Bài giảng tin học đại cương chương 2 lê thị ngọc thảo

Kiến trúc Von NeumannzGồm có:•Bộ nhớ & Bus để chuyển dữ liệu vào & ra đơn vị xử lý trung tâm CPU•CPU chỉ có thể đọc lệnh, hay đọc/ghi dữ liệu từ bộ nhớ.. Kiến trúc Harvard zĐược nghiên c

CHƯƠNG 2:

MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ

Chương 2: Máy tính điện tử

zNhững nguyên lý máy tính cơ bản

zCấu trúc tổng quát máy tính điện tử

zSự phát triển của máy tính điện tử

Những nguyên lý máy tính cơ bản

Kiến trúc Von Neumann

zGồm có:

•Bộ nhớ & Bus để chuyển dữ liệu vào & ra đơn vị xử lý trung tâm (CPU)

•CPU chỉ có thể đọc lệnh, hay đọc/ghi dữ liệu từ bộ nhớ

zCả hai quá trình tương tác với lệnh hoặc với dữ liệu không thể thực hiện cùng lúc Æ thực hiện tuần tự

Kiến trúc Harvard

zĐược nghiên cứu tại Harvard, dưới sự lãnh đạo của Howard Aiken (1900-1973)

zBộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trìnhsử dụng các bus riêng rẽ Æ thực hiện song song Æ cải thiện tốc độ.

Kiến trúc SHARC

zSHARC – Super Harvard Architecture

zXây dựng dựa trên kiến trúc Harvard

zThêm vào những điểm đặc trưng để cải thiện thông lượng dữ liệu (bộ nhớ đệm chỉ lệnh & điều khiển

Quá trình xử lý thông tin trên máy tính

zNhận thông tin: từ thế giới bên ngoài vào máy tính

zXử lý thông tin: biến đổi, phân tích, tổng hợp, tra cứu

những thông tin ban đầu Æ thông tin mong muốn

zXuất thông tin: đưa kết quả ra thế giới bên ngoài

Đơn vị xử lý trung tâm (1)

zCPU – central processing unit

•Mạch xử lý dữ liệu

•theo chương trình thiết lập trước

•tích hợp phức tạp hàng triệu transitor trên bảng mạch

•Có thể thi hành hàng triệu lệnh mỗi giây

•Bao gồm nhiều thành phần phức tạp với các chức năng khác nhau

Đơn vị xử lý trung tâm (2)

zCông việc chính của CPU là thi hành các mã lệnh của chương trình

Đơn vị xử lý trung tâm (3)

zThành phần căn bản bên trong CPU

•Arithmetic Logic Unit (ALU)

•Gồm một số thanh ghi – register (32, 64 bit)

•Thực hiện các lệnh của đơn vị điều khiển và xử

Đơn vị xử lý trung tâm (4)

zThành phần căn bản bên trong CPU(tt)

•Ðơn vị nạp lệnh - Prectch unit

•Ðơn vị giải mã - Decode unit

•Ðơn vị nối ghép đường truyền

•Bus Interface Unit

•Ðơn vị điều khiển - control unit

Đơn vị xử lý trung tâm (5)

zThành phần căn bản bên trong CPU (tt)

•Thanh ghi - register

•Bộ nhớ ẩn - cache memory

•Primary cache: Level 1

•Secondary cache: Level 2

zMạch xung nhịp hệ thống - system clock

•Đồng bộ các xử lý trong và ngoài CPU

•Tốc độ xung nhịp: triệu đơn vị mỗi giây Mhz.

