Câu hỏi ôn tập và hướng dẫn trả lời môn Kiến trúc máy tính và hệ điều hành

Dạng tính lỗi trang trong hệ thống phân trang...72 Câu 1: Viết đầy đủ tên tiếng Anh và dịch ra tiếng Việt các cụm từ viết tắt sau đây: KTMT: KH TÊN ĐẦY ĐỦ DỊCH NGHĨA Trang LRU Least rece

Trang 1

Share by Tin h c kinh t 53B – facebook.com/DethiNEU ọc kinh tế 53B – facebook.com/DethiNEU ế 53B – facebook.com/DethiNEU

Câu 1: Viết đầy đủ tên tiếng Anh và dịch ra tiếng Việt các cụm từ viết tắt sau đây: 5

Câu 2: kiến trúc máy tính được phân loại như sau: 7

Câu 3: đặc điểm kiến trúc cơ bản của MARIE (a Machine Architecture that is Really Intuitive and Easy 8

Câu 4: Hãy gọi tên và cho biết chức năng của các thanh ghi trong MARIE 9

Câu 5: các đơn vị đo khả năng hoạt động của máy tính: 11

Câu 6 Trình bày chế độ ngắt (Interrupt) trong hoạt động của máy tính tuần tự Có mấy loại ngắt? ( trang 39) 11

Câu 7:Cơ chế truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA) là gì? Nêu nguyên lý hoạt động của chế độ này 12

Câu 8: Trình bày các khối chức năng chính trong cấu trúc của máy tính tuần tự 12

Câu 9: Nêu các chức năng chính của bộ xử lý trung tâm 13

Câu 10:Bộ xử lý trung tâm (CPU) có những bộ phận cơ bản nào? Chức năng của từng bộ phận là gì 14

Câu 11: nguyên lí thực hiện một lệnh trong môt chu kì lệnh của máy tính tuần tự: 16

Câu 12: nguyên lí thực hiện một chương trình Giải thích cách bộ đếm chương trình ( program counter- PC) theo dõi thứ tự lệnh 17

Câu 13: Trình bày ngắn gọn về các đặc điểm của lệnh máy (các phần tử, dạng lệnh, loại lệnh và số lượng địa chỉ) 17

Câu 14: chức năng chín của bộ nhớ máy tính Phân loại bộ nhớ theo vị trí và theo phương pháp truy cập dữ liệu lấy ví dụ minh họa ( trang 64) 19

Câu 15: lệnh máy thường chứa những phần tử nào: ( trang 52) 19

Câu 16: Trong hai loại Cache L1 và L2 loại nào nhanh hơn? Loại nào có kích thước nhỏ hơn? Vì sao lại nhỏ hơn? 20

Câu 17Hãy giải thích cách tổ chức và hoạt động đọc của bộ nhớ Cache ( trang 73) 20

Câu 18: thế nào là địa chỉ hóa tức thời? ưu và nhược điểm của phương pháp này: 20

Câu 19: thế nào là địa chỉ hóa trực tiếp và gián tiếp.ưu và nhược điểm của từng phương pháp 21

Câu 20: trình bày chức năng chính của modun vào/ra: 22

Trang 2

Câu 21: nêu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của ổ đĩa cứng: 23

Câu 22: cấu tạo và nguyên lí hoạt động của ổ đĩa mềm 23

Câu 23: nêu rõ sự giống và khác nhau về tổ chức logic trên đĩa cứng và đĩa mềm?? chưa làm?? 23

Câu 24: trình bày nguyên lí cấu tạo và hoạt động của bàn phím: 24

Câu 25: trình bày nguyên lí cấu tạo và hoạt động của chuột máy tính( trang 107) 24

Câu 26: trình bày nguyên lí cấu tạo và nguyên lí hoạt động của màn hình CRT 26

Câu 27: cấu tạo và nguyên lí hoạt động của màn hình tinh thể lỏng: 26

Câu 28: trình bày nguyên lí hiện văn bản và hiện đồ họa( trang 115) 27

Câu 29: trình bày cách phân loại máy in theo kiểu đạp và không đập( trang 116) 28

Câu 30: trình bày nguyên tắc hoạt động của máy in laze trang 118) 29

Câu 31: trình bày nguyên lí hoạt động của máy in phun( trang 120) 29

Câu 32: trình bày nguyên lí hoạt động của máy in kim 29

Câu 33: Đa bộ xử lý là gì? Hãy chỉ ra các đặc điểm chính và hoạt động của đa bộ xử lý 29

II các sơ đồ bổ sung: 30

Phần 2: hệ điều hành: 36

Câu 1: 36

Câu 2: Hãy nêu khái niệm hệ điều hành theo cách nhìn của các đối tượng làm việc với máy tính ( trang 152) 36

Câu 3: Cách phân loại HĐH theo chức năng (tr153) 36

Câu 4: Hãy trình bày cách phân loại hệ điều hành theo tiêu chuẩn ứng dụng, nêu tóm tắt đặc điểm của từng loại (154) 37

Câu 5: Các chức năng chính và các thành phần của hệ diều hành 37

Câu 6: Một hệ điều hành cần có những tính chất gì? (trang 168) 39

Câu 7: Nêu các nguyên tắc khi xây dựng một hệ diều hành 40

Câu 8: Thế nào là tiến trình, các tính chất, trạng thái và cách phân loại tiến trình Trình bày về sơ đồ chuyển trạng thái của tiến trình 41

Câu 9: khái niệm bộ xử lý-shell ( trang 199) 42

Câu 10- HĐH (tr 184) Mục đích, chức năng và thành phần của nhân hệ diều hành 44

Trang 3

Câu 11: Giới thiệu về chương trình mức đầu của Ngắt (204) 44

Câu 12: Trình bày về chương trình lập biểu phân phối cho các hệ điều hành (205) 45

Câu 13: Chương trình phải có cấu trúc như thế nào để hệ diều hành có thể nhận biết và xử lý được chúng Ưu, nhược điểm của từng loại cấu trúc.( trang 215) 46

Câu 14 : Trình bày những nhiệm vụ của hệ điều hành để quản lý bộ nhớ.(Trang 221) 49

Câu 15: Trình bày cơ chế phân chương cố định và phân chương động để quản lý bộ nhớ 50

Câu 16: Phân biệt sự giống và khác nhau giữa phương pháp phân trang và phân đoạn trong việc quản lý bộ nhớ của hệ điều hành 50

Câu 17: Phân biệt sự giống và khác nhau giữua hệ thống đa chương phân vùng đọng và phân vùng tĩnh: 51

Câu 18: Giải thích các cơ chế quản lý hàng đợi trong hệ thống đa chương với phân vùng cố định Chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của từng cơ chế quản lý hàng đợi 52

Câu 19: Thế nào là hiện tượng phân mảnh trong, phân mảnh ngoài ở bộ nhớ và cách hệ điều hành khắc phục những vùng phân mảnh này.(sgk-230) 53

Câu 20: Trình bày cơ chế phân trang để quản lý bộ nhớ (sgk-233->237) 53

Câu 21: Trình bày cơ chế phân đoạn để quản lý bộ nhớ (segmentation) 54

Câu 22: Kể tên các phương pháp cấp phát bộ nhớ trong việc quản lý bộ nhớ của hệ điều hành Nêu ngắn gọn bản chất và các thuật toán được sử dụng trong từng phương pháp 54

Câu 23: Trình bày việc cấp phát bộ nhớ bằng phương pháp nạp trong việc quản lý bộ nhớ của hệ điều hành.(239) 56

Câu 24: Trình bày việc cấp phát bộ nhớ bằng phương pháp thế chỗ cho hệ phân trang và hệ không phân trang trong việc quản lý bộ nhớ của hệ điều hành 56

Câu 25: Trình bày việc cấp phát bộ nhớ bằng phương pháp xếp chỗ cho hệ phân trang và hệ không phân trang trong việc quản lý bộ nhớ của hệ điều hành 57

Câu 26: Các thiết bị vào ra khác nhau ở những điểm gì? (Tr 251) 57

Câu 27: Trình bày mục tiêu thiết kế điều khiển các vào ra của hệ điều hành: (Tr-256) 58

Câu 28: Trình bày các mục tiêu thiết kế để quản lý tệp 58

Câu 29: Có mấy phương pháp cấp phát block cho một tệp trên đĩa? Hãy cho biết nguyên tắc cơ bản và cho ví dụ minh họa về phương pháp Cấp phát liên tục (contiguous allocation) 58

Trang 4

Câu 30: Có mấy phương pháp cấp phát block cho một tệp trên đĩa? Hãy cho biết nguyên tắc cơ bản và cho ví dụ minh họa về phương pháp Cấp phát theo danh sách liên kết (linked list allocation) 59

Câu 31: Có mấy phương pháp cấp phát block cho một tệp trên đĩa? Hãy cho biết nguyên tắc cơ bản và cho ví dụ minh họa về phương pháp Cấp phát theo danh sách liên kết sử dụng chỉ mục (linked list allocation using an index) 59

Câu 32: Có mấy phương pháp cấp phát block cho một tệp trên đĩa? Hãy cho biết nguyên tắc cơ bản và cho ví dụ minh họa về phương pháp I-nodes (index-node) 59

