Tổ chức hệ thống máy tính ppt

Tổ chức hệ thống maùy tính Sơ đồ khối một PC Tổ chức hệ thống máy tính Cấu trúc cơ bản CPU Lõi: gồm một bộ thực thi lệnh - là trái tim của bộ xử lý: cho phép đọc, thông dòch, thi hành và gửi lệnh. Lõi (Core) Bộ dự đoán rẽ nhánh Đơn vò dấu chấm động FPU Cache mức 1 32 bit Bus Giao tiếp bus 64 bit Bus Code Catche Bộ xử lý lệnh ALU Các thanh ghi Bộ thực thi lệnh Data Catche Tổ chức hệ thống máy tính Bộ dự đoán rẽ nhánh (Branch Precdictor): quản lý các tiến trình xảy ra khi chương trình đang thực hiện một lệnh rẽ nhánh sao cho nó có thể lấy và giải mã các lệnh này trước. Lõi (Core) Bộ dự đoán rẽ nhánh Đơn vò dấu chấm động FPU Cache mức 1 32 bit Bus Giao tiếp bus 64 bit Bus Code Catche Bộ xử lý lệnh ALU Các thanh ghi Bộ thực thi lệnh Data Catche Cấu trúc cơ bản CPU Tổ chức hệ thống máy tính Cấu trúc cơ bản CPU Đơn vò dấu chấm động FPU (floating point unit): có trách nhiệm thực hiện các tính toán số thực. Lõi (Core) Bộ dự đoán rẽ nhánh Đơn vò dấu chấm động FPU Cache mức 1 32 bit Bus Giao tiếp bus 64 bit Bus Code Catche Bộ xử lý lệnh ALU Các thanh ghi Bộ thực thi lệnh Data Catche Tổ chức hệ thống máy tính Cấu trúc cơ bản CPU Bộ nhớ đệm Cache: là bộ nhớ trung gian giữa bộ nhớ chính và CPU. Cache giúp CPU tăng tốc độ lấy lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ chính. Lõi (Core) Bộ dự đoán rẽ nhánh Đơn vò dấu chấm động FPU Cache mức 1 32 bit Bus Giao tiếp bus 64 bit Bus Code Catche Bộ xử lý lệnh ALU Các thanh ghi Bộ thực thi lệnh Data Catche Tổ chức hệ thống máy tính Cấu trúc cơ bản CPU Giao tiếp bus: Làm nhiệm vụ trộn mã và số liệu rồi đưa vào CPU. Tại CPU chúng được tách ra để dùng riêng. Cuối cùng dữ liệu và lệnh lại được trộn lại rồi gửi ra ngoài. Lõi (Core) Bộ dự đoán rẽ nhánh Đơn vò dấu chấm động FPU Cache mức 1 32 bit Bus Giao tiếp bus 64 bit Bus Code Catche Bộ xử lý lệnh ALU Các thanh ghi Bộ thực thi lệnh Data Catche Tổ chức hệ thống maùy tính * ALU: Thực hiện các thao tác, thực thi các chỉ thị * CU: Tìm-nạp các chỉ thị và phân loại chỉ thị * Register: Lưu trữ kết quả tạm thời và thông tin điều khiển Control Unit (CU) Arithmetic Logical Unit (ALU) Register CPU Main memory Disk Printer Program Counter (PC) Instruction Register (IR) Memory Address Register (MAR) Memory Data Register (MDR) Memory Data Register (MDR) Tổ chức CPU Tổ chức hệ thống máy tính Các bước thực hiện một chương trình máy tính: MAIN MEMORY MAR PC IR MDR R 0 R 1 R n-1 CU ALU 1. Chương trình bắt đầu khi PC chỉ tới vò trí nhớ mà lệnh đầu tiên cuả chương trình được lưu giữ 1. Chương trình bắt đầu khi PC chỉ tới vò trí nhớ mà lệnh đầu tiên cuả chương trình được lưu giữ. 2. Nội dung cuả PC được chuyển tới MAR và một tín hiệu điều khiển đọc được gửi tới bộ nhơ 3. Nội dung cuả từ nhớ (lệnh đầu tiên cuả chương trình) được đọc vào MDR 4. Nội dung cuả MDR được chuyển đến IR (Tại thời điểm này lệnh đã sẳn sàng cho việc giải mã và thực hiện) 