giáo trình cấu trúc máy tính ngành công nghệ thông tin cao đẳng

- VÃ kỹ năng: đánh giá đ°ợc hiáu năng của há tháng máy vi tính và các °u nh°ợc điểm của các cÁu trúc bá xā lý, bá nhã và thiÁt bá ngoại vi.. Lßch sÿ phát triển của máy tính Máy tính điá

Bà XÂY DĀNG

TR¯âNG CAO ĐẲNG XÂY DĀNG Sà 1

GIÁO TRÌNH

TRÌNH Đà: CAO ĐÀNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: 368ĐT/QĐ- CĐXD1 ngày 10 tháng 08 năm

2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1

Hà Nßi, năm 2021

2

TUYÊN Bà BÀN QUYÀN

Tài liáu này thuác loại sách giáo trình nên các ngußn thông tin có thể đ°ợc phép dùng nguyên b¿n hoặc trích dùng cho các mục đích và đào tạo và tham kh¿o

Mọi mục đích khác mang tính lách lạc hoặc sā dụng vãi mục đích kinh doanh thiÁu lành mạnh s¿ bá nghiêm cÁm

3

LâI NÓI ĐÄU

Giáo trình CÀU TRÚC MÁY TÍNH được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ thông tin ở trường Cao đẳng

Xây dựng số 1 Cấu trúc máy tính là môn học ngành nhằm cung cấp các kiến thức về phần cứng máy tính cho sinh viên ngành Công nghệ thông tin

Giáo trình này được viết theo đề cương môn học Cấu trúc máy tính Nội dung gồm 03 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống máy tính

Chương 2: Cấu trúc vi xử lý

Chương 3: Bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô và bạn đọc để hoàn thiện giáo trình hơn!

Trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày……tháng……năm………

Tham gia biên soạn ThS Trần Thá M¢ - Chủ biên

4

MĀC LĀC

CH¯¡NG 1: TàNG QUAN V Hà THàNG MÁY TÍNH 7

1.1 Lách sā phát triển của máy tính 7

1.2 Phân loại máy tính 9

1.3 Thông tin và sā mã hóa thông tin 9

1.3.1 Khái niám c¢ b¿n và thông tin 9

5

CH¯¡NG TRÌNH MÔN HàC Tên môn hác: CÂU TRÚC MÁY TÍNH

Mã môn hác: MH07 Thãi gian thāc hißn môn hác: 60 giờ; (Lý thuyÁt: 30 giờ; Thāc hành, th¿o luÁn, bài

tÁp: 27 giờ; Kiểm tra: 3 giờ)

II Māc tiêu môn hác:

- Và kiÁn thức: bao gßm các kiÁn thức c¢ sở và cÁu trúc các thành phần của máy vi

tính nh° bá xā lý, bá nhã, bus và các thiÁt bá ngoại vi

- VÃ kỹ năng: đánh giá đ°ợc hiáu năng của há tháng máy vi tính và các °u nh°ợc điểm của các cÁu trúc bá xā lý, bá nhã và thiÁt bá ngoại vi

- VÃ năng lāc tā chủ và trách nhiám: Rèn luyán lòng yêu nghÃ, t° thÁ tác phong công nghiáp, tính kiên trì, sáng tạo trong công viác, có kh¿ năng làm viác đác lÁp và

biÁt kÁt hợp nhóm

7

Mainboard CH¯¡NG 1: TàNG QUAN VÀ HÞ THàNG MÁY TÍNH 1.1 Lßch sÿ phát triển của máy tính

Máy tính đián tā (MTĐT) là mát thiÁt bá đián tā có kh¿ năng tá chức và l°u trÿ thông tin, xā lý dÿ liáu vãi khái l°ợng lãn, tác đá nhanh, chính xác, tā đáng

S¢ đß cÁu tạo, nguyên tắc hoạt đáng:

Nguyên tắc hoạt đáng của MTĐT nh° sau:

- Tr°ãc tiên, đ°a ch°¢ng trình cần thāc hián (do con ng°ời nhÁp thông qua thiÁt bá nhÁp) vào bá nhã của máy

- Máy bắt đầu xā lý, dÿ liáu nhÁp tÿ môi tr°ờng ngoài vào bá nhã thông qua thiÁt bá nhÁp dÿ liáu

- Máy thao tác trên các dÿ liáu, ghi kÁt qu¿ trong bá nhã trong - Đ°a kÁt qu¿ tÿ bá nhã trong ra bên ngoài nhờ các thiÁt bá xuÁt MTĐT xā lý thông tin cāc nhanh vãi đá tin cÁy, chính xác, an toàn và hiáu qu¿ cao