Câu 33: Có mấy phương pháp cấp phát block cho một tệp trên đĩa? Hãy cho biêts nguyên tắc cơ bản và cho ví dụ minh họa về phương pháp Cấp phát không liên tục với block chỉ mục 60

Câu 34: Để đảm bảo việc phân chia tài nguyên và bảo hiểm đối với các tệp phải thực hiện như thế nào 60

Câu 35 Việc tổ chức bộ nhớ phụ dùng để giải quyết yêu cầu gì của hệ điều hành đối với máy tính (Trang 225 và trang 175): 60

Câu 36 Để đảm bảo sự toàn vẹn của các tệp cần phải có hệ điều hành như thế nào(270) 61

Câu 37: Cơ chế của việc cấp phát và phân chia tài nguyên trong hệ điều hành 62

Câu 38: Trình bày nguyên nhân gây ra tắc nghẽn/ Cần phải đề phòng,nhận biết và khắc phục các tắc nghẽn như thế nào? 62

Câu 39: Nêu các lý do phải thực hiện cơ chế bảo vệ và nâng cao độ tin cậy trong hệ điều hành Phải làm gì để thực hiện điều này 63

Dạng 1:Các loại lệnh máy 1 địa chỉ, 2 địa chỉ, 3 địa chỉ và ngăn xếp 64

c) F=a*x-z/b+ a*(g/y+8) 65

* lệnh một địa chỉ 65

* lệnh 2 địa chỉ 65

Lệnh 3 địa chỉ 65

Lệnh ngăn xếp 65

d) F= ((a+b)/(c+d))*(x-y/z) 68

* lệnh một địa chỉ 68

Trang 5

Lệnh ngăn xếp 69

Dạng 2: Dạng tính hệ số tăng tốc nhờ kỹ thuật xử lý đường ống 71

Dạng bài tập 3: Dạng tính lỗi trang trong hệ thống phân trang 72

Câu 1: Viết đầy đủ tên tiếng Anh và dịch ra tiếng Việt các cụm từ viết tắt sau đây: KTMT: KH TÊN ĐẦY ĐỦ DỊCH NGHĨA Trang LRU Least recently used được sử dụng gần đây nhất 75 AC accumulator (thanh ghi) tích lũy 53 ALU arithmetic logical unit bộ số học- logic 36 ANSI american national standard institude viện nghiên cứu chuẩn quốc gia mỹ 57 ASCII american standard code for information interchange bảng mã chuẩn 57 B base hệ số cơ sở 46 BCD binary code decimal số thập phân được mã hoá thành nhị phân 44 CD- ROM Compact disc read-only memory bộ nhớ đĩa chứa dữ liệu chỉ đọc 89 CICS complex instruction set computer các máy tính hoặt bộ xử lí có tập lệnh phức tạp 57 CLV constant linear velocity Kỹ thuật vận tốc dài ko đổi 89 CPI cyscle per instruction số chu kì của một lệnh 9 CPU central processing unit bộ xử lí trung tâm 36 CRT cathode ray tube công nghệ ống tia âm cực 111 CS chip select chọn chip 30 CU control unit bộ điều khiển 36 DI decode instruction giải mã lệnh 38 DMA direct memory access truy nhập bộ nhớ trực tiếp 39 DMAC direct memory access controller điều khiển bộ nhớ truy cập trực tiếp 39 EEPROM electrically erasable programmable read only memory Là bộ nhớ chủ yếu chỉ đọc (nhưng có thể đc ghi vào bất kỳ thời điểm nào mà ko cần phải xoá sạch nội dung trước đó) 68 EI execute instruction thực hiện lệnh 38 EPROM erasable programmable read only memory là PROM có thể xoá đi và lập trình lại (yêu cầu một công cụ đặc biệt là tia cực tím) Để lập trình lại EPROM, toàn bộ chip trước tiên phải bị xoá hoàn toàn 68 FAT file allocation table bảng quản lí thư mục 83 FI fetch instruction nạp lênh 38

Trang 6

LFU least frequency used chiến lược thay thế vị trí ít được sử dụng nhất 79

MFLOPS million floating point operation per second số lượng phép tính với số thực trong một giây 9MIPS million instruction per second số lượng lệnh được xử lí trong một giây 9

MTMD multi intruction multi data máy tính đa dòng lệnh, đa dòng dữ liệu 8

PROM programmable ROM

1 biến thể của ROM có thể được lập trình bởi người sử dụng với các thiết bị phù hợp Trong khi ROM được cài đặt bằng phần mềm thì PROM có thể cài đặt vào chương trình vào chip Sau khi lập trình, dữ liệu và thông tin

RISC reduced instruction set computer máy tính có tập lệnh rút gọn 57

SIMD single intruction multi data máy tính đơn dòng lệnh , đa dòng dữ liệu 8SISD single intruction single data máy tính đơn dòng lệnh và đơn dòng dữ liệu 7

Trang 7

`HĐH:

PDAs personal digital assistants máy hỗ trợ cá nhân dùng kĩ thuật số 164

RAID Redundant Arrays of Inexpensive Disks

là hình thức ghép nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống ổ đĩa cứng có chức năng gia tăng tốc độ đọc/ghi dữ liệu hoặc nhằm tăng thêm sự

an toàn của dữ liệu chứa trên hệ thống đĩa hoặc kết hợp cả hai yếu tố trên

TCP/IP

transmission control protocol/ internet

Câu 2: kiến trúc máy tính được phân loại như sau:

* máy tính đơn dòng lệnh và đơn dòng dữ liệu( single instruction single data-SISD): tại một thời điểm chỉ

có một lệnh thực hiện trên một dữ liệu

- dạng kiến trúc máy tính tuần tự :

Sơ đồ máy tính đơn dòng lệnh đơn dòng dữ liệu( máy tính tuần tự) với P: processor: bộ xử lí và memory: M

 Máy tính đơn dòng lệnh và đa dòng dữ liệu( single instruction single data- SIMD): tại một thời điểm

sử dụng một phép tính hoặc một lệnh và thao tác đồng thời nhiều dữ liệu

Trang 8

Máy tính vecto, mảng:

 Máy tính đa dòng lệnh và đa dòng dữ liệu( multi instruction multi data- MIMD) máy tính đa dònglệnh và đa dòng dữ liệu: loại máy tính này xử lí nhiều phép toán hoặc nhiều lệnh cùng một lúc trênnhiều bộ dữ liệu khác nhau:

- Cấu trúc đa máy tính:

 Máy tính nơron: loại máy tính này được siwr dụng kiến thức mô phỏng nổn của con người người ta

cs thể xây dựng cho máy tính các chương trình có thể tự học và có tốc độ xử lí rất lớn

 Máy tính lượng tử và máy tính sinh học đang được nghiên cứu

Câu 3: đặc điểm kiến trúc cơ bản của MARIE (a Machine Architecture that is Really Intuitive and Easy

MARIE có những đặc điểm sau đây:

• Nhị phân, bù 2

• Chương trình lưu trữ, chiều dài từ máy cố định

• từ máy (nhưng không phải byte) địa chỉ

• 4K từ máy của bộ nhớ chính (điều này có nghĩa 12 bit cho mỗi địa chỉ)

• 16-bit dữ liệu (những từ máy có 16 bit)

• 16-bit chỉ dẫn, 4 bit cho các mã máy và 12 bit cho địa chỉ

P

PP

P

M

PP

P

Trang 9

• một thanh ghi tích lũy 16 bit (AC)

• một thanh ghi lệnh 16 bit (IR)

• một thanh ghi đệm bộ nhớ 16 bit (MBR)

• một bộ đếm chương trình 12 bit (PC)

• một thanh ghi địa chỉ bộ nhớ 12 bit (MAR)

• Một thanh ghi đầu vào 8-bit

• Một thanh ghi đầu ra 8-bit

Hình 4.8 cho thấy kiến trúc cho Marie

Trước khi tiếp tục, chúng ta cần phải nhấn mạnh một điểm quan trọng về bộ nhớ Trong Chương 8, chúngtôi trình bày một bộ nhớ đơn giản được xây dựng sử dụng mạch lật ( D flip-flops) Chúng tôi nhấn mạnhmột lần nữa rằng mỗi vị trí trong bộ nhớ có một địa chỉ duy nhất (trong hệ nhị phân) và mỗi địa điểm có thểgiữ một giá trị Những khái niệm về địa chỉ so với những gì là thực sự được lưu trữ tại địa chỉ đó có xuhướng gây nhầm lẫn Để tránh nhầm lẫn, chỉ cần hình dung một bưu điện Có hộp bưu điện với "địa chỉ"khác nhau hoặc số Trong thư có thư Để nhận được thư, số lượng các hộp thư phải được biết Điều nàycũng giống như dữ liệu hoặc lệnh cần phải được nạp từ bộ nhớ Các nội dung của bất kỳ địa chỉ bộ nhớ nàocần được xác định địa chỉ của vị trí bộ nhớ đó Chúng ta sẽ thấy rằng có nhiều cách khác nhau để xác địnhđịa chỉ này

Câu 4: Hãy gọi tên và cho biết chức năng của các thanh ghi trong MARIE

Ở MARIE, có 7 bản ghi, như sau:

 AC : thanh ghi tích lũy, nơi giữ các giá trị dữ liệu Đây là 1 bản ghi chung và giữ các dữ liệu mà

CPU cần xử lí Phần lớn các máy tính điện tử ngày nay có nhiều bản ghi chung

 MAR : thanh ghi địa chỉ bộ nhớ , nó chứa các địa chỉ bộ nhớ của dữ liệu đang được tham chiếu.