5. Nếu toán hạng đã có sẵn bên trong bộ nhớ thì nó phải được đọc vào ALU bằng cách gửi đòa chỉ toán hạng tới MAR và khởi tạo chu trình đọc 6. ALU có thể thực hiện phép toán. Nếu kết quả phép toán được lưu trữ trong bộ nhớ thì nó được gửi tới MDR Tổ chức CPU Tổ chức hệ thống maùy tính Instruction Fetch Unit Instruction Analyzer Address Calculation Unit Data Fetch Unit Instruction Execution Unit CPU với 5 đơn vị xử lý P1: Tìm-nạp chỉ thị P2: Phân tích chỉ thị P3: Tính/xác định địa chỉ P4: Tìm-nạp dữ liệu P5: Thực thi chỉ thị Tổ chức CPU Tổ chức hệ thống maùy tính A+B A B A B ALU A+B Register ALU Input Register ALU Output Register Các loại chỉ thị: * Thanh ghi-Bộ nhớ: Tìm nạp từ nhớ vào thanh ghi như là dữ liệu nhập của ALU * Thanh ghi-Thanh ghi: Tìm nạp 2 toán hạng từ thanh ghi vào thanh ghi nhập ALU  thực hiện phép toán  ghi kết quả vào thanh ghi * Bộ nhớ-bộ nhớ: Tìm nạp các toán hạng từ bộ nhớ vào thanh ghi nhập ALU  thực hiện phép toán  Ghi kết quả vào bộ nhớ Tổ chức CPU [...]... (flags registers): lưu giữ trạng thái của CPU Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức CPU Hệ thống các thanh ghi - Dài 16 bit Lưu trữ dữ liệu Thực hiện phép tốn số học - Dài 16 bit Lưu địa chỉ thủ tục/biến Thực hiện phép dời số học/dữ liệu - Dài 16 bit Làm bộ đếm vòng lặp Chứa số lần quay, dịch trong lệnh dịch, quay thanh ghi Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức CPU Hệ thống các thanh ghi Thanh ghi các cờ Tập hợp.. .Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức CPU Mơ hình tuần tự P1 1 P2 2 1 P3 2 1 P4 2 1 P5 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mơ hình Pipeline P1 1 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 1 P2 2 2 3 4 5 5 6 7 8 9 P3 P4 P5 1 2 3 4 Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức CPU Hệ thống các thanh ghi Được phân loại theo chức năng, bao gồm: • Các thanh ghi số liệu (data... con + Các chương trình con điều khiển hệ thống (BIOS) + Các bảng chức năng Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ chính ROM (Read Only Memory) Các kiểu ROM: + PROM: Programmable ROM + EEPROM Electrically EPROM + EPROM:Erasable PROM + Flash Memory ( Bộ nhớ cực nhanh): Ghi theo khối,xoá bằng điện Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ chính RAM (Random Access Memory) - Là bộ nhớ... đóa mềm là 125KB/s (loại 720KB) đến 250KB/s (loại 1.44MB) Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ phụ Đóa cứng (hard disk) Các tham số vật lý: + Thời gian truy xuất: Tacc = 5ms đến 60ms „ + Hệ số xen kẽ (Interleave factor = n) Trong đóa cứng, sector ghi số liệu kế tiếp phải cách sector hiện tại n sector Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ phụ Đóa cứng (hard disk) Các tham số... độ Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ chính Bộ nhớ 1MB được chia làm 16 vùng nhớ, mỗi vùng 64 KB gọi là segment (phân đoạn vật lý) , đánh số từ 0000 đến F000 640 KB vùng nhớ qui