VÃ c¢ b¿n, mọi há tháng máy tính có các thiÁt bá c¢ b¿n sau:

1 Vß máy: Là n¢i để gắn các thành phần của máy tính thành khái nh° ngußn, Mainboard, card v.v và có tác dụng b¿o vá máy tính

2 Ngußn đián: Cung cÁp hầu hÁt há tháng đián cho các thiÁt bá bên trong máy tính

3 Mainboard : Có chức năng liên kÁt các thành phần tạo nên máy tính và

ThiÁt bá NhÁp (Input)

Bá xā lý trung tâm CPU(Central Processing Unit)

ThiÁt bá XuÁt (Output)

Bá nhã trong (ROM + RAM) Bá nhã ngoài (đĩa cứng, đĩa mÃm, đĩa CD)

Á

8 là b¿ng mạch lãn nhÁt trên máy vi tính hián nay 4 CPU (Central Processing Unit): Bá vi xā lý chính của máy tính 5 Bá nhã trong (ROM, RAM): Là n¢i l°u trÿ dÿ liáu và ch°¢ng trình

phục vụ trāc tiÁp cho viác xā lý của CPU Có nghĩa là nó giao tiÁp vãi CPU không qua mát thiÁt bá trung gian hay yêu cầu ngắt

6 Bá nhã ngoài: Là n¢i l°u trÿ dÿ liáu và ch°¢ng trình gián tiÁp phục vụ cho CPU, bao gßm các loại: đĩa mÃm, đĩa cứng, CDROM v.v Khi giao tiÁp vãi CPU nó ph¿i qua mát thiÁt bá trung gian (th°ờng là RAM) hay gọi ngắt

7 Màn hình: Là thiÁt bá đ°a thông tin ra giao dián trāc tiÁp vãi ng°ời dùng Đây là thiÁt bá xuÁt chuẩn của máy vi tính

8 Bàn phím: ThiÁt bá nhÁp tin vào giao dián trāc tiÁp vãi ng°ời dùng Đây là thiÁt bá nhÁp chuẩn của máy vi tính

9 Chuát: ThiÁt bá điÃu khiển trong môi tr°ờng đß họa giao dián trāc tiÁp vãi ng°ời sā dụng

10 Máy in: ThiÁt bá xuÁt thông tin ra giÁy thông dụng 11 Các thiÁt bá nh° Card mạng, Modem, máy fax, phục vụ cho viác lắp

đặt mạng máy tính và các chức năng khác

* Lßch sÿ phát triển của máy tính:

Lách sā phát triển của máy tính trên thÁ giãi tr¿i qua các thÁ há sau: - ThÁ há thứ nhÁt - Bóng đèn đián tā (1950 -1956): Đây là thÁ há đầu tiên của máy tính đián tā Các máy tính ở các thÁ há này đ°ợc chÁ tạo tÿ các bóng đèn đián tā Tác đá tính toán thÁp, tán năng l°ợng, tßa nhiát nhiÃu, đá bÃn không cao và kích th°ãc lãn

- ThÁ há thứ hai - Bóng đèn bán d¿n (1957 -1963): ThÁ há này các máy tính đ°ợc chÁ tạo tÿ các bóng đèn bán d¿n (T-Transistor) Tác đá tính toán cao h¢n, tiêu thụ ít năng l°ợng h¢n, bÃn h¢n và kích th°ãc nhß h¢n

- ThÁ há thứ ba - Mạch tích hợp (1964 -1979): ThÁ há này các bóng bán d¿n đã đ°ợc thay thÁ b¿ng các mạch tích hợp ( Integrated Circuit viÁt tắt là IC) hay còn gọi là mạch vi đián tā (vi mạch) Mßi mạch IC t°¢ng ứng vãi mát mạch đ°ợc tạo bởi hàng trăm bóng bán d¿n nh°ng lại có kích th°ãc rÁt nhß th°ờng đ°ợc gọi là chip So vãi các máy tính ở thÁ há tr°ãc, các máy tính thÁ há này có tác đá tính toán cao h¢n rÁt nhiÃu, nh°ng lại tiêu thụ ít năng l°ợng h¢n, bÃn h¢n và nhẹ h¢n, kích th°ãc đ°ợc thu gọn nhiÃu

- ThÁ há thứ t° - Mạch tích hợp cỡ lãn và rÁt lãn (tÿ 1980 cho đÁn nay): Đây là thÁ há của nhÿng máy tính vãi các mạch tích hợp cỡ rÁt lãn Tác đá xā lý lên đÁn trên 200 triáu phép tính mát giây Các máy tính siêu hạng và các máy vi tính ra đời trong thÁ há này