 MBR : thanh ghi bộ nhớ đệm, nắm giữ các giữ liệu chỉ đọc từ bộ nhớ, hoặc dữ liệu đã sẵn sàng lưu

vào bộ nhớ

Trang 10

 PC : bộ đếm chương trình, nơi giữ các địa chỉ của lệnh tiếp theo được thực hiện trong chương trình.

 IR : Thanh ghi lệnh, nơi giữ tập lệnh tiếp theo được xử lí

 InREG : Thanh ghi nhập, nơi chứa dữ liệu từ thiết bị nhập vào.

 OutREG : Thanh ghi xuất, nơi chứa dữ liệu từ thiết bị xuất ra

MAR, MBR, PC và IR giữ các thông tin riêng biệt và không được sử dụng cho bất cứ điều gì khácngoài mục đích của chúng Lấy ví dụ, chúng ta không thể lưu trữ một giá trị dữ liệu tùy ý từ bộ nhớtrong PC Chúng ta phải sử dụng MBR hoặc AC để lưu trữ giá trị tùy ý này Ngoài ra, có 1 trạng tháithanh ghi hoặc miền bản ghi giữ thông tin cho thấy các điều kiện khác nhau, chắc hạn việc tràn bộnhớ trong ALU

Tuy nhiên, để cho rõ ràng, chúng tôi không bao hàm thanh ghi trong bất kì một con số

MARIE là một máy tính đơn giản với một bộ thanh ghi bị hạn chế Các bộ vi xử lý hiện đại có vô sốcác thanh ghi chung, thường được gọi là ‘ thanh ghi mà người dùng có thể nhìn thấy’, mà thực hiệncác chức năng tương tự như của AC

Câu 5: các đơn vị đo khả năng hoạt động của máy tính:

- Số lượng lệnh được thực xử lí trong một giây( million instruction per second- MIPS) dùng để đo sốlượng lệnh trung bình có thể thực hiện được trong một giây dựa theo tần suất xuất hiện của các lệnhtrong chương trình

Trang 11

Trang( 9)

- Số lượng phép tính với số thực trong 1 giây( MFLOPS= million floating point operatopn persecond): dùng để đo phép tính số học với số thực dấu chấm động trong thời gian một giây thôngthường cho bộ xử lí vecto

- Thông lượng của kênh( throughput): là số lượng các chương trình, các công việc hoặc các yêu cầu

mà bộ xử lí có thể thực hiện được trong một đơn vị thời gian

- Tính hiệu dụng( utilization): là tỉ lệ thời gian mà bộ xử lí nhận yêu cầu đến khi bộ xử lí thực hiệnxong yêu cầu

- Thông lượng của bộ nhớ( memory band width) là thông lượng của các từ( word), tức là số lượng cácbit mà bộ xử lí có thể truy nhập được từ bộ nhớ trong một đơn vị thời gian

- Thời gian truy cập bộ nhớ( access memory time) là khoảng thời gian trung bình mà bộ xử lí có thểtruy nhập được một mục dữ liệu từ bộ nhớ Nó thường được đo bằng nano giây( ns)

- Kích thước của bộ nhớ( memory size) thể hiện số lượng dữ liệu mà bộ nhớ có thể lưu trữ được nóđược đo bằng MB

Câu 6 Trình bày chế độ ngắt (Interrupt) trong hoạt động của máy tính tuần tự Có mấy loại ngắt? ( trang 39)

a Chế độ ngắt trong hoạt động của máy tính tuần tự

Chế độ ngắt là cơ chế tạm dừng một chương trình đang thực hiện một cách đột ngột( không biếttrước thời điểm xảy ra) Khi đó máy tính sẽ phải lưu lại tất cả các trạng thái hiện thời của chươngtrình bị ngắt để thực hiện chương trình ngắt khi thực hiện xong chương trình ngắt thì hệ thốngphải khôi phục lại trạng thái của chương trình trước khi ngắt để tiếp tục làm việc bình thường

Trang 12

 Khi một chương trình đang thực hiện bình thường nó gặp một lệnh nảy sinh ra lỗi ví dụ gặp pháimột phép chia cho ) Lúc đó hệ thống tạm dừng chương trình để đưa ra thông báo

 Khi chương trình đang hoạt động bình thường, nếu CPU nhận được tín hiệu từ các bộ phận khác nhưbàn phím, hoặc chuột thì phải đáp ứng các tín hiệu này

 Có các thiết bị hoạt động theo các chu kì nhất định như xung nhịp đồng hồ sẽ sản sinh ra những tínhiệu ngắt

b Các loại ngắt:

Có các loại ngắt sau:

- Ngắt cứng: do các thiết bị vào ra( như bàn phím, chuột, máy in ) chủ động sinh ra các yêu cầu ngắtkhi nó làm việc

- Ngắt mềm: được sản sinh ra khi thực hiện các chương trình Ví dụ: thông báo phép chia cho 0

- Ngắt che được( markable): khi có tìn hiệu ngắt loại này thì hệ thống có thể đáp ứng hoặc không đápứng yêu cầu ngắt

- Ngắt không che được( unmarkable): loại ngắt bắt buộc hệ thống phải thực hiện khi có yêu cầu ngắt,

Câu 7:Cơ chế truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA) là gì? Nêu nguyên lý hoạt động của chế độ này

( trang 39)

Phương pháp truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA( direct memory access I/O) để tránh nhược điểm củaphương pháp I/O được điều khiển bởi ngắt là mỗi lần truyền một kí tự lại phải ngắt một lần khi đóchính CPU phải thực hiện chương trình con xử lí ngắt dẫn đến tốn thời gian làm việc của CPU,người ta sử dụng phương pháp truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA Trong cơ chế này, dữ liệu sẽ đượctruyền trực tiếp từ bộ nhớ đến các thiết bị ngoại vi và ngược lại quá trình truyền dữ liệu này không

bị điều khiển bởi CPU mà bởi các thiết bị phần cứng gọi là bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếpDMAC( direct memory access controller)

 Nguyên lí hoạt động của chế độ DMA như sau:

- Khi có nhu cầu truyền dữ liệu các thiết bị ngoại vi và bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi sẽ phát tín hiệuyêu cầu tới bộ DMAC

- DMAC phát tín hiệu tới CPU đòi CPU đi vào chế độ DMA

- Bộ xử lí thực hiện nốt chu kì máy, phát tín hiệu chấp nhận cho DMAC và tự tách mình ra khỏi hệthống BUS cho DMAC

- DMAC làm chủ kênh truyền địa chỉ, kênh truyền dư liệu và kênh điều khiển dữ liệu được truyềntrực tiếp giữa bộ nhớ và thiết bị ngoại vi mà không qua CPU điều khiển

- Khi dữ liệu truyền xong DMAC phát tín hiệu cho CPU, trả quyền điều khiển hệ thống BUS choCPU CPU là việc bình thường

Chế độ DMA thường được dùng để truyền dữ liệu giữa các thiết ị có khả năng truy xuất thông tinvới khối lượng lớn và đòi hỏi tốc độ truy xuất cao như các thiết bị đĩa cứng, đĩa mềm và bộ nhớ

Câu 8: Trình bày các khối chức năng chính trong cấu trúc của máy tính tuần tự.

Cấu trúc chung của máy tính gồm các khối chức năng chính sau đây:

 Bộ xử lí trung tâm( central processing unit-CPU) là bộ não của máy tính, gồm các phần chính sauđây:

Trang 13

- Bộ điều khiển:( control unit- CU) phiên dịch các lệnh thành các vi lệnh( micro operation) hoặcchuyển đổi thành các tón hiệu điều khiển các tín hiệu khác trong máy tính, đồng thời đồng bộ vàphối hợp sự hoạt động của tất cả các bộ phận trong máy tính

- Bộ số học và logic( arithmetic- logical unit- ALU) được sử dụng để tính toán các phép toán số họcnhư cộng, trừ, nhân chia được dịch thành số nhị phân, đồng thời thực hiện các phép toán logic

- Ngoài 2 bộ phận trên còn có các thanh ghi( registers) là nơi lưu trữ tạm thời các lệnh, các dữ liệuđang và sẽ thực hiện chúng đóng vai trò trung gian giữa bộ điều khiển và bộ số học- logic với các

bộ phận khác trong máy tính Các thanh ghi này có tốc độ truyền dữ liệu cực lớn

 Bộ nhớ( memory): được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu và các chương trình và các kết quả trung giantrong quá trình thực hiện bộ nhớ có 2 loại chính:

- ROM( read only memory- bộ nhơ chỉ đọc): loại bộ nhơ này chỉ dùng để đọc thông tin ra Nó thườngđược sử dụng để ghi các thông số của máy tính và các chương trình cơ sở để máy tính hoạt độngđược thông tin trong bộ nhớ này không bị mất đi khi mật điện hoặc khi tắt máy Bộ nhớ này thường

có dung lượng nhỏ

- RAM( random access memory- bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, nghĩa là

có thể đọc và ghi vào bất kì vị trí nào trong bộ nhớ Nó thường được dùng để lưu trữ các kết quảtrung gian trong quá trình thực hiện một chương trình và lưu trữ các chương trình khi thực hiện.thông tin trong bộ nhớ se bị xóa sạch khi mất điện hoặc tắt máy Tốc độ của bộ nhớ RAM nhanh hơntốc độ của bộ nhớ ROM Dung lượng của RAM lơn hơn dung lượng của bộ nhớ ROM nhiều lần

 Giao diện vào/ra( I/O interface) cho phép bộ nhớ nhận và truyền thông với các bộ phận bên ngoàinhư ổ đĩa, bàn phím, màn hình…

 Hệ thống kệnh truyền thông( bus): bộ xử lí trung tâm CPU thực hiện kết nối và trao đổi thông tin vớicác bộ phận chức năng khác thông qua hệ thống kênh truyền tin Về mặt vật lí, bus là tập hợp cácđường truyền tín hiệu điện, mỗi đường dây truyền được một bit thông tin tại một thời điểm hệ thốngkênh truyền thông tin của máy tính có 3 loại, mỗi loại truyền một loại thông tin:

- Kênh điều khiển( control bus) được sử dụng để truyền các tín hiệu điều khiển từ bộ xử lí đến các bộnhớ hoặc các giao diện vào ra, đồng thời nó chuyển tín hiệu phản hồi từ các bộ phận về bộ xử lí.Ngoài ra nó còn được dùng để liên kết các bộ phận bên trong của bộ xử lí

- Kênh địa chỉ( address bus) được sử dụng để truyền các địa chỉ từ bộ xử lí đến các thiết bị hoặc vùng

bộ nhở cần truy nhập khi đó, các bộ giải mã so sánh địa chỉ này với địa chỉ của mình Nếu trùng thìcho phép truyền dữ liệu hoặc cho phép điều khiển

- Kênh dữ liệu( data bus): được sử dụng để truyền các địa chỉ từ bộ xử lí đến các thiết bị ngoại vi tớCPU và ngược lại

Câu 9: Nêu các chức năng chính của bộ xử lý trung tâm

Các chức năng chính của bộ xử lí trung tâm( trang 41)

Bộ xử lí trung tâm là trái tim, khối óc của máy tính Nó vừa phân tích thông tin, vừa điều khiển cáchtruyền tin Cấu trúc của một CPU cho biết nó xử lí lệnh và dữ liệu như thế nào:

Các chức năng chính của bộ xử lí trung tâm bao gồm:

- Nạp các lệnh ( fetch instructions): trước khi thực hiện lệnh CPU cần phải nạp các lệnh từ bộ nhớ

- Dịch các lệnh( interpret instructions): sau khi nạp lệnh, CPU cần phải giải mã lệnh để xác định yêucầu thực hiện của lệnh

Trang 14

- Nạp dữ liệu( fetch data): nếu việc thực thi lệnh một lệnh yêu cầu việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ hoặc từmột modum vào/ra( I/O mudule) thì cần phải nạp các dữ liệu này

- Xử lí dữ liệu( process data): thực hiện một vài phép toán số học hoặc phép toán logic trên dữ liệu

- Ghi dữ liệu: ( write data): ghi kết của việc thực thi lệnh vào bộ nhớ hoặc modun vào/ra

Để có thể là được những việc trên, CPU cần phải lưu trữ tạ thời một số dữ liệu việc lưu trữ các lệnh

và dữ liệu tạm thời trong khi một lệnh đang được thực thi nhờ một bộ nhớ trong nhỏ của CPU – đó

là các thanh ghi

Câu 10:Bộ xử lý trung tâm (CPU) có những bộ phận cơ bản nào? Chức năng của từng bộ phận là gì

a Cấu trúc của CPU

Trong đó các số thực hay số nguyên được biểu diễn theo cách sau:

- Biểu diễn dữ liệu trong máy tính:

+ đơn vị thông tin cơ bản nhất trong máy là bit( binary digit)

+ năm 1964 các nhà thiết kế máy tính mainframe IBM syste/360 đưa ra đơn vị biểu diễn địa chỉ bộnhớ của máy tính là 1 byte= 8 bit

+ các từ máy( computer word) có thể bằng 1 hoặc nhiều byte Kích thước của áy có thể là 8 bits, 16bits, 32 bits tùy thuộc vào tổ chức máy tính

- Biểu diễn số nguyên trong máy tính:

+ dạng biểu diễn dấu- độ lơn( sign- magnitude) trong một từ có n bit thì bit trái ngoài cùng biểu diễndấu, còn N-1 bit sẽ biểu diễn độ lớn của số

+ sử dụng só bù 1( 1’s complement representation)

+ sử dụng số bù 2( 2’s- comlement representation) để biểu diễn số â trong hệ nhị phận

+ biểu diễn bằng mã BCD( binary code decimal)

- Biểu diễn sô thực trong máy tính

+ người ta biểu diễn số thực trong máy tính bằng 2 cách: số thực dấu phẩy động và số thực với dấuphẩy tĩnh

+ với số thực dấu phẩy tĩnh thì các phép tính được thực hiện tương tự như các số nguyên

+ để biểu diễn các giá trị cực lớn hoặc cực nhỏ, người ta cũng dùng cách biểu diễn theo dấu phẩyđộng với các số nhị phận dược dạng

S*B^(+-E)*M

Với khuôn dạng:

- Sử dụng bias

+ mục đích: để chuyển bất kì số nguyên nào trong khuôn dạng đã cho đều được biểu diễn dưới dạng

số nguyên không âm

+ giá trị bias là một số nằm gần giữa các giá trị có thể được chọn để biểu diễn số 0

 Thiết bị điều khiển ( CU)

Trang 15

Có chức năng phiên dịch các lệnh thành vi lệnh( micro operator) hoặc chuyển đổi thành các tín hiệuđiều khiển các tín hiệu khác trong máy tính, đồn thơi đồng bộ và phối hợp sự hoạt động của tất cảcác bộ phận trong máy tính

- Có 2 cách thiết kế bộ điều khiển:

+ các bộ điều khiển nối cứng với nhau( hard wired CU): các bộ điều khiển sử dụng các mạch để biểudiễn các trạng thái khác nhau của bộ xử lí( với mỗi tín hiệu đưa vào thì nó sẽ sinh ra một loạt tín hiệđiều khiển tương ứng với trạng thái đó bằng các bộ phận phần cứng) đặc điểm của cách thiết kế này

là tốc độ tính toán rất nhanh vì nó thực hiện bằng phần cứng tuy nhiên nó không linh hoạt vì mỗi khimuốn thêm một lệnh thì người ta phải thiết kế lại bộ điều khiển này Tuy nhiên trong thực tế, phầnlớn người ta đều dùng bộ điều khiển này do tốc độ lớn và phương pháp thiết kế đã được chuẩn hóa.+ các bộ điều khiển vi chương trình( micro programmed CU): đế khắc phục tính không linh hoạt của

bộ điều khiển vi chương trình Với mỗi loại lệnh của bộ xử lí thì nó sẽ được phiên dịch ra thành các

vi lệnh Mỗi vi lệnh này sẽ được thực hiện trong một bộ điều khiển vi chương trình Đặc điểm củacách thiết kế này là tốc độ thực hiện chậm vì nó có quá nhiều công đoạn, tương tự như chương trìnhcon Bộ điều khiển này kinh hoạt hơn vì các lệnh muốn thêm hoặc thay đổi chỉ cần thay đổi trong bộnhớ vi lệnh Tuy nhiên, bộ điều khiển này ít được dùng trong thực tế

 Các thanh ghi:

Các thanh ghi trong CPU có 2 loại:

 Các thanh ghi hữu hình đối với người sử dụng( user- visible registers): các thanh ghi này cho phépcác nhà lập trình bằng ngôn ngữ máy hoặc ngôn ngữ asembly sử dụng chúng một cách tối ưu để hạnchế việc tha chiều bộ nhớ chính:

 Các thanh ghi điều khiển và thanh ghi trạng thái( control and status registers): các thanh ghi nàyđược CU sử dụng để điều khiển hoạt động của CPU và được chương trình của hệ điều hành sử dụng

để điều khiển việc thực thi các chương trình

 Các thanh ghi hữu hình đối với người sử dụng bao gồm:

- Các thanh ghi đa năng( general- purpose registers) chức năng của chúng do người lập trình gán.Trong một tập lệnh, bất kì thanh ghi đa năng nào đều có thể chứa một toán hạng cho các phép toándấu phấy động trong một số trường hợp, các thanh ghi đa năng cũng có thể được dùng để ghi địachỉ( gián tiếp hoặc thay thế)

- Các thanh ghi dữ liệu( data register): chỉ dùng để lưu trữ dữ liệu và không thể tha gia vào việc tínhtoán

- Các thanh ghi địa chỉ( address registers): gần giống như thanh ghi đa năng trong đó có các địa chỉđược phân đoạn