ước bao gồm các phân đoạn từ 0000 đến 9000 và 384 KB vùng nhớ dự trữ cho hệ thống bao gồm các phân đoạn từ A000 đến F000 Vùng nhớ lớn hơn 1MB gọi là vùng nhớ mở rộng (extended memory) Tổ chức hệ thống máy tính. .. ) Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ phụ Các bộ nhớ quang học Tổ chức hệ thống máy tính Các thiết bò đầu cuối * Bàn phím (Keyboard) Bàn phím có nhiều loại khác nhau: - Loại chuyển mạch (switch) để tạo ra một tiếp xúc về điện khi ấn phím - Loại chuyển mạch bằng tụ điện, phát hiện những thay đổi về điện dung của mạch - Lọai phím cảm biến điện từ (thay đổi dòng điện theo hiệu ứng) Tổ chức. .. tỉ lệ với khoảng cách di chuyển trên màn hình của con trỏ Tổ chức hệ thống máy tính Các thiết bò đầu cuối * Màn hình (Monitor) Màn hình CRT: - Một đèn tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube) Một súng bắn một chùm tia điện tử Màn huỳnh quang đặt ở phía trước đèn (3 súng điện tử tương ứng với 3 màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương) Tổ chức hệ thống máy tính Các thiết bò đầu cuối * Màn hình (Monitor) Màn hình... - Chứa chất lỏng hữu cơ mà phân tử của nó có khả năng phân cực ánh sáng dẫn đến thay đổi cường độ sáng Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức máy tính nhiều cấp Cấp 5: Cấp ngôn ngữ hướng vấn đề Dòch (trình biên dòch) Cấp 4: Cấp ngôn ngữ hợp dòch Dòch (assembler) Cấp 3: Cấp hệ điều hành Dòch 1 phần (hệ điều hành) Cấp 2: Cấp quy ước Phiên dòch (vi chương trình) Cấp 1: Cấp vi lập trình Các vi chương trình... bước để theokhiikết quả khác học bò tràn 0 Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ - Đơn vò cơ bản của bộ nhớ là một chữ số nhò phân gọi là bit (binary digit) Một bit có thể là 0 hoặc 1 * Đòa chỉ bộ nhớ: - Bộ nhớ gồm các ô nhớ (cell) - Mỗi ô nhớ có một số gọi là đòa chỉ của ô nhớ (address) - Một ô nhớ có k bit sẽ có thể chứa 1 trong 2k tổ hợp bit khác nhau * Máy tính đều chuẩn hoá 1 ô nhớ có 8 bit và... lớn hơn 1MB gọi là vùng nhớ mở rộng (extended memory) Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ đệm (Cache) - CPU phải “chờ” khi truy xuất bộ nhớ - Dùng bộ nhớ Cache như là bộ nhớ trung gian giữa bộ nhớ chính và CPU - Cache giúp CPU tăng tốc độ lấy lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ chính Tổ chức hệ thống máy tính Tổ chức bộ nhớ * Bộ nhớ đệm (Cache) Thao tác của Cache:  CPU yêu cầu lấy nội dung của . Tổ chức hệ thống maùy tính Sơ đồ khối một PC Tổ chức hệ thống máy tính Cấu trúc cơ bản CPU Lõi: gồm một bộ thực thi lệnh - là. P2 P3 P4 P5 1 2 1 2 1 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tổ chức CPU Tổ chức hệ thống máy tính Hệ thống các thanh ghi Được phân loại theo chức năng, bao gồm: • Các thanh ghi số liệu (data registers):. ghi trạng thái (flags registers): lưu giữ trạng thái của CPU Tổ chức CPU Tổ chức hệ thống maùy tính Hệ thống các thanh ghi Tổ chức CPU - Dài 16 bit - Lưu trữ dữ liệu - Thực hiện phép toán