port Mouse/WebCam/MP3/ĐTDĐ/… ATA / SATA HDD / CD / DVD Cơ hoạt động máy tính • Hoạt động máy tính: • Chạy chương trình: máy tính lặp lặp lại q trình thực lệnh gồm hai bước bản: • Nhận lệnh (Fetch) • Thực lệnh (Execute) • Dừng chương trình: chương trình dừng khi: • Mất nguồn • Gặp lệnh dừng (interrupt) • Gặp tình khơng giải (lỗi) Cơ hoạt động máy tính • Mơ tả: Chạy chương trình • Nhận lệnh (Fetch) • Bắt đầu chu kỳ lệnh CPU tiến hành lấy lệnh từ nhớ Trong q trình lấy thực lệnh có ghi bên CPU mà ta quan tâm PC (Program Counter) ghi IR(Instruction Register) • CPU lấy lệnh từ ngăn nhớ trỏ PC đưa vào ghi lệnh IR lưu giữ • Sau lệnh nhận nội dung ghi PC tự động tăng để trỏ tới lệnh thực • Thực (Execute) • Bộ xử lý giải mã lệnh nhận phát tín hiệu điều khiển thực thao tác mà lệnh yêu cầu thông qua khối điều khiển CU • Thực trao đổi CPU nhớ • Thực trao đổi CPU Module I/O • Xử lý liệu thực phép toán số học logic • Điều khiển rẽ nhánh • Kết hợp thao tác CPU nhận lệnh từ nhớ PC CPU giữ địa lệnh nhận CPU nhận lệnh từ ngăn nhớ trỏ PC Lệnh nạp vào ghi lệnh IR Sau lệnh nhận vào, nội dung PC tự động tăng để trỏ sang lệnh Cơ hoạt động máy tính • Mơ tả: hoạt động ngắt (interrupt) • Ngắt chế cho phép CPU tạm dừng chương trình thực chuyển sang thực chương trình khác, gọi chương trình phục vụ ngắt • Các loại ngắt : • Ngắt lỗi thực chương trình • Ngắt lỗi phần cứng: lỗi RAM • Ngắt module I/O phát tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi liệu Cơ hoạt động máy tính • Hoạt động ngắt : • Sau hồn thành lệnh, xử lý kiểm tra tín hiệu • Nếu khơng có ngắt xử lý tiếp tục nhận lệnh tiếp • Nếu có tín hiệu ngắt: • Tạm dừng chương trình, Cất ngữ cảnh (thơng tin có liên quan đến chương trình thực hiện) • Thiết lập đếm chương trình PC trỏ đến chương trình phục vụ ngắt • Thực chương trình phục vụ ngắt • Cuối chương trình phục vụ ngắt • Khơi phục lại ngữ cảnh tiếp tục chương trình bị tạm dừng Liên kết hệ thống • Hệ thống BUS • Chức năng: vận chuyển thơng tin thành phần máy tính, thơng tin từ CPU tới nhớ, từ CPU tới điều khiển vào I/O Liên kết hệ thống • Mainboard • Dẫn nhập: • Trong hệ thống máy tính có nhiều thiết bị khác • Các thiết bị có tần số làm việc, cách truyền liệu, điều khiển hoạt động, địa chỉ… khác • Vai trị Mainboard: • Là nơi lắp đặt thiết bị, linh kiện, gắn kết thành phần hệ thống máy tính lại với • Tạo đường bus dẫn thông tin: địa chỉ, liệu, điều khiển • Cung cấp xung dao động (clock) khác cho thiết bị • Hỗ trợ CPU điều khiển thiết bị, linh kiện • Quản lý nguồn cấp cho thành phần Main • Điều khiển thay đổi tần số BUS cho phù hợp với thành phần khác Thảo Luận Trang