- Các con trỏ đoạn ( segment pointers): lưu trữ địa chỉ cơ sở của đoạn trong một máy tính có các địachỉ được phân đoạn

- Các thanh ghi chỉ số( index registers) được sử dụng cho các địa chỉ được chỉ số hóa và có thể đượcchỉ số hóa một cách tự động

- Con trỏ ngăn xếp( stack pointer): nếu có địa chỉ ngăn xếp hữu hình đối với người sử dụng thì ngănxếp ở trong một bố nhớ và có một thanh ghi riêng trỏ tới đỉnh của ngăn xếp

- Các thanh ghi mã điều kiện( condition codes registers) còn gọi là các thanh ghi cờ( flags): là các bitđược thiết lập bởi phần cứng CPU chứa các thông tin về trạng thái kết quả của các phép toán( âm,dương, bằng không, hoặc bị tràn số)

 Các thành ghi điều khiển và thanh ghi trạng thái:

Trang 16

Có nhiều thanh ghi khác nhau phục vụ cho việc điều khiển hoạt động của CPU Hầu hết các thanhghi này phần lớn các máy tính lớn các máy tính hữu hình đối với người sử dụng các máy tính khácnhau sẽ có các tổ chức thanh ghi khác nhau và dùng các tên gọi khác nhau Sau đây là mô tả ngắngọn một số loại thanh ghi thông dụng:

Bốn thanh ghi chủ yếu để thực thi lệnh là:

- Bộ đếm chương trình( program counter- PC) chứa một địa chỉ lệnh, có chưc năng tuần tự tạo ra địachỉ ô nhớ mà CPU cần truy nhập PC thực hiện vai trò một con trỏ, trỏ tới ô nhớ mà CPU cần truynhập sau mỗi lệnh tuần tự hoặc sau mỗi lệnh rẽ nhánh

- Thanh ghi lệnh ( instruction register- IR) chứa lệnh được nạp gần nhất tại đây, các mã lệnh và cáctoán hạng được phân tích

- Thanh ghi địa chỉ ô nhớ( memory address register- MAR): chứa địa chỉ của một vị trí trong bộ nhớ

- Thanh ghi bộ nhớ đệm( memory buffer register- MBR) chứa dữ liệu được ghi vào bộ nhớ hoặc đượcđọc ra bộ nhơ gần nhất

Câu 11: nguyên lí thực hiện một lệnh trong môt chu kì lệnh của máy tính tuần tự:

( trang 37)

Mỗi lệnh được thực hiện trong một chu kì lệnh ( instruction cycle) Chu kì lệnh là khoảng thời gian từkhi nhận lệnh đến khi thực hiện xong lệnh Các chu kì lệnh không nhất thiết phải dài bằng nhau Mỗichu kì lệnh xảy ra trên nhiều chu kì nhịp đồng hồ của CPU

Mỗi một lệnh được thực hiện theo nhiều giai đoạn, phục thuộc vào loại lệnh Nói chung việc thực hiệnlệnh thường trải qua 5 bước:

1 Nạp lệnh ( fetch instruction): bắt đầu mỗi chu kì lệnh, CPU nạp từ bộ nhớ RAM vào thanh ghi lệnh (instruction register- IR)

2 Giải mã lệnh( decode instruction- DI): bộ điều khiển giải mã lệnh để hiểu được các thao tác cần phảithực hiện

3 Nạp các toán hạng( fetch operand- FO): nếu lệnh yêu cầu các tha số thì máy tính sẽ thực hiện việcnạp các toán hạng cho lệnh

4 Thực hiện lệnh( execute instruction- EI) dựa vào mã lệnh đã được giải mã mà CPU thực hiện cáccông việc được yêu cầu công việc này gồm 1 trong 4 loại sau đây:

- CPU-memory: truyền dữ liệu CPU đến bộ nhớ hoặc ngược lại

- CPU-I/O: truyền dữ liệu từ một thiết bị vào ra I/O tới CPU hoặc ngược lại

- Data processing: CPU xử lí dữ liệu bằng cách thực hiện một vài phép toán số học và logic

- Control: điều khiển thứ tự thực thi lệnh

5 Ghi kết quả( write operand- WO): ghi kết quả thực hiện lệnh trở lại thanh ghi hoặc bộ nhớ

Quá trình thực hiện một chương trình được mô tả( nhiều lệnh )

WOEI

FODI

FI

Trang 17

( vẽ sơ đồ)

Chương trình chỉ dừng khi máy tính tắt, khi gặp lỗi hoặc gặp một lệnh máy tính ngừng hoạt động

Trong CPU có một thanh ghi( register) đặc biệt gọi là bộ đếm chương trình( program counter- PC) được sửdụng để theo dõi thứ tự thực hiện lệnh:

1 Đầu tiên hệ điều hành bắt đầu nạp chương trình từ các thiết bị ngoại vi vào trong bộ nhớ

2 Sau khi chương trình đã nằm trong bộ nhớ thì hệ điều hành sẽ chuyển quyền xử lí chương chươngtrình cho bộ nhớ bằng cách đưa bộ đếm chương trình PC đến lệnh đầu tiên của chương trình muốnthực hiện

3 Bộ xử lí bắt đầu thực hiện lệnh này

4 Sau khi thực hiện xong một lệnh , bộ đếm chương trình sẽ tự động chuyển đến lệnh tiếp theo trongchương trình và lặp lại quá trình trên Cứ như thế, máy tính sẽ thực hiện hết các lệnh của chươngtrình và cuối cùng máy tính sẽ trả lại quyền điều khiển cho hệ điều hành

Câu 13: Trình bày ngắn gọn về các đặc điểm của lệnh máy (các phần tử, dạng lệnh, loại lệnh và số lượng địa chỉ).

a Đặc điểm của lệnh máy:

 Các phần tử trong lệnh máy bao gồm:

- Mã phép toán( operation code): chỉ định phép toán đang thực hiện dưới dạng mã nhị phân được gọi

là mã lệnh( operation code- opcode)

- Địa chỉ toán hạng nguồn( source operand reference): cho biết địa chỉ của một hoặc nhiều toán hạngnguồn( tức là các toán hạng là đầu vào) của các phép toán

- Địa chỉ toán hạng kết quả( result operand reference): cho biết địa chỉ của toán hạng lưu trữ kết quảcủa phép toán

- Địa chỉ của lệnh tiếp theo( next instruction reference)

Trang 18

- Phần 2 là các toán hạng( operands): độ dài toán hạng sẽ quyết định số lượng toán hạng và quy địnhkích thước của phần toán hạng

b Các loại lệnh máy:

- Xử lí dữ liệu( data processing): là các lệnh số học và logic

- Lưu trữ dữ liệu( data storage): là các lệnh bộ nhớ để chuyển dữ liệu giữa bộ nhớ và thanh ghi

- Di chuyển dữ liệu( data movement): có nhiệm vụ chuyển dữ liệu và chương trình vào bộ nhớ vàchuyển kết quả cho người dùng

- Điều khiển( control): các lệnh kiểm tra điều kiện và rẽ nhánh

Load: nạp dữ liệu vào thanh ghi tích lũy

Stor: lấy dữ liệu từ thanh ghi tích lũy đưa vào biểu thức

 Lệnh 2 địa chỉ

- Với lênh 2 địa chỉ và đối với phép toán nhị phân, một địa chỉ có thể phải thực hiện cả 2 nhiệm vụ:vừa là tham chiếu tới toán hạng nguồn( source), vừa là tham chiếu kết quả( đóng vai trò đích-distination)

- Trong các máy tính ngăn xếp, lệnh thường không chứa các toán hạng nào và người ta chỉ sử dụng 2lệnh là push và pop để ghi và đọc dữ liệu từ đỉnh ngăn xếp 2 lệnh này cũng sẽ truy nhập đến bộ nhớ,còn các thao tác khác thì hoàn toàn được thực hiện trên ngăn xếp loại máy tính này không cho phép

sử dụng thanh ghi nên thời thực hiện chương trình lớn

Push x: đưa x vào ngăn xếp

Pop x: lấy giá trị từ ngăn xếp đưa vào x

Add: cộng 2 giá trị từ đỉnh ngăn xếp

Sub: trừ 2 giá trị ở đỉnh ngăn xếp

Mpy: nhân 2 giá trị ở đỉnh ngăn xếp

Div: chia 2 giá trị ở đỉnh ngăn xếp

Câu 14: chức năng chín của bộ nhớ máy tính Phân loại bộ nhớ theo vị trí và theo phương pháp truy cập dữ liệu lấy ví dụ minh họa ( trang 64)

a Chức năng chính của bộ nhớ:

Trang 19

Bộ nhớ là bộ phận của máy tính dùng để lưu trữ dữ liệu, chương trình, các kết quả trung giantrong quá trình thực hiện chương trình

b Tùy theo vị trí của bộ nhớ trong máy tính người ta phân chia thành 2 loại:

 Bộ nhớ trong( internal memory): thường là bộ nhớ chính( main memory) Tuy nhiên, còn có cácdạng bộ nhớ trong khác Đó là bộ nhớ trong cục bộ của CPU, bộ nhở riêng của CU