- Các máy tính trong t°¢ng lai - thÁ há thứ 5: là nhÿng máy tính đ°ợc chÁ tạo tÿ nhÿng con chip siêu hạng (superchip) Trong đó hàng triáu Transistor đ°ợc đặt vào 1

9 con chip Ng°ời ta đang khắc phục giãi hạn vÁt chÁt b¿ng cách dùng các vÁt liáu mãi để nâng cao kh¿ năng của các superchip Các máy tính xā lý thông tin song song và ß ạt để hòa quyán âm thanh, tiÁng nói, hình ¿nh vãi các lußng dÿ liáu tÿ các ngußn khác nhau Các máy tính trong t°¢ng lai s¿ thông Minh h¢n, có kh¿ năng nghĩ và ứng xā tr°ãc nhÿng tình huáng không đ°ợc đánh tr°ãc, có kh¿ năng giao tiÁp vãi con ng°ời qua ngôn ngÿ tā nhiên

1.2 Phân lo¿i máy tính

Có nhiÃu cách để phân loại máy tính, cách phá biÁn nhÁt là phân loại máy tính dāa trên mục đích của ng°ời sā dụng bao gßm các loại: Siêu máy tính, máy tính lãn, máy chủ, máy trạm, máy tính cá nhân (PC), máy tính xách tay (Laptop), máy tính b¿ng, thiÁt bá hß trợ kỹ thuÁt sá cá nhân (PDA), vv Phá biÁn hián nay là máy tính cá nhân (PC) và máy tính xách tay (Laptop)

➢ Máy tính cá nhân - PC (Personal Computer):

Là loại máy vi tính để bàn nhß, phá biÁn nhÁt vãi giá c¿, kích th°ãc và sā t°¢ng thích của nó phù hợp vãi nhiÃu ng°ời sā dụng Máy tính cá nhân đ°ợc lắp ghép bởi nhiÃu linh kián, thành phần khác nhau nh°: Vß máy tính, bá ngußn, bo mạch chủ, khái xā lý trung tâm, bá nhã RAM, á đĩa cứng, á đĩa quang, vv…

➢ Máy tính xách tay (Laptop): Là loại máy tính cá nhân nhß gọn có thể mang xách đ°ợc, th°ờng dùng cho nhÿng ng°ời th°ờng xuyên di chuyển Nó th°ờng có trọng l°ợng nhẹ, tùy thuác vào hãng s¿n xuÁt và kiểu máy dành cho các mục đích sā dụng khác nhau Máy tính xách tay có đầy đủ các thành phần c¢ b¿n của mát máy tính cá nhân thông th°ờng

1.3 Thông tin và sā mã hóa thông tin

1.3.1 Khái niệm cơ b¿n về thông tin

Khái niám thông tin (information) đ°ợc sā dụng th°ờng ngày Con ng°ời có nhu cầu đọc báo, nghe đài, xem phim, đi tham quan, du lách, tham kh¿o ý kiÁn ng°ời khác, để nhÁn đ°ợc thêm thông tin mãi Thông tin mang lại cho con ng°ời sā hiểu biÁt, nhÁn thức tát h¢n và nhÿng đái t°ợng trong đời sáng xã hái, trong thiên nhiên, giúp cho họ thāc hián hợp lý công viác cần làm để đạt tãi mục đích mát cách tát nhÁt

10 - Thông tin là nhÿng gì đem lại sā hiểu biÁt cho con ng°ời và thÁ giãi xung quanh và và chính mình

- Dÿ liáu (data) là sā biểu dißn của thông tin và đ°ợc thể hián b¿ng các tín hiáu vÁt lý Thông tin chứa đāng ý nghĩa còn dÿ liáu là các sā kián không có cÁu trúc và không có ý nghĩa nÁu chúng không đ°ợc tá chức và xā lý

- Hệ thống thông tin (information system) là mát há tháng ghi nhÁn dÿ liáu, xā

lý chúng để tạo nên thông tin có ý nghĩa hoặc dÿ liáu mãi

Thông tin là kÁt qu¿ bao gßm nhiÃu quá trình xā lý các dÿ liáu và thông tin có thể trở thành dÿ liáu mãi để theo mát quá trình xā lý dÿ liáu khác tạo ra thông tin mãi h¢n theo ý đß của con ng°ời