Bộ nhớ máy tính (2)

•Chỉ đọc

•Cố định - nonvolatile memory: duy trì nội dung

nhớ khi không có nguồn điện

•Chứa chương trình BIOS không thay đổi

•Máy trò chơi điện tử (game box)

•khe cắm ROM

Bộ nhớ máy tính (3)

zRAM - Random Access Memory

•Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

•Gồm nhiều chip RAM

•Vị trí lưu trữ trong RAM có thể truy cập trực tiếp

ÎThao tác truy tìm và cất trữ có thể thực hiện rất nhanh

•không cố định - volatile memory

•SRAM - RAM tĩnh, DRAM - RAM động

•8405010

Bộ nhớ máy tính (4)

zPhải luôn có nguồn nuôi để lưu trữ nội dung thông tin trên RAM

zMất điện là mất tất cả.

Bộ nhớ máy tính (5)

zHoạt động khởi động máy tính:

•CPU tự động (đã qui định trước) đọc thông tin lưu

trong ROM và thi hành, chương trình BIOS - hệ

thống xuất nhập cơ sở

•Sau đó đọc thông tin trên đĩa khởi động và nạp các thông tin hệ điều hành trên đĩa vào bộ nhớ RAM

•CPU có thể thực hiện các tác vụ từ các thông tin lưu trên RAM

Hoạt động khởi động máy tính

Thiết bị nhập (3)

zPointing Device

•Chuột: Mouse

•Ball, optical, trackball

•Phiến nhấn: Touch Pad

•Cần điều khiển: Joy Stick

•Màn hình cảm ứng: Touch Screen

•Bàn vẽ: Graphic Table

Pointing Device

•Cây đũa thần - wand reader

•Cây viết máy tính

•pen-based computer

Thiết bị nhập (5)

zThiết bị số hóa thế giới thực:

•Máy quét ảnh – scanner

•Máy ảnh số – digital camera

•Máy quay phim số – digital video camera

•Thiết bị âm thanh số hóa – Audio digitalizer

•Thiết bị cảm ứng

Thiết bị số hóa thế giới thực

•liquid crystal display

•Điểm ảnh (pixel) – Độ phân giảI (resolution) •72 dpi (dots per inch) , 800x600

•Màu – (Color depth)

Thiết bị xuất (3)

zXuất ra màn hình

•Bộ điều hợp hiển thị (AGP)

•Video adapter - display adapter

•Card màn hình - display card, vidéo card

•Đường dẫn dữ liệu: 4X: 32bit, 8X:64bit

•Bộ nhớ màn hình : Video RAM

Thiết bị xuất (4)

zXuất ra giấy

•Máy in gõ - impact printer

•In theo dòng hay theo ma trận điểm

•Tốc độ in chậm, ồn ào, độ phân giải thấp

•Ấn các kim qua lớp băng mực theo tín hiệu điểu khiển •Số đầu kim qui định độ phân giải đạt

•In trên khổ giấy lớn mà giá máy rẻ

•Nhân thành nhiều bản bằng giấy than do sự gõ truyền lực

•Máy in không gõ - nonimpact printer

•Kỹ thuật hiện đại khác

Thiết bị xuất (5)

zMáy in nhiệt

•Dùng các xung điện từ làm cho đầu kim ma trận điểm nóng lên và nguội đi rất nhanh Æ làm đổi màu các điểm trên loại giấy đặc biệt

•Tốc độ máy in tương đối nhanh và ít tốn điện

•Dùng giấy in nhiệt - thermal paper

•Công nghệ máy in truyền mực bằng nhiệt -thermal fusion printer

•

Thiết bị xuất (6)

zMáy in phun mực – inkjet printer

•Dùng tinh thể áp điện (máy bơm)

•Đẩy mực ra khỏi ống và hút thêm mực khác vào

•Máy in phun bong bóng - bubble jet printer

•Dùng phần tử nung nóng

•Hạn chế bởi tốc độ in

•Ưu điểm dùng điện áp thấp từ 24V đến 50V

•Dùng với mọi loại giấy, độ nét và độ mịn cao

•

•image formation system (IFS)

•Máy in di-ốt phát quang

•Light emitting diede printer

•Máy in cửa sập tinh thể lỏng

•

•Sắc màu, lượng màu, độ sáng

•Kiểu CMYK Cyan, Magenta, Yellow, black

•I n ấn chế bản: C -cyan là xanh, M - magenta là đỏ, Y - yellow là vàng, K - black là đen

