Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương I

Kiến trúc máy tính Chương I – a: Tổng quan môn học Về môn học  Dành cho sinh viên u thích mơn học, thích điểm cao khơng thích nhìn lưng giảng viên  u cầu: Có kiến thức lập trình C/C+ + Java Mục tiêu mơn học  Tìm hiểu chức hoạt động thành phần hệ thống máy tính bao gồm Bộ xử lý (processor), nhớ (memory), vào / (input/output)  Bắt buộc phải hiểu : thực thi (performance)  Giao diện phần cứng / phần mềm  Có thể viết chương trình hợp ngữ Tại lại dùng MIPS? Tơi khơng sở hữu máy tính MIPS… Những vấn đề trọng tâm  Hợp ngữ MIPS  Mức logic số  Thiết kế xử lý  Kỹ thuật đường ống  Vào / nhớ  Bộ nhớ đệm cache  Bộ nhớ ảo  Cấu trúc song song MIPS đơn giản, x86 khơng Tại tơi phải quan tâm đến này? Tơi có thiết kế máy tính đâu… Bài học câu hỏi  Máy tính xây dựng (built) nào? Logic -> circuits -> datapath  Máy tính điều kiển nào? Instructions -> microachitecture -> ISA -> assembly Kiến trúc chất thực thi Nội dung chương  Lịch sử phát triển máy tính  Khái niệm kiến trúc máy tính  Tìm hiểu chương trình thực thi máy tính – Tìm hiểu bên máy tính – Tìm hiểu bên vi xử lý – Tải thực thi tập lệnh Kiến trúc máy tính gì?  Tại phải quan tâm?  Phân loại nào? Lịch sử phát triển máy tính Cơ • Blaise Pascal (1642) • 1642 - 1945 ENIAC (1946) 18.000 bóng đèn 1500 rơle 30 140 kw Transistor (1958) • Burroughs 6500 • NCR, CDC 6600 IC(Integrated Circuit) • LSI – VLSI • Xử lý song song Khái niệm kiến trúc máy tính Phần mềm hệ thống Phần mềm ứng dụng Phân loại Chức Máy tính chuyên dụng Phần cứng Cấu trúc xử lý Máy tính nhúng RISC Cấu tạo CISC Von newmann Harvard Kiến trúc RISC (Reduce Instruction Set Computer)  DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, Atmel AVR, MIPS, PA-RISC, Power(PowerPC), SuperH, SPARC  ARM (Acorn RISC Machine)  MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)  Có SV biết ARM?  Hãy tra wikipedia để có khái niệm sơ ARM From ARM Các máy tính nhúng ARM thơng dụng giới “big.LITTLE” ?  Big processor cores (Lõi xử lý lớn): Hiệu tính tốn cao  Little processor cores (Lõi xử lý nhỏ): Năng lượng tiêu thụ thấp Big Little From ARM Tại phát triển lõi big.Little? Pin điện thoại dùng lâu Kiến trúc LITTLE BIG LITTLE • Đơn giản • Ít đơn vị chức • Xử lý chậm • Đường ống ngắn BIG • Phức tạp • Nhiều đơn vị chức • Đường ống dài • Xử lý nhanh Mở rộng: Thiết kế nhiều transitor với chi phí sử dụng hiệu Why should they this? Answer: Can’t increase power Need to improve power efficiency Great way to use all those “free” transistors So…why should you care?  Understanding performance and efficiency  Design tradeoffs for executing code  Building the hardware  Making it programmable Computers are evolving very fast Need to understand how they work to understand why they are changing • Architecture is critical for performance and efficiency