Con ng°ời có nhiÃu cách để có dÿ liáu và thông tin Ng°ời ta có thể l°u trÿ thông tin qua tranh v¿, giÁy, sách báo, hình ¿nh trong phim, băng tÿ, Trong thời đại hián nay, khi l°ợng thông tin đÁn vãi chúng ta càng lúc càng nhiÃu thì con ng°ời có thể dùng mát công cụ hß trợ cho viác l°u trÿ, chọn lọc và xā lý lại thông tin gọi là máy tính đián tā (Computer) Máy tính đián tā giúp con ng°ời tiÁt kiám rÁt nhiÃu thời gian, công sức và tăng đá chính xác cao trong viác tā đáng hóa mát phần hay toàn phần của quá trình xā lý dÿ liáu hay thông tin

Quá trình xÿ lý thông tin: là quá trình biÁn đái nhÿng dÿ liáu thu thÁp ở dạng

rời rạc thành thông tin ở dạng chuyên biát phục vụ cho nhÿng mục đích nhÁt đánh Mọi quá trình xā lý thông tin dù là thủ công hay tā đáng đÃu ph¿i dißn ra theo chu trình sau:

Vào → Xā lý → Ra và l°u trÿ D°ãi đây là s¢ đß táng quát của quá trình xā lý thông tin:

Lưu ý: Các dÿ liáu vào - ra cũng nh° quy trình xā lý đÃu cần ph¿i đ°ợc l°u lại

để dùng cho các lần sau

1.3.3 Mã hóa thông tin

Trong các máy tính đián tā, ng°ời ta sā dụng các phần tā có hai trạng thái phÁn biát (transistor làm viác ở chÁ đá khóa) do vÁy há đÁm thích hợp đái vãi máy tính là há nhá phân (binary) Há nhá phân sā dụng hai ký hiáu là 0 và 1 để biểu dißn các giá trá sá, mát sá tā nhiên N trong há nhá phân đ°ợc viÁt và tính nh° sau:

11 hiáu là MSB – Most Significant Bit), bit tÁn cùng bên trái (b0) là bit có trọng sá nhß nhÁt (ký hiáu là LSB – Least Significant Bit)

Ví dụ: sá nhá phân 10111 đ°ợc tính b¿ng 1x24 + 1x22 + 1x21 + 1x20 (=23 trong há thÁp phân)

Đ¢n vá dùng để đo thông tin gọi là bit Mát bit t°¢ng ứng vãi mát chß thá hoặc

mát thông báo nào đó và sā kián có 1 trong 2 trạng thái vãi xác suÁt xuÁt hián nh° nhau là Tắt (Off) / Mở (On) hay Đúng (True) / Sai (False)

Ví dụ: Mát mạch đèn có 2 trạng thái là: - Tắt (Off) khi mạch đián qua công tắc là hở - Mở (On) khi mạch đián qua công tắc là đóng Sá học nhá phân sā dụng hai ký sá 0 và 1 để biểu dißn các sá Vì kh¿ năng sā dụng hai sá 0 và 1 là nh° nhau nên mát chß thá chß gßm mát chÿ sá nhá phân có thể xem nh° là đ¢n vá chứa thông tin nhß nhÁt

Bit là chÿ viÁt tắt của Binary digit Trong tin học, ng°ời ta th°ờng sā dụng các đ¢n vá đo thông tin lãn h¢n nh° sau:

Tên gọi Chÿ viÁt tắt Gi¿i thích

12

Hß tháng ki¿n thức ch°¢ng 1 1 Yêu cÅu vÁ lý thuy¿t

- KiÁn thức và há tháng máy tính, lách sā hình thành và phát triển của máy tính; phân loại máy tính; thông tin và sā mã hóa thông tin trên máy tính

2 Yêu cÅu vÁ bài t¿p: Làm bài tÁp của ch°¢ng 1 3 Hß tháng các ki¿n thức đã hác:

- Táng quát và máy tính nh°: Lách sā phát triển của máy tính, phân loại máy tính, thông tin và sā mã hóa thông tin trong máy tính

4 Các câu hßi, bài t¿p ch°¢ng 1:

Câu hßi 1: Nêu lách sā hình thành và phát triển của máy tính? Câu hßi 2: Phân loại máy tính gßm nhÿng loại nào?

Câu hßi 3: Gi¿i thích sā mã hóa thông tin trên máy tính đ°ợc thāc hián nh° thÁ nào? Bài tÁp 1: Chuyển đái sá nhá phân 1010101 sang sá thÁp phân?