•Hệ thống hợp màu pantone

•Pantone color matching system – CMYK

Thiết bị lưu trữ (1)

zĐĩa từ tính

zĐĩa từ quang

zĐĩa quang

Thiết bị lưu trữ (2)

zÐĩa từ tính

•Ðĩa mềm - floppy disk

•Vỏ bảo vệ & đĩa plastic nhỏ có phủ vật liệu từ

Thiết bị lưu trữ (3)

zÐĩa cứng - Hard disk

•Vỏ cứng bảo vệ, các bộ phận điều khiển xuất nhập

•Đĩa từ tính: 5.25 inch và 3.5 inch

•Dung lượng ổ cứng: 100MB Æ 160GB

•Mạch giao tiếp: chuẩn ESDI, IDE, SCSI

•ESDI (Enhanced Small Device Interface), 1983 24 MB/sec

•IDE (Intelligent Drive Electronic - Intergrated Drive Electronic) - còn gọi ATA (AT Attachment)

•

Thiết bị lưu trữ (5)

zÐĩa quang học

•Nguyên tắc quang học, tia laser

•Ba điểm khác biệt chính so với từ tính

•Dung lượng cao hơn

•Độ bền cao hơn

•Tháo lắp dễ dàng

Đường truyền – Cổng thiết bị ngoại vi

zThông tin qua lại giữa các linh kiện thông

qua một mạng lưới các Bus:

•8,16 hay 32 đường - bus 8bit, bus 16bit bus 32bit

•Bus nối với các khe - slot trên bo mạch

•Bus nối với các cổng nằm ngoài

zCác thiết bị ngoại vi kết nối qua:

•Cổng có sẵn của máy

•Card chuyên biệt

Sự phát triển của máy tính điện tử (1)

z1946-1948:

•Sự ra đời của các máy tính điện tử đầu tiên.

•Tiếp đó là việc sản xuất hàng loạt máy tính điện tử thế hệ thứ nhất và thứ hai trong thập kỷ 50

•Chủ yếu được sử dụng trong tính toán khoa học-kỹ thuật.

Sự phát triển của máy tính điện tử (2)

•Sự ra đời của các máy tính điện tử thế hệ thứ ba với kỹ thuật mạch tích hợp và các bộ nhớ bán dẫn

•Máy tính điện tử được bắt đầu ứng dụng trong kinh doanh, quản lý kinh tế

•Máy lớn và đắt, nên thường chỉ được trang bịcho các trung tâm tính toán Cuối những năm 60 sang đầu những năm 70 bắt đầu có các

Sự phát triển của máy tính điện tử (3)

•Ra đời các bộ vi xử lý: các linh kiện thực hiện chức năng của cả bộ xử lý trung tâm được

chứa trong chỉ một "chip" bán dẫn có diện tích khoảng 1-2cm2

•Kỹ thuật vi xử lý khởi đầu một cuộc cách mạng trong tin học, tạo cơ sở cho sự ra đờimáy vi tính với năng lực ngày càng cao, giángày càng rẻ, thâm nhập khắp mọi nơi trên

Sự phát triển của máy tính điện tử (4)

•Sự phát triển bùng nổ của các mạng viễn thông truyền dữ liệu quốc gia và quốc tế

•Xuất hiện những hệ thống “siêu xa lộ thông tin” liên kết hàng trăm triệu người trong từng quốc gia cũng như trong phạm vi khu vực và toàn cầu

•Xây dựng “kết cấu hạ tầng về thông tin” làm nền móng cho một “xã hội thông tin”.

Tốc độ xử lý của máy tính tăng rất nhanh

Chiếc máy tính đầu tiên:

zENIAC (1947)

zTốc độ: 6 - 7 nghìn phép tính/giây

zTiêu hao năng lượng rất nhiều và toả nhiệt rất lớn