 Bộ nhớ ngoài( external memory):gồm các thiết bị lưu trữ ngoại vi( ví dụ như đĩa băng)có thể truynhập tới CPU thông qua các thiết bị điều khiển vào/ ra( I/O controllers)

c Theo phương pháp truy nhập đơn vị dữ liệu( the method of accessing units of data) người ta chia

ra làm 4 loại bộ nhớ:

 Truy nhập tuần tự( sequential access): bộ nhớ được tổ chức thành các đơn vị dữ liệu được gọi là cácbản ghi( records) Việc truy nhập được thực hiện theo tuần tự tuyến tính xác định Người ta sử dụngcác thông tin địa chỉ để phân biệt các bản ghi và trợ giúp trong tiến trình truy nhập dữ liệu một đầuđọc/ ghi được sử dụng để chuyển từ vị trí hiện thời của chúng đến vị trí cần đọc hoặc ghi

 Truy nhập trực tiếp ( direct access)

 Truy nhập ngẫu nhiên( random access)

 Kết hợp( associative)

- Ba thông số đo khả năng hoạt động của bộ nhở là:

Thời gian truy nhập( access time)

Thời gian chu kì bộ nhớ( memory cycle time)

Tốc độ truyền ( transfer rate)

Câu 15: lệnh máy thường chứa những phần tử nào: ( trang 52)

 Các phần tử trong lệnh máy bao gồm:

- Mã phép toán( operation code): chỉ định phép toán đang thực hiện dưới dạng mã nhị phân được gọi

là mã lệnh( operation code- opcode)

- Địa chỉ toán hạng nguồn( source operand reference): cho biết địa chỉ của một hoặc nhiều toán hạngnguồn( tức là các toán hạng là đầu vào) của các phép toán

- Địa chỉ toán hạng kết quả( result operand reference): cho biết địa chỉ của toán hạng lưu trữ kết quảcủa phép toán

- Địa chỉ của lệnh tiếp theo( next instruction reference)

- Các toán hạng nguồn và toán hạng kết quả có thể được đặt ở một trong các vùng sau:

Bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ ảo: cũng như với tham chiếu lệnh tiếp theo, phải biết địa chỉ bộ nhớ chínhhoặc bộ nhở ảo chứa các toán hạng

- Thanh ghi CPU: một CPU có thể chứa một hoặc nhiều thanh ghi cho phép tham chiếu bởi các lệnhmáy Nếu CPU có nhiều hơn một thanh ghi thì có thể ẩn tha chiếu tới nó nếu CPU có nhiều hơn mộtthanh ghi thì mỗi thanh ghi được gán một số duy nhất và lệnh phải chứa số của thanh ghi cần thiết

- Các thiết bị vào/ ra: lệnh máy phải chỉ định rõ modum vào/ra và thiết bị vào ra cho phép toán Nếu

sử dụng mối liên quan giữa bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ ảo khác

Câu 16: Trong hai loại Cache L1 và L2 loại nào nhanh hơn? Loại nào có kích thước nhỏ hơn? Vì sao lại nhỏ hơn?

( trang 73)

Có 2 loại cache:

Trang 20

- Cache sơ cấp( hay còn được gọi là cache mức 1 Được thiết lập ngay trong CPU và thường chạycùng với tốc độ xung nhịp của chip

- Cache thứ cấp( hay cache mức 2) thường nằm ngay trên bo mạch chủ và thường chạy với tốc độccủa nó( chậm hơn tốc độ của CPU), nhưng chip petumbo lại đặt cache thứ cấp ngay trên vỏ bọc củachip nên nó hoạt động với tần số nhanh hơn nhiều tốc độ của bo mạch chủ

 Cache L1 nhanh hơn hơn cache L2 do cache L1 chạy cùng với tốc độ xung nhịp chip Do nó nằmcache L1 nằm ngay trong CPU=> nó nhỏ hơn???

Câu 17Hãy giải thích cách tổ chức và hoạt động đọc của bộ nhớ Cache ( trang 73)

Ram hệ thống không thể luôn cung cấp đầy đủ dữ liệu cần thiết cho CPU 1 cách nhanh chóng Do đó, người

ta thường dùng bộ nhớ Cache làm trung gian trong quá trình truyền giữa bộ xử lý và RAM

Sơ đồ: Cache là trung gian giữa CPU và Bộ nhớ chính

Câu 18: thế nào là địa chỉ hóa tức thời? ưu và nhược điểm của phương pháp này:

a Khái niệm( trang 60)( immediate addressing)

 Đây là dạng địa chỉ hóa đơn giản nhất:

- Phần toán hạng là 1 giá trị cụ thế operand =A trong đó A là giá trị của toán hạng được lấy từ bộ nhớ

về một cách tự động đồng thời thực hiện việc nạp lệnh về vì vậy nó lập tức có sẵn để sử dụng

- Chế độ này thường được dùng để khởi tạo các hằng hoặc các giá trị ban đầy

Trang 21

Khi xử lí lệnh, các toán hạng được cung cấp ngay mà không cần thêm phép truy nhập bộ nhớ nên tốc

a Địa chỉ hóa trực tiếp( direct addressing)

Đây là dạng địa chỉ hóa rất đơn giản

 Phần toán hạng trong lệnh chứa địa chỉ của bộ nhớ Địa chỉ bộ nhớ này chỉ ra nơi lưu trữ giá trị thực

sự của toán hạng

 Ưu điểm: khắc phục được hạn chế về khoảng cách giá trị của toán hạng

 Nhược điểm: do kích thước của lệnh nhỏ nên phương pháp này bị hạn chế bởi không gian làm địachỉ cho vùng bộ nhớ Tốc độ thực hiện chậm hơn phương pháp trên vì lệnh này cần thêm một phéptruy nhập bộ nhớ để lấy giá trị

b Địa chỉ hóa gián tiếp( indirect addressing)

 Phần toán hạng chứa địa chỉ của bộ nhớ, địa chỉ của bộ nhớ lại chứa địa chỉ một vùng khác của bộnhớ chứa giá trị của toán hạng

 Lệnh

(A)

Giá trịtoán hạng

Địa chỉ ônhớ

Giá trị toánhạng

Trang 22

 Ưu điểm: tăng phạm vi truy nhập trong bộ nhớ vì độ dài từ máy trong bộ nhớ lớn hơn độ dài củaphần toán hạng trong lệnh Nếu độ dài từ máy là N thì khoảng địa chỉ có thể được truy nhập là 2^N

 Nhược điể: khi thực thi lệnh , phương pháp này đòi hỏi 2 tham chiếu bộ nhớ để nạp toán hạng, một

để lấy địa chỉ của nó và tham chiếu thứ 2 để lấy giá trị của nó do đó tốc độ tính toán chậm

Câu 20: trình bày chức năng chính của modun vào/ra:

Chức năng của modun vào ra :

Modun vào ra nằm toàn bộ bên trong máy tính để điều khiển một hoặc nhiều thiết bị bên ngoài và đểtrao đổi dữ liệu giữa các thiết bị này với bộ nhớ chính và /hoặc với các thanh ghi của CPU Do đó,một modun vào ra phải có một đầu nối bên trong máy tính( với CPU và bộ nhớ chính) và phải có đầunối bên ngoài máy tính( với các thiết bị bên ngoài)

Các chức năng chính của modun vào ra:

 Điều khiển và điều chỉnh thời gian( control and timing)

 Giao tiếp với CPU( CPU communication)

 Giao tiếp với các thiết bị( device communication)

 Làm vật đệm dữ liệu( data bufering)

 Kiểm tra và phát hiện lỗi( error detection)

Trong bất kì một khoảng thời gian nào, CPU có thể giao tiếp với một hoặc nhiều thiết bị bên ngoàiphục thuộc vào nhu cầu của chương trình đối với việc vào/ra mà không thể đoán trước được các tàinguyên bên trong, ví dụ như bộ nhớ chính và bus hệ thống phải chia sẻ hoạt động chứa việc vào/ra

dữ liệu do đó, chức năng của modun vào ra là điều khiển và điều chỉnh thời gian để phối hợp dữ liệuluân chuyển giữa các tìa nguyên bên trong và các thiết bị bên ngoài Ví dụ như, việc điều khiển sựtruyền dữ liệu một thiết bị bên ngoài tới CPU được thực hiện theo các bước sau:

1 CP đòi modun vào/ra để kiểm tra trạng thái của thiết bị đang được gắn với máy tính

2 Thiết bị vào/ra trả lời trạng thái của thiết bị

3 Nếu thiết bị đang ở trạng thái hoạt động và sẵn sàng để truyền dữ liệu từ CPU yêu cầu truyền dữliệu bằng cách gửi một lệnh tới thiết bị vào/ra

4 Thiết bị vào/ ra thu một đơn vị dữ liệu( 8 hoặc 16 bit) từ thiết bị bên ngoài

5 Dữ liệu được truyền từ modun vào/ra tời CPU

Trang 23

Nếu hệ thống sử dụng bus thì mỗi một tương tác giữa CPU và modun vào/ra đều chứa một hoặcnhiều phân chia bus( bus arbitration)

( xem chi tiết trang 92) có ví dụ từng chức năng cụ thể

Câu 21: nêu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của ổ đĩa cứng:

a Cấu tạo:

Các đĩa, động cơ, trục quay, các đầu từ và cơ cấu bộ kích đầu từ được đặt trong một khoangkín được gọi là head disk assembly( HAD) HAD hiếm khi được mở các thành phần khácbên ngoài của trang 82)

b Hoạt động của ổ đĩa cứng:

- Khi hoạt động thì các đĩa sẽ được quay với tốc độ rất lớn và nó sẽ làm nâng các đầu từ lên khỏi mặtđĩa

- Trong quá trình ấy, đầu từ trong hầu hết các ổ đĩa hạ xuống đĩa khi nó không quay

- Trước đây tốc độ quay của đĩa cứng là 3600 rpm( vòng/phút) nhanh gấp 10 lần ổ đĩa mềm hiện naytốc độ của một số đĩa cứng đã tăng lên rất nhiều, một số ổ đĩa có tốc độ quay 5400, 5600, 6400, 7200

và thậm chí 10000 vòng/ phút Tốc độ quay cao kết hợp với cơ cấu định vị đầu từ nhanh, số cung từtrên một rãnh cao tạo nên ổ đĩa cứng nhanh hơn

Câu 22: cấu tạo và nguyên lí hoạt động của ổ đĩa mềm

b Hoạt động của ổ đĩa mềm

 Hầu hết đĩa quay với tốc độ 300 vòng/ phú, trừ ổ đĩa 51/4 inch quay 360 vòng/ phút

 Các đầu từ di chuyển vào/ ra khoảng 1 inch và ghi 80 rãnh

 Các rãnh được ghi trên cả 2 mặt đĩa

 Mỗi hình trụ gồm 2 rãnh ở cả 2 mặt trên và dưới đầu đọc sử dụng cách ghi dữ liệu xóa theo đườngống( tunnel erase), ghi lên một rãnh có độ rộng xác định và sau đó xóa hai cạnh của rãnh đó để tránhnhầm lẫn với các rãnh lân cận độ rộng của rãnh tùy thuộc vào loại ổ đĩa

Câu 23: nêu rõ sự giống và khác nhau về tổ chức logic trên đĩa cứng và đĩa mềm?? chưa làm??

Giống -Đc phân chia thành nhiều cung tròn đồng tâm, mỗi cung tròn đc gọi là 1 rãnh

(track)VD đĩa 1.4MB có 16 rãnh-Mỗi cung tròn đc chia thành nhiều cung từ (sector)-Có bảng FAT: dùng để quản lý các thư mục và tệp; chứa thông tin về tên gọi,thuộc tính, vị trí bắt đầu của tệp hoặc thư mục đồng thời chứa chuỗi liên kết cho phép tìm tới tất cả các sector của tệp

Trang 24

Khác -có 1 bảng phân vùng đĩa

(Partition) chưa ttin về vị trí ban đầu và kết thúc của mỗi ổ đĩa logic

- ko có

-có phương tiện cơ học đọc ghi

và cả đầu từ

- dùng ổ đĩa mềm để đọc và ghi ttin trên đĩa

Câu 24: trình bày nguyên lí cấu tạo và hoạt động của bàn phím:

( trang 105)

a Cấu tạo:

Bàn phím là thiết bị ngoại vi cho phép đưa thông tin vào máy tính dưới dạng mã kí tự bàn phímthực hiện chức năng chuyển thông tin dạng lực ấn và vị trí của bàn phím được nhấn thành mãphím và chuyển cho máy tính

Bàn phím bao gồm 2 bộ phân chính: ma trận chính và mạch điện tử quét phím:

 Ma trận chính gồm các dây hàng và dây cột giao nhau nhưng không tiếp xúc với nhau Các công tắcphím được đặt ở chỗ giao của hàng và cột 2 tiếp điểm của công tắc nằm ở trên hàng và cột tại chỗgiao nhau đó Bình thường phím luôn ở trạng thái nhả Các hàng sẽ được nối vào bộ giải mã hàng.Các cột sẽ được nối vào bộ giải mã hàng và bộ giải mã cột được nối với xung đồng hồ để quét trongmột khoảng thời gian nhất định

Hình vẽ

b Nguyên lí hoạt động

 Nhấn phím=> các tiếp điểm hàng, cột được nối với nhau

 Các bộ giải mã hàng và cột nhận biết được vị trí hàng, cột đang được bấm=> gửi tín hiệu này về bộgiải mã bàn phím để sinh ra mã quét

 Đồng hồ trong bàn phím được điều khiển bằng phần mềm cho phép xác định tần số quét trên hàng

và cột, mỗi khi có xung thì các bộ giải mã mới hoạt động

 Máy tính sẽ sử dụng phần mềm hệ thống( OS hoặc phần mềm ứng dụng do người sử dụng tự viết) để

xử lí mã quét

 Dữ liệu được truyền từng bit một từ bàn phím tới máy tính Một ngắt cứng phát tín hiệu về bộ xử lí

Câu 25: trình bày nguyên lí cấu tạo và hoạt động của chuột máy tính( trang 107)

a Nguyên lí cấu tạo:

Chuột máy tính chuẩn gồm các thành phần sau:

 Vỏ chuột( housing) cho phép cầm trên tay và di chuyển trên một mặt phẳng

 Viên bi lăn( roller ball) để chuyển tín hiệu đến hệ thống

 Các nút bấm( buttons) thường có 2 nút để lựa chọn

 Cáp nối chuột vơi hệ thống

 Một đầu nối giao diện ( interface connector) để gắn chuột với hệ thống

Vỏ chuột được làm bằng nhựa phía trên vỏ, nơi các ngón tay đặt lên là các nút Số nút có thể tùy ýnhưng thường các con chuột của máy tính PC chỉ có hai nút Nếu có thêm các nút bổ sung thì cóthêm phần mềm đặc biệt để điều khiển hoạt động cả chúng Phần dưới của vỏ có một hòn bi cao sunhỏ lăn tròn khi di chuyển con chuột chuyển động của viên bi lăn này này được dịch thành tín hiệu

Trang 25

điện và được truyền vào máy tính qua dây cáp Một số chuột sử dụng bộ cảm quang( optical sensor)đặc biệt để dò sự chuyển động tren khung dưới chuột quang này không được ưa chuộng do chúngchỉ hoạt động khi ta dùng đệm khung luwosi đặc biệt bên dưới dây cáp có thể có độ dài tùy ý nhưngthông thường chỉ dài 1,2m đến 1,8 m

- Năm 1970, kĩ sư Bill enghlish của Xerox PARC đã thay thế bánh xe cổ điển bằng một viên bi nổitiếng

- Chuyển động của viên bi này có thể theo mọi hướng và được 2 bánh xe nhỏ bên trong chuột ghinhận

- Trên bánh xe có các khe hở nhỏ cho phép một tia sáng phát qua tới đầu cảm ứng bên kia, mỗi lầnngắt sẽ báo hiệu chuột di chuyển

- Một thiết bị cảm ứng sẽ thu thập tín hiệu và chuyển thành giá trị tọa độ tương ứng của chuột trênmàn hình

- Kiểu thiết kế này được sử dụng trong suốt thập kỉ 80 và 90

Trang 109

 Cơ chế cảm ứng quang học

- Thành phần cơ học ( bi và bánh xe) được thay thế bằng một thiết bị bắt siêu nhỏ

- Thiết bị này sẽ liên tục” chụp” lại bề mặt mà người dùng di chuyển thông qua phép so sánh giữanhững bức hình này, bộ xử lí trong chuột sẽ tính toán được tọa độ

- Để ảnh chụp tốt, người ta sử dụng một đèn LED đỏ soi sáng bề mặt khi chiếu sáng bề mặt, tia sáng

sẽ bị phản chiếu và hội tụ thông qua một thấu kính trước khi chạm vào bộ cảm ứng nhờ thế, hìnhảnh sẽ rất chi tiết đôi khi, chuột quang học sử dụng đèn LED bị hiểu nhầm là chuột laser do ánhsáng đỏ mà nó phát ra

+ ưu điểm:

Do không có các bộ phận cơ nên hoàn toàn không sợ hỏng hóc do ăn mòn hay bụi bẩn

Bảo trì cũng rất đơn giản( chỉ cần lau mắt đọc là xong)

Độ chi tiết và nhạy cảm của cơ chế cảm ứng quang học cung tốt hơn rất nhiều

+ nhược điểm:

Không thể làm việc trên các bề mặt bóng hoặc trong suốt

Hoạt động không chính xác trên các bề mặt sặc sỡ thì chuột hoạt động không chính xác

Một số loại chuột rẻ tiền có hệ thống xử lí hình ảnh kém sẽ không đủ khả năng tính toán khi ngườidùng di chuyển chuột với tốc độ nhanh

Tốn điện nhiều hơn chuột cơ

 Cơ chế cảm ứng laze

- Cơ chế cảm ứng laser là công nghệ mới nhất và tiên tiến nhất được giới thiệu lần đầu tiên năm 2004dưới sự hợp tác của logitech và agilent technilogies

Trang 26

- MX1000 là đại diện đầu tiên của thế hệ chuột laser xuất hiện trên thị trường chú chuột này sử dụngmột tia laser nhỏ thay vì đèn LED đỏ thông thường