Bài tÁp 2: Chuyển đái sá thÁp phân 121 sang sá nhá phân? Bài tÁp 3: Đái đ¢n vá đo theo yêu cầu của giáo viên

13 CH¯¡NG 2: CÀU TRÚC VI XĀ LÝ

Māc tiêu bài hác

1 Cung cÁp cho ng°ời học kiÁn thức và cÁu trúc của bá vi xā lý và các loại vi xā lý

14

CH¯¡NG 2: CÂU TRÚC VI Xþ LÝ 2.1 Vi xÿ lý

Đây là bá não của máy tính, nó điÃu khiển mọi hoạt đáng của máy tính CPU liên há vãi các thiÁt bá khác qua Mainboard và há tháng cáp của thiÁt bá CPU giao tiÁp trāc tiÁp vãi bá nhã RAM và ROM, còn các thiÁt bá khác đ°ợc liên há thông qua mát vùng nhã (đáa chß vào ra) và mát ngắt th°ờng gọi chung là cáng

Khi mát thiÁt bá cần giao tiÁp vãi CPU nó s¿ gāi yêu cầu ngắt và CPU s¿ gọi ch°¢ng trình xā lý ngắt t°¢ng ứng và giao tiÁp vãi thiÁt bá thông qua vùng đáa chß qui đánh tr°ãc Chính điÃu này d¿n đÁn khi ta khai báo hai thiÁt bá có cùng đáa chß vào ra và cùng ngắt giao tiÁp s¿ d¿n đÁn lßi há tháng có thể làm treo máy

Ngày nay vãi các thÁ há CPU mãi có kh¿ năng làm viác vãi tác đá cao và Bus dÿ liáu ráng giúp cho viác xây dāng ch°¢ng trình đa năng ngày càng dß dàng h¢n

Để đánh giá các CPU ng°ời ta th°ờng căn cứ vào các thông sá của CPU nh° tác đá, đá ráng của bus, đá lãn của Cache và tÁp lánh đ°ợc CPU hß trợ Tuy nhiên rÁt khó có thể đánh giá chính xác các thông sá này, do đó ng°ời ta v¿n th°ờng dùng các ch°¢ng trình thā trên cùng mát há tháng có các CPU khác nhau để đánh giá các CPU

Đặc tr°ng: - Tác đá đßng hß (tác đá xā lý) tính b¿ng MHz, GHz - Tác đá truyÃn dÿ liáu vãi mainboard Bus: Mhz - Bá đám - L2 Cache

CPU có rÁt nhiÃu loại, cũng giáng nh° lāa chọn mainboard, chọn CPU thì phụ thuác vào mainboard và ng°ợc lại Thá tr°ờng máy tính Viát Nam hián nay bá chiÁm bởi hầu hÁt các s¿n phẩm của Intel, sau đó là hãng AMD vãi mát thá phần nhß h¢n Khi lāa chọn CPU cần chú ý tãi các đặc điểm sau

- Chân cắm CPU: các hãng s¿n xuÁt khác nhau đ°a ra các đòng s¿n phẩm khác nhau th°ờng có loại chân cắm khác nhau Và đây cũng là tiêu chí đầu tiên để chọn mua s¿n phẩm cho phù hợp vãi bo mạch chủ

- Tác đá CPU: Tác đá CPU là yÁu tá quyÁt đánh khÁ năng xā lý của máy tính

- Bá nhã đám ngoài (External Cache): là khu vāc l°u trÿ chuyên giÿ các dÿ liáu

và các chß lánh ch°¢ng trình th°ờng hay dùng đÁn, có thể đọc đ°ợc ngay mà không ph¿i truy tìm nhiÃu lần Tá chức cache đã nâng cao hiáu suÁt của mình b¿ng cách l°u giÿ dÿ liáu hoặc các chß lánh trong nhÿng vùng nhã tác đá nhanh, và b¿ng cách tá chức tát các mái liên kÁt để sao cho nhÿng dÿ liáu sắp cần đÁn đÃu n¿m trong cache Cache càng cao thì tác đá xā lý của máy tính càng nhanh

- BUS há tháng: khái niám Bus há tháng ta đã đà cÁp ở trên Bus há tháng

quyÁt đánh tác đá truyÃn dÿ liáu trong máy tính, nên CPU có bus càng lãn thì tác đá xā lý dÿ liáu càng nhanh

2.2 S¢ đß khái táng quát của vi xÿ lý - Đ°ãng đi của dÿ lißu

CPU đ°ợc coi là <bá não= của máy tính Bá xā lý trung tâm chß huy các hoạt đáng của máy tính theo lánh và thāc hián các phép tính CPU có 3 bá phÁn chính: đ¢n

15 vá điÃu khiển, đ¢n vá sá học và logic, và tÁp các thanh ghi

- Đơn vị điều khiển (CU: Control Unit): Là trung tâm điÃu hành máy tính Nó

có nhiám vụ gi¿i mã các lánh, tạo ra các tín hiáu điÃu khiển công viác của các bá phÁn khác của máy tính theo yêu cầu của ng°ời sā dụng hoặc theo ch°¢ng trình đã cài đặt

thāc hián các phép tính sá học (cáng, trÿ, nhân, chia, ), các phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) và các phép tính quan há (so sánh lãn h¢n, nhß h¢n, b¿ng nhau, )

làm nhiám vụ bá nhã trung gian Các thanh ghi mang các chức năng chuyên dụng giúp tăng tác đá trao đái thông tin trong máy tính

Ngoài ra, CPU còn đ°ợc gắn vãi mát đßng hß (clock) hay còn gọi là bá tạo

xung nháp Tần sá đßng hß càng cao thì tác đá xā lý thông tin càng nhanh Th°ờng thì đßng hß đ°ợc gắn t°¢ng xứng vãi cÁu hình máy và có các tần sá dao đáng (cho các máy Pentium 4 trở lên) là 2.0 GHz, 2.2 GHz, hoặc cao h¢n Hián nay còn đ°ợc bá sung thêm mát bá nhã truy cÁp nhanh cache (bá nhã đám)

* Cách thức ho¿t đßng:

Vãi ba b°ãc chính theo mát quy trình, bao gßm: tìm nạp, gi¿i mã, thāc thi Tìm nạp: Khi nhÁn lánh, lênh đ°ợc biểu dißn d°ãi dạng mát chußi các sá và chuyển tãi CPU tÿ RAM Mßi lánh chß là mát phần nhß của bÁt kì thao tác nào vì vÁy CPU cần biÁt lánh nào đÁn tiÁp theo

Gi¿i mã: Khi mát lánh đ°ợc tìm nạp và l°u trÿ trong IR, CPU s¿ truyÃn lánh tãi mát mạch gọi là bá gi¿i mã lánh Qua đây chuyển đái lánh thành các tín hiáu đ°ợc chuyển qua phần khác để thāc hián hành đáng

Thāc thi: Các lánh đ°ợc gi¿i mã đ°ợc gāi đÁn bá phÁn liên quan của CPU để thāc hián Các kÁt qu¿ đ°ợc ghi vào mát CPU register, n¢i chúng đ°ợc tham chiÁu b¿ng các lánh sau đó

2.3 Các lo¿i vi xÿ lý

2.3.1 Vi xử lý Intel

Sā ra đời và phát triển của CPU tÿ năm 1971 cho đÁn nay vãi các tên gọi t°¢ng ứng vãi công nghá và chiÁn l°ợc phát triển kinh doanh của hãng Intel: CPU 4004, CPU 8088, CPU 80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586,

16 Core i3, i5, i7 Tóm tắt qua s¢ đß mô t¿:

- CPU Intel Core 2 Duo

Thông th°ờng, ng°ời dùng dß bá nhầm l¿n vãi các thông sá nh°: tÁp lánh hß trợ, bá đám (cache), xung nháp, xung há tháng, bus há tháng (FSB) Front Side Bus

Sau đây mình s¿ táng quát và các thông sá này + Tác đá của bá xā lý:

Nh° đã gọi là tác đá thì đ°¢ng nhiên CPU nào có tác đá càng cao thì s¿ xā lý càng nhanh

Tác đá xā lý = xung há tháng X xung nháp (clock ratio) Ví dụ: CPU Pentium 4

có tác đá 3.2Ghz (FSB là 800 Mhz) có xung há tháng là 200Mhz, thì xung nháp của nó là 16 Vì 3.2Ghz = 200 x 16

+ Front Side Bus (FSB)

Front side bus tùy thuác vào chipset của mainboard, FSB càng cao thì dÿ liáu đ°ợc luân chuyển càng nhanh

Bá xā lý siêu phần lußng là có thêm 1 CPU ¿o của cái CPU thāc, khác hÁn vãi CPU Duo core hay Core 2 Duo, là nó chß là 1 nhân mà thôi, tác đá chß c¿i thián chÿng

17 15-20 % mà thôi, không nh° Duo Core hay Core 2 Duo, mßi con chạy đác lÁp

* NhÁn biÁt các kí hiáu trên CPU Core I: Trên ký hiáu của CPU core I chúng ta th°ờng thÁy mã sá sau đây:

- Sá 2 : đ°ợc khoanh tròn màu đß cho biÁt core i3 này là thuác thÁ há thứ 2 - Ý nghĩa của ký hiáu b¿ng chÿ cái trong Core I đời 1:

K Có thể ép xung khi hoạt đáng i7-2600K/ i5-2600K S Có thể tái °u hóa hiáu suÁt hoạt đáng i5-2500S/ i5-2400S T Có thể tái °u hóa hiáu suÁt hoạt đáng i5-2500T/ i5-2390T

18 Ý nghĩa của ký hiáu b¿ng chÿ cái trong Core I đời 2:

QX Dòng Quad-core cho máy để bàn và Laptop X Dòng Quad-core cho máy để bàn và Laptop Q Dòng Quad-core cho máy để bàn

E Dòng Dual-core tiÁt kiám năng l°ợng vãi công suÁt tiêu thụ thÁp h¢n 55W cho máy để bàn

T Dòng tiÁt kiám năng l°ợng hiáu qu¿ vãi công suÁt tiêu thụ thÁp h¢n 30-39W cho Laptop

P Dòng tiÁt kiám năng l°ợng hiáu qu¿ vãi công suÁt tiêu thụ thÁp h¢n 20-39W cho Laptop

L Dòng tiÁt kiám năng l°ợng hiáu qu¿ vãi công suÁt tiêu thụ thÁp h¢n 12-19W cho Laptop

U Dòng siêu tiÁt kiám năng l°ợng vãi công suÁt tiêu thụ 11.9W S Dòng đóng gói vãi hình thức nhß gọn: 22x22 BGA

2.3.2 Vi xử lý AMD

AMD là th°¢ng hiáu chip máy tính lãn thứ 2 thÁ giãi chß sau Intel Hãng s¿n xuÁt AMD (Advanced Micro Devices) có trụ sở tại Hoa Kỳ còn là mát th°¢ng hiáu lãn và s¿n xuÁt card đß họa rời và các linh kián đián tā khác

AMD s¿n xuÁt CPU máy tính, laptop vãi cÁu trúc thiÁt kÁ chip đác quyÃn của hãng để cạnh tranh vãi đái thủ Intel Ngoài ra hãng còn s¿n xuÁt c¿ chip GPU rời và GPU tích hợp trên CPU của hãng

Tính đÁn nay, các dòng CPU AMD ra đời đÃu có sức mạnh ngang ngāa các dòng chipset Intel, xứng đáng là đái thủ nặng ký của nhãn hiáu nái tiÁng hàng đầu toàn cầu

* Các vi xā lý phá biÁn hián nay mang th°¢ng hiáu AMD

- Cạnh tranh trāc tiÁp vãi đái thủ Intel vãi các s¿n phẩm nh° Intel Core i3, Core i5, Core i7, Core i9, AMD có các vi xā lý AMD Ryzen 3, AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7, AMD Ryzen 9

- AMD Threadripper là bá vi xā lý phá biÁn cho các PC, Workstation

19 * Lợi thÁ của vi xā lý AMD so vãi đái thủ Intel:

- Rẻ h¢n: So vãi Intel và trong cùng phân khúc, vi xā lý AMD th°ờng s¿ rẻ h¢n

- Mạnh m¿ h¢n vãi card đß họa tích hợp: Radeon Vega 10 trên dòng chip Ryzen mạnh h¢n kho¿ng 1.6 lần so vãi UHD Graphics 620 trên dòng Kabylake Refresh

- TiÁt kiám năng l°ợng và hiáu suÁt cao h¢n: đ°ợc s¿n xuÁt trên tiÁn trình 7nm (tiÁn trình s¿n xuÁt các bóng bán d¿n siêu nhß giúp tăng sá l°ợng bóng bán d¿n) giúp nâng cao hiáu suÁt của vi xā lý AMD

- Ngoài ra trên PC, th°ờng thì CPU AMD s¿ có nhiÃu nhân và nhiÃu lußng h¢n so vãi CPU Intel, gia tăng hiáu năng lõi hß trợ đa nhiám cho CPU

* Nh°ợc điểm CPU AMD so vãi đái thủ Intel:

- CPU của AMD ít phá biÁn h¢n CPU Intel do vÁy hay gặp mát sá lßi liên quan đÁn xung đát phần mÃm, tuy nhiên, các phần mÃm đang càng lúc càng đ°ợc tái °u cho các loại vi xā lý Ryzen do chúng đang dần trở nên phá biÁn

