Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 1 - ThS. Lê Văn Hùng

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU CHUNG TH LÊ VĂN HÙNG I Khái niệm kiến trúc máy tính Kiến trúc máy tính (Computer architecture) khái niệm trừu tượng hệ thống tính tốn quan điểm người lập trình người viết chương trình dịch Nói cách khác, kiến trúc máy tính xem xét theo khía cạnh mà người lập trình can thiệp vào mức đặc quyền, bao gồm ghi, nhớ ngắt thâm nhập thông qua lệnh II Lịch sử phát triển máy tính Lịch sử phát triển máy tính  Lịch sử phát triển máy tính gắn liền với lịch sử phát triển vi xử lý Cho đến chia thành hệ Thế hệ thứ (1st Generation): 1945-1955  Sử dụng công nghệ đèn ống chân không (Vaccumn Tube) cịn gọi máy tính sử dụng cơng nghệ bóng đèn điện tử Đặc điểm tiêu thụ nhiều điện năng, toả nhiều nhiệt hệ thống tin cậy Máy ENIAC có khối lượng 30 tấn, tiêu thụ công suất 140KW  Chủ yếu dùng ngôn ngữ máy để lập trình Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ hai (2nd Generation): 1956 – 1965  Về kỹ thuật: Công ty Bell phát minh Transistor vào năm 1947 Nên hệ thứ đặc trưng sử dụng công nghệ bán dẫn (Transistor) Một hệ thống máy tính tạo với transistor trở nên nhỏ hơn, nhanh hữu hiệu nhiều so với hệ thống máy tính tạo với đèn ống chân khơng Máy tính có tên TX-0 (transistorized experimental computer 0)  Về phần mềm: bắt đầu sử dụng ngơn ngữ lập trình bậc cao: Fortran, Algol, Cobol, …  Về ứng dụng: tham gia giải toán kinh tế xã hội Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ ba (3rd Generation): 1965 – 1980  Về kỹ thuật: sử dụng mạch tích hợp IC ( integrated circuit – IC), mạch bán dẫn thiết lập cách cấy Transistor lên chất (Silic) nối kết transistor không dây, điển hình hệ máy System/360 IBM IC có transistor (ngày với vi xử lý Intel Pro có đến 5,5 triệu transistor) Thời kỳ đánh dấu đời vi xử lý 4004, tiền thân vi xử lý x86 sau Đĩa từ sử dụng rộng rãi, tốc độ tính tốn đạt vài triệu phép toán giây, dung lượng nhớ đạt vài MB Năm 1975 công ty MITS (Mỹ) giới thiệu máy tính cá nhân Altair giới  Về phần mềm: Xuất nhiều hệ điều hành khác  Về ứng dụng: tham gia nhiều lĩnh vực xã hội Lịch sử phát triển máy tính  Năm 1977 cơng ty Apple đưa thị trường máy tính AppleII có hình bàn phím Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ tư (4th Generation): 1980 đến Máy tính sử dụng cơng nghệ tích hợp IC mật độ cực cao (VLSI: Very Large Scale Intergrated) Vi xử lý 8088 đời đánh dấu thời kỳ phát triển máy tính cá nhân PC (Personal Computer) – Máy tính PC hãng IBM sản xuất năm 1981 thuê công ty Microsoft viết hệ điều hành MS – DOS Chiếc máy có tốc độ 5MHz Micros: chiều rộng dây dẫn chip MIPS: viết tắt cụm "millions of instructions per second", thước đo tương đối cho hiệu CPU Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ tư (4th Generation)  Đây hệ máy tính số ngày nay, nhờ cơng nghệ bán dẫn phát triển vượt bậc, mà người ta chế tạo mạch tổ hợp mức độ cực lớn Nhờ máy tính ngày nhỏ hơn, nhẹ hơn, mạnh giá thành rẻ Máy tính cá nhân bắt đầu xuất phát triển thời kỳ Dựa vào kích thước vật lý, hiệu suất lĩnh vực sử dụng , người ta thường chia máy tính số hệ thứ tư thành loại Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ tư (4th Generation)  Microcomputer: Cịn gọi PC (personal computer), máy tính nhỏ, có chip vi xử lý số thiết bị ngoại vi Thường dùng cho người, dùng độc lập dùng mạng máy tính  Minicomputer: Là máy tính cỡ trung bình, kích thước thường lớn PC Nó thực ứng dụng mà máy tính cỡ lớn thực Nó có khả hỗ trợ hàng chục đến hàng trăm người làm việc Minicomputer sử dụng rộng rãi ứng dụng thời gian thực, ví dụ điều khiển hàng khơng, tự động hố sản xuất Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ tư (4th Generation) Supermini: Là máy Minicomputer có tốc độ xử lý nhanh họ Mini thời điểm định Supermini thường dùng hệ thống phân chia thời gian, ví dụ máy quản trị mạng Mainframe: Là máy tính cỡ lớn, có khả hỗ trợ cho hàng trăm đến hàng ngàn người sử dụng Thường sử dụng chế độ công việc xếp theo lô lớn (LargeBatch-Job) xử lý giao dịch (Transaction Processing), ví dụ ngân hàng Supercomputer: Đây siêu máy tính, thiết kế đặc biệt để đạt tốc độ thực phép tính dấu phẩy động cao Chúng thường có kiến trúc song song, hoạt động hiệu cao số lĩnh vực Các hệ thống PC thịnh hành: Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ (5th Generation)  Việc chuyển từ hệ thứ sang thứ chưa rõ ràng Người Nhật tiên phong chương trình nghiên cứu đời hệ thứ máy tính, hệ máy tính thơng minh, dựa ngơn ngữ trí tuệ nhân tạo, giao diện người – máy, … Năm 2004 cho đời ASIMO (advanced step innovative Mobility: bước chân tiên tiến đổi chuyển động)