- Công nghệ laser cho phép tia sáng có độ tập tring cao hơn và đặc biệt ổn định Nhờ thế chuột có thểtăng độ chi tiết của hình ảnh “ chụp” tới 20 lần trên lí thuyết

Câu 26: trình bày nguyên lí cấu tạo và nguyên lí hoạt động của màn hình CRT

a Cấu tạo( trang 113)

 Các màn hình CRT là một ống thủy tinh chân không bao gồm các bộ phận:

- Súng phóng tia điện tử: cathode bằng kim loại và được nối với điện áp âm

- ống phóng điện tử

- cuộn lái tia

- màn hình hiển thị: được phủ một lớp có khả năng phát quang và dẫn điện( thông thường là phopho)được nối với điện áp dương và đóng vai trò một anode

b nguyên lí hoạt động

- khi đốt nóng, cathode tạo ra các điện tử tuwjdo

- Dưới tác dụng của điện trường cường độ cao trong ống phóng, điện tử rời khỏi cathode được hội tụthành tia hướng về phía màn hình hiển thị

- Cuộn lái tia có tác dụng lái chùm tia điện tử dịch chuyển theo 2 chiều dọc và ngang màn hình tạonên một điểm phát sáng Cường độ điểm sáng phụ thuộc vào cường độ chùm tia và chất liệu phátsáng

- Khi chùm tia mất đi hoặc chuyển hướng thì điểm sáng vẫn còn lưu sáng một khoảng thời gian ngắnsau đó Thời gian lưu sáng( persisstence) phụ thuộc vào chất liệu phát sáng và cường độ chùm tia

- Đối với màn hình màu, súng bắn theo ba chù tia lên ba điểm có thể phát sáng ra các màu xan lácây( G- green), đỏ( R- red) và xanh da trời( B- blue)

- Cường độ của các tia điện tử bắn vào các điểm sẽ quyết định độ sáng tối của điểm ảnh, đồng thờiquyết định màu sắc của điểm ảnh

- Các chùm tia điện tử được cao áp lái tia theo chiều từ trái sang phải và từ trên xuống quét toàn bộmàn hình

- Vì các điểm ảnh chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn nên để quan sát ảnh cần làm tươi các điểm ảnhtheo một chu kì nhất định theo từng dòng và theo chiều từ trên xuống dưới

- Tần số quét dọc( vertical scan frequency) khoảng 70 HZ tốc độ quét màn hình càng cao thì càng tốtcho mắt của chúng ta

Câu 27: cấu tạo và nguyên lí hoạt động của màn hình tinh thể lỏng:

- Các ô tinh thể lỏng có nhiệm vị thay đổi góc phân cực và kiểm soát lượng ánh sáng đi qua

 Màn hình LCD màu:

- Bổ sung thêm bộ lọc ô tinh thể từng điểm- mỗi ô hiển thị một trong 3 màu:

R,G và B

Trang 27

- Sóng ánh sáng đi qua một ô tinh thể lỏng, mỗi mảng màu có một ô riêng của mình

- Các tinh thể lỏng có các phân tử dạng que( rod- shaped molecule) chảy như chất lỏng chúng chophép ánh sáng đi thẳng qua, nhưng một điện tích làm thay đổi hướng của dòng tinh thể này cũng nhưlàm biến đổi hướng của ánh sáng đi qua chúng

 LCD ma trận thụ động

- Mỗi ô được điều khiển bởi công điện tích của hai transitor, xác định bằng vị trí và cột ô trên mànhình

- Sô tranzito nằm dọc theo các cạnh ngang và dọc của màn hình xác định độ phân giải của LCD

- Khi phản ứng lại với sự dao động của điện tích từ hai transistor tương ứng, ô tinh thể xoắn( twist)sóng ánh sáng Điện tích càng mạnh thì sự xoắc sóng ánh sáng càng nhiều nếu xoắn càng lớn thì sựtương phản càng cao

 LCD ma trận tích cực

- Mỗi ô có transitor chuyên dụng phía sau tấ màn hình để nạp điện cho nó làm xoắn sóng ánh sáng

- Cho hình ảnh sáng hơn màn hình ma trân thụ động vì các ô có thể duy trì điện tích liên tục nănglượng hơn ma trận thụ động

- Với môi transitor chuyên dụng cho từng ô, việc sản xuất màn hình ma trân tích cực phức tạp hơn vàđắt hơn

 Công nghệ plasma khí( gas- plasma technology)

- Là công nghệ thay thế các màn hình LCD

- đó là các màn hình đen và màu da ca được dùng trong một số máy tính sách tay của toshiba

- Một vài hãng sản xuất kết hợp công nghệ plasma khí cho các màn hình của máy tính để bàn và các màn hình màu phẳng cho tivi( high- definition television- HDTV- flat- panel screens)

Câu 28: trình bày nguyên lí hiện văn bản và hiện đồ họa( trang 115)

a Nguyên lí hiện văn bản trên màn hình

 Trong chế độ văn bản, máy tính quản lí theo từng kí tự trên màn hình

 Máy tính sử dụng một bản kí tự ( có kích thước là 8x8 hoặc 9x12…) để hiện dạng kí tự điểm nào cógiá trị 0 thì sẽ tối, nếu có giá trị 1 thì sẽ cho một điểm sáng trên màn hình

 Trong máy tính người ta sẽ lưu trữ bộ phông cho 256 kí tự( ASCII) Bộ phông chuẩn được lưu trữtrong bộ nhớ ROM của máy tính

 Khi máy tính hoạt động, chúng được sao chép ra vùng nhớ RAM có địa chỉ cần thay đổi vùng bộnhớ, khi đó máy tính sẽ tự hiện lên màn hình phông chữ mới

 Trong chế độ văn bản chuẩn, màn hình máy tính được chia thành 80 cột và 25 dòng Tại mỗi vị trí ta

có thể hiện được kí tự trên màn hình

 Mỗi lí tự trên màn hình tương ứng với một mã ASCII

 Để hiện màu sắc kí tự trên màn hình người ta sử dụng 1 byte tương ứng với mỗi kí tự

Trang 28

b Nguyên lí hiện đồ họa

 Màn hình quản lí từng điểm ảnh, mỗi điểm ảnh được sử dụng bởi màu sắc của điểm ảnh đó

 Trong chế độ chuẩn, màn hình được phân chia thành 640x480 điểm mỗi điểm được xác định bới tọa

độ của nó

 Trong chế độ đồ họa

- Đặt màn hình ở các độ phân giải( resolution) khác nhau( 800x600,1024x800…)

- Đặt chế độ màu sắc cho màn hình khác nhau( 2 hoặc 16 màu, 256 howcj 65536 màu màu tươngứng với 1, 4, 8, 16 bit để biểu diễn điểm ảnh)

- Để quản lí các điểm ảnh phải sử dụng một bộ nhớ chứa thông tin màu sắc điểm ảnh

- Các điểm được lưu trong bộ nhớ theo phương pháp liên tiếp nhau hết dòng này sang dòng khác xuấtphát từ tọa độ(0,0) trên màn hình

- Trong chế độ đồ họa, người ta cũng có thể sử dụng hai màn hình để thể hiện hình ảnh

Câu 29: trình bày cách phân loại máy in theo kiểu đạp và không đập( trang 116)

Máy in là một thiết bị đầu ra cho phép in thông tin trên giấy có 2 loại máy in chính: máy in kiểu đạp

và máy in kiểu không đập

 Máy in kiểu đập

- Máy in ma trận điểm: máy in loại này thể hiện hình ảnh hoặc chữ viết bằng cách quét một ma trậnđiểm lên bề mặt băng mực ma trân này được thiết lập bằng các đầy kim in ma trận kim này( đầu in)được điều khiển để di chuyển theo chiều ngang và giấy được cuộn theo chiều dọc để có thể quét tất

cả các mặt giấy trong quá trình in thì các kim trong đầu in điều khiển để cho phép tạo ra điêm hoặckhông tạo ra điểm.trong thực tế có nhiều loại máy in kim khác nhau( gồm 9 kim và 24 kim)

- Máy in dòng: để in từng dòng trên giấy thì từng vị trí ứng với mỗi chữ sẽ in trên giấy có một ru lo đủcác kí tự các kí tự trên mỗi vị trí được sắp xếp tương ứng với các kí tự trên dòng sẽ định in ra và đậpvào băng mực cùng một lúc Loại máy in kiểu này rẻ, tốc độ chậm nhưng có độ bền cao Tuy nhiên,loại này hầu như rất ít được dùng

 Máy in kiểu không đập

- Máy in laze: người ta sử dụng chùm tia laze để chiếu lên trang giấy làm nó sẽ được từ hóa theo điểmmột sau đó trang giấy này sẽ được đi qua lô mực tại các điểm được từ hóa thì mực sẽ hút vào đó đểtọa nên hình ảnh hoặc chữ Sau đó giấy này được đưa qua một hệ thống lô sấy cho mực nóng chảy

và bám chặt trên giấy độ phân giải của máy in laze cũng được xác định bằng thông số DPI( dots perinch)

- Máy in phun: sử dụng các tia mực mảnh để phun lên giấy các tian này có thể có các màu khác nhau

để có thể tạo ra các ảnh màu gồm 4 màu cơ bản: đen, xanh, đỏ, vàng

- