Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng kiến trúc máy tính Nội dung môn học • Chương 1 – Tổng quan về kiến trúc máy tính • Chương 2 – Biểu diễn thông tin trong máy tính • Chương 3 – Mạch logic số • Chương 4 – Bộ vi xử lý • Chương 5 – Kiến trúc tập lệnh • Chương 6 – Bộ nhớ và thiết bị lưu trữ • Chương 7 – Hệ thống vào ra
Mơn học: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Nội • • • • • • • dung môn học Chương – Tổng quan kiến trúc máy tính Chương – Biểu diễn thơng tin máy tính Chương – Mạch logic số Chương – Bộ vi xử lý Chương – Kiến trúc tập lệnh Chương – Bộ nhớ thiết bị lưu trữ Chương – Hệ thống vào Tài liệu tham khảo William Stallings, Computer organization and architecture: Design for performance, 8th edition, Prentice Hall, 2010 TS Vũ Đức Lung, Kiến trúc máy tính, Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2009 Trường Đại học Hàng Hải, Kiến trúc máy tính, 2010 Võ Văn Chín, Nguyễn Hồng Vân, Phạm Hữu Tài, Kiến trúc máy tính, ASVIET002CNTT Đại học Cần Thơ, 2003 Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Kiến trúc máy tính, 2008 Đại học Hàng hải, Kiến trúc máy tính thiết bị ngoại vi, 2009 Nguyễn Kim Khánh, Kiến trúc máy tính, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2007 Đỗ Đức Giáo, Toán rời rạc, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2000 Tài liệu tham khảo Chương 1: Tổng quan kiến trúc máy tính Máy tính phân loại Kiến trúc máy tính Sự tiến hố máy tính Các thành phần máy tính Hoạt động máy tính Liên kết hệ thống (Bus) 1.1 Máy tính phân loại Máy tính Máy tính (Computer) thiết bị điện tử thực cơng việc sau: • Nhận thơng tin vào, • Xử lý thông tin theo dãy lệnh nhớ sẵn bên trong, • Đưa thơng tin Dãy lệnh nằm nhớ để yêu cầu máy tính thực cơng việc cụ thể gọi chương trình (program) Máy tính hoạt động theo chương trình Máy tính Các thành phần máy tính Mơ hình phân lớp máy tính • Phần cứng (Hardware): hệ thống vật lý máy tính • Phần mềm (Software): chương trình liệu Phân loại máy tính Phân loại truyền thống Máy vi tính (Microcomputers) Máy tính nhỏ (Minicomputers) Máy tính lớn (Mainframe Computers) Siêu máy tính (Supercomputers) Phân loại máy tính đại Máy tính cá nhân (Personal Computers) Máy chủ (Server Computers) Máy tính nhúng (Embedded Computers) Máy tính cá nhân PC Là loại máy tính phổ biến Các loại máy tính cá nhân: • Máy tính để bàn (Desktop) • Máy tính xách tay (Laptop) 1981 IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử dụng xử lý Intel 8088 1984 Apple đưa Macintosh sử dụng xử lý Motorola 68000 Giá thành: hàng trăm đến hàng nghìn USD Máy chủ (Server) Thực chất máy phục vụ Dùng mạng theo mơ hình Client/Server (Khách hàng/Người phục vụ) Tốc độ hiệu tính toán cao Dung lượng nhớ lớn Độ tin cậy cao Giá thành: hàng nghìn đến hàng chục triệu USD SIMD SIMD (tiếp) Đơn dòng lệnh điều khiển đồng thời phần tử xử lý PE (processing elements) Mỗi phần tử xử lý có nhớ liệu riêng LM (local memory) Mỗi lệnh thực tập liệu khác Các mơ hình SIMD • Vector Computer • Array processor MISD Một luồng liệu truyền đến tập xử lý Mỗi xử lý thực dãy lệnh khác Khơng tồn máy tính thực tế Có thể có tương lai MIMD Tập xử lý Các xử lý đồng thời thực dãy lệnh khác liệu khác Các mô hình MIMD • Multiprocessors (Shared Memory) • Multicomputers (Distributed Memory) MIMD - Shared Memory MIMD - Distributed Memory 7.2 Một số kiến trúc MIMD thông dụng 1.SMP (Symmetric Multiprocessors) 10 SMP (tiếp) Một máy tính có n >= xử lý giống Các xử lý dùng chung nhớ hệ thống vào-ra Thời gian truy cập nhớ với xử lý Tất xử lý chia sẻ truy nhập vào-ra Các xử lý thực chức giống Hệ thống điều khiển hệ điều hành 11 phân tán Ưu điểm SMP Hiệu • Các cơng việc thực song song Tính sẵn dùng • Các xử lý thực chức giống nhau, lỗi xử lý không làm dừng hệ thống Khả mở rộng • Người sử dụng tăng hiệu cách thêm xử lý 12 Cluster (Phân cụm) Nhiều máy tính kết nối với mạng liên kết tốc độ cao (~ Gbps) Mỗi máy tính làm việc độc lập Mỗi máy tính gọi node Các máy tính quản lý làm việc song song theo nhóm (cluster) Tồn hệ thống coi máy tính song song 13 Cluster (tiếp) Dễ dàng xây dựng mở rộng Tính sẵn sàng cao Khả chịu lỗi Giá thành rẻ với hiệu cao 14 Cluster of PCs 15 Cluster of SMPs 16 Ví dụ: Hệ thống máy chủ Google (12/ 2000) Cluster of PCs Hơn 6.000 xử lý Hệ thống lưu trữ dùng RAID: có 12.000 đĩa cứng ~ 1petabyte (1triệu GB) site Silicon Valley, 1site Virginia Mỗi site kết nối với Internet qua OC48 (2488Mbps) 17 Hết chương 18