- CPU AMD th°ờng có tác đá xung nháp và hiáu năng thÁp h¢n so vãi CPU của Intel

20 - Khi hoạt đáng CPU AMD tiêu tán nhiÃu đián năng h¢n và sinh nhiát nhiÃu h¢n, d¿n đÁn quạt làm mát ph¿i hoạt đáng tích cāc h¢n và gây tiÁng ßn cao h¢n so vãi CPU của Intel

2.3.3 Các loại vi xử lý khác

Trong thāc tÁ, tßn tại nhÿng bá vi xā lý vãi tên gọi mà chúng ta có thể là ch°a tÿng nghe qua nh°:

- Bá vi xā lý CISM: Bá vi xā lý CISM đ°ợc viÁt tắt tÿ Complex Instruction

Set Microprocessors CISM phân loại mát bá vi xā lý trong đó mßi & mọi đ¢n hàng có thể đ°ợc thāc thi cùng vãi mát sá chức năng cÁp thÁp khác Các hàm này nh¿m thāc hián các hành đáng nh° – t¿i dÿ liáu vào thẻ nhã, gọi lại hoặc t¿i xuáng dÿ liáu tÿ thẻ nhã hoặc tính toán toán học phức tạp trong mát lánh

- Bá vi xā lý RISC: Bá vi xā lý RISC đ°ợc viÁt tắt tÿ Reduced Instruction Set

Microprocessor Chức năng của bá vi xā lý này nh¿m tăng tác bá vi xā lý máy tính Các loại bá xā lý này đ°ợc tạo ra theo chức năng trong đó bá vi xā lý có thể thāc hián nhÿng viác nhß trong các lánh cụ thể Theo cách này, các bá xā lý này hoàn thành nhiÃu lánh h¢n vãi tác đá nhanh h¢n

- Bá xā lý Superscalar: Loại bá xā lý này sao chép phần cứng trên bá vi xā lý để nó có thể thāc hián nhiÃu h°ãng d¿n cùng mát lúc Nhÿng bá xā lý này có thể đ°ợc sā dụng cho ALU hoặc bái sá Chúng có các đ¢n vá hoạt đáng khác nhau và các bá xā lý này có thể thāc hián nhiÃu lánh b¿ng cách liên tục truyÃn mát sá lánh đÁn các đ¢n vá hoạt đáng bá sung bên trong bá xā lý

- Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng: Còn đ°ợc gọi là bá vi xā lý ASIC

21 dành cho các mục đích cāc kỳ chính xác, có thể bao gßm kiểm soát khí th¿i ô tô hoặc máy tính trợ lý kỹ thuÁt sá cá nhân ASIC đôi khi đ°ợc chÁ tạo vãi thông sá kỹ thuÁt phù hợp, nh°ng cũng có thể đ°ợc s¿n xuÁt b¿ng cách sā dụng các thành phần có sẵn

Bá đa xā lý tín hiáu sá (DSP): DSP là bá vi xā lý duy nhÁt đ°ợc sā dụng để gi¿i mã & mã hóa video, hoặc chuyển đái kỹ thuÁt sá hoặc video thành analog và ng°ợc lại Các hoạt đáng này cần mát bá vi xā lý đặc biát xuÁt sắc để thāc hián các phép tính toán học Chip DSP th°ờng đ°ợc sā dụng trong SONAR, đián thoại di đáng, RADAR, thiÁt bá âm thanh rạp hát tại nhà và háp gi¿i mã cáp

22

Hß tháng ki¿n thức ch°¢ng 2 1 Yêu cÅu vÁ lý thuy¿t

- KiÁn thức và cÁu trúc của bá vi xā lý

2 Yêu cÅu vÁ bài t¿p: Làm bài tÁp của ch°¢ng 2 3 Hß tháng các ki¿n thức đã hác:

- Táng quát và cÁu trúc vi xā lý nh°: Lách sā phát triển của máy tính, phân loại máy tính, thông tin và sā mã hóa thông tin trong máy tính

4 Các câu hßi, bài t¿p ch°¢ng 2:

Câu hßi 1: CPU là gì ? Chức Năng của CPU? Vá trí CPU n¿m ở đâu? CPU hoạt đáng nh° thÁ nào? CÁu tạo của CPU gßm nhÿng phần nào, chức năng của tÿng phần? Câu hßi 2: So sánh và giá thành, hiáu suÁt, đián năng tiêu thụ và kh¿ năng xā lý đß họa của CPU Intel và AMD

Câu hßi 3: Đọc tên thông sá của chip Intel Bài tÁp 1: Tìm kiÁm và ghi tên các dòng chip CPU của Intel? Bài tÁp 2: Tìm kiÁm và ghi tên các dòng chip CPU của AMD?