Bài giảng kiến trúc máy tính pptx

9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 10Integrator and Computer là máy tính điện tử số đầu và người học trò Eckert tại Đại học Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 và được... - Mạch tích hợp IC: Int

Trang 1

Bài giảng KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

TRƯỜNG CĐCĐ ĐỒNG THÁP

KHOA KT-CN



Trang 2

9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 2

Chương 1: Nhập môn kiến trúc máy tính

Trang 3

 Nội dung:

1.1 Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản

1.1.1 Nguyên tắc tổ chức

1.1.2 Ngôn ngữ máy và các cấp kiến trúc máy tính

1.2 Lịch sử phát triển và phân loại máy tính

Trang 4

1.1 Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản

Trang 5

Phần cứng (Hardware)

Trang 6

1.1 Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản

1.1.2 Ngôn ngữ máy và các cấp kiến trúc máy tính

Các ngôn ngữ bậc cao và hướng đối tượng

Trang 7

1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của máy tính điện tử:

1.2.1 Các thế hệ máy tính:

Trang 8

1.2.2 Lịch sử phát triển:

Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến

bộ của các công nghệ chế tạo các linh kiện cơ bản của

máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các ngoại vi,…

1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của máy tính điện tử:

Trang 10

Integrator and Computer)

là máy tính điện tử số đầu

và người học trò Eckert tại

Đại học Pennsylvania thiết

kế vào năm 1943 và được

Trang 11

1.2.2.1 Thế hệ đầu tiên:

Trang 12

1.2.2.1 Thế hệ đầu tiên:

tưởng thiết kế máy tính

IAS (Princeton Institute for

Advanced Studies

Trang 14

1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):

Trang 15

1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):

- Mạch in (PCB: Printed Circuit Board)

Trang 16

1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):

- Bộ nhớ xuyến từ:

Trang 17

- Mạch tích hợp (IC: Integrated Circuit)

- S/MSI : Small/Medium Scale Integration

- Mạch in nhiều lớp

- Bộ nhớ bán dẫn

- Máy tính đa chương trình

- Hệ điều hành chia thời gian được dùng

1.2.2.3 Thế hệ thứ 3 (1965-1971):

Trang 18

1.2.2.3 Thế hệ thứ 3 (1965-1971):

Trang 20

1.2.2.4 Thế hệ thứ 4 (1972-nay)

Trang 21

1.2.2.5 Khuynh hướng hiện đại:

Trang 22

1.2.3 Phân loại máy tính:

Trang 23

- Siêu máy tính (Super computer):

- Vượt trội trong khả năng và tốc độ

xử lý

- Siêu máy tính hiện nay có tốc độ xử

lý hàng trăm teraflop (một teraflop

tương đương với hiệu suất một nghìn

tỷ phép tính/giây)

- Có thể hiểu siêu máy tính là hệ

thống những máy tính làm việc song

song

Trang 24

- Siêu máy tính (Super computer):

- Siêu máy tính mới của IBM gồm 96

khối máy , mỗi khối có kích cỡ bằng

một chiếc tủ lạnh

- Tên là Sequoia , sẽ được đưa ra thị

trường vào năm 2011 và khách hàng

đầu tiên là Bộ Năng lượng Mỹ Bộ này

sẽ sử dụng nó cho các nghiên cứu thử

nghiệm hạt nhân

- Sequoia được thiết kế có tốc độ xử lý

20 triệu tỷ phép tính/1 giây , nhanh hơn

20 lần so với tốc độ của chiếc siêu máy

tính nhanh nhất thế giới hiện nay và

nhanh gấp 2 triệu lần một chiếc máy

tính thông thường

Trang 25

- Siêu máy tính (Super computer):

- Nhỏ gọn như máy để bàn

- Siêu máy tính SC072 – tên

mã là Catapult

- Trang bị tới 72 chip vi xử lý,

48GB dung lượng bộ nhớ RAM,

3 cổng PCIExpress kết nối thiết

bị lưu trữ và có mức tiêu thụ

năng lượng trung bình vào

Trang 26

Trang 27

- Máy tính mini (Minicomputer)

- Được sử dụng như mainframe

Trang 28

- Máy tính cá nhân (Microcomputer/PC)

Trang 29

 Thành quả của máy tính:

Trang 30

Quy luật MOORE về sự phát triển của máy tính

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Quy luật MOORE về sự phát triển của máy tính

Trang 36

1.3 Các hệ thống số

- Khái niệm thông tin

Thông tin số: tri thức về một trạng thái trong số một sốhữu hạn các trạng thái có thể có

Lượng tử thông tin:

1 bit thông tin: được biểu diễn bởi số nhị phân 0,1

n bit có 2n trạng thái khác nhau

Lượng thông tin chứa trong tri thức của một trạng tháitrong số N là I= log2N

Độ lớn thông tin mà máy tính có thể thao tác: 8, 16, 32,

64 bits

Trang 37

n n

b a b

a a

b a b

a b

b i

b m i

n

a

N  ( 1 1 0, 1 2  ) ; 

Trang 38

Trang 39

i

m m

i i

n n

b a

b a b

a a

b a b

a b

b m i

(a n a n1 a i a0 b  PE N

) ( )

, 0 ( a1a2 am b  PF N

Trang 40

 Từ hệ 10 sang hệ b

VD: đổi số 25,12510 sang hệ 2

Phần nguyên 25:2=12 dư 1  a0=1

12:2=6 dư 0  a1=0 6:2 = 3 dư 0  a2=0 3:2 =1 dư 1  a3=1 1:2 = 0 dư 1  a4=1

 PE(N) = 11001

Trang 42

Đổi một số từ hệ b sang hệ bk và ngược lại:

Để đổi một số từ hệ b sang hệ bk, từ dấu phẩy đi về 2 phía ta nhóm từng k số hạng, giá trị của mỗi k số hạngnày (tính theo hệ b) chính là số trong hệ bk

VD: đổi số N=10111110101.011012 sang hệ 8 = 2 3

N= 010 111 110 101 011 010 N= 2 7 6 5 , 3 2 8

Trang 43

Đổi một số từ hệ bk sang hệ bp và ngược lại

Để đổi một số N từ hệ bk sang hệ bp, trước nhất ta đổi

N cang hệ b, rồi từ hệ b tiếp tục đổi sang hệ bp

VD: đổi số N=1234,678 sang hệ 16 = 24

N= 001 010 011 100 110 111N= 0010 1001 1100 1101 1100N= 2 9 C , D C H

Trang 44

Bảng kê các số đầu tiên trong các hệ khác nhau:

Thập

phân

Nhị phân

Bát phân

Thập lục phân

Thập phân

Nhị phân

Bát phân

Thập lục phân

0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1101 1110 1111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 10110 10111 11000 11001

15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27 30 31

D E F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Trang 46

Trang 47

1 1 0 1

Trang 48

Trang 49

1.4 Số nguyên có dấu:

Có nhiều cách để biểu diễn một số n bit có dấu Trong tất cả mọi cách thì bit cao nhất luôn tượng trưng cho dấu

- bit dấu có giá trị là 0 thì số nguyên dương

- bit dấu có giá trị là 1 thì số nguyên âm

bit dấu

Số nguyên có bit dn-1 là bit dấu và có trị số tượng

trưng bởi các bit từ d tới d

……

Trang 50

1.4.1 Cách biểu diễn bằng trị tuyệt đối và dấu

Trong cách này, bit dn-1 là bit dấu và các bit từ d0 tới

dn-2 cho giá trị tuyệt đối Một từ n bit tương ứng với số

nguyên thập phân có dấu

Trang 51

1.4.2 Cách biểu diễn hằng số bù 1

Số âm -N được có bằng cách thay các số nhị phân dicủa số đương N bằng số bù của nó (nghĩa là nếu di = 0 thì người ta đổi nó thành 1 và ngược lại)

Trang 52

1.4.3 Cách biểu diễn hằng số bù 2

Để có số bù 2 của một số nào đó, người ta lấy số bù

1 rồi cộng thêm 1 Vậy một từ n bit (dn-1 d0) có trịthập phân

i n

Trang 53

1.4.4 Cách biểu diễn bằng số thừa K

Số dương của một số N có được bằng cách “cộng thêm vào” số thừa K được chọn sao cho tổng của K và

có được bằng cáck lấy K-N (hay lấy bù hai của số vừa xác định)

Ví dụ: (số thừa K=128, số “cộng thêm vào” 128

là một số nguyên dương Số âm là số lấy bù hai số vừa tính, bỏ qua số giữ của bit cao nhất) :

128 + 2510 = 100110012

- 2510 = 011001112

Trang 54

1.4.5 Cách biểu diễn số với dấu chấm động

Chuẩn IEEE 754 định nghĩa hai dạng biểu diễn số chấm động:

định nghĩa: chiều dài số: 32 bit được chia thành các trường: dấu S (Sign bit - 1 bit), mũ E (Exponent – 8 bit),

phần lẻ F (Fraction - 23 bit)

Số này tương ứng với số thực (-1) S * (1,f1 f2 f23) * 2 (E - 127)

S E f 1 f 2 …… f 22 f 23

Trang 55

1.4.5 Cách biểu diễn số với dấu chấm động

Chuẩn IEEE 754 định nghĩa hai dạng biểu diễn sốchấm động:

- Số chấm động chính xác kép với định dạng được định nghĩa: chiều dài số: 64 bit được chia thành các trường:

dấu S (Sign bit - 1 bit), mũ E (Exponent – 11 bit), phần lẻ

F (Fraction - 52 bit)

Số này tương ứng với số thực (-1) S * (1,f1 f2 f52) * 2 (E - 1023)

Trang 56

1.4.5 Cách biểu diễn số với dấu chấm động

VD: Đổi số thập phân -12.62510 sang số chấm động chuẩn IEEE 754 chính xác đơn (32 bit)

- Bước 1: Đổi số -12.62510 sang nhị phân: -12.62510 = 1100.1012

Bước 2: Chuẩn hoá: 1100.1012 = -1.1001012 x 23 (Số1.1001012 dạng 1.f)

- Bước 3: Điền các bit vào các trường theo chuẩn:

Số âm: bit dấu S có giá trị 1

Phần mũ E với số thừa K=127, ta có: E-127=3

⇒ E = 3 + 127 = 130 (1000 00102)

Kết quả: 1 1000 0010 1001 0100 0000 0000 0000 000

Trang 57

Câu hỏi ôn tập

Trang 58

Bài tập

Trang 59

Tài liệu tham khảo

1 Giáo trình kiến trúc máy tính – Khoa CNTT&TT trường ĐHCT (2003)

2 Kiến trúc máy tính – Hóa NGUYEN - College of

HanoiUniversity

3 Kiến trúc máy tính – Trần Quang Vinh – NXB ĐHSP

4 Giáo trình Kỹ thuật số - Nguyễn Trung Lập – Trường

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	3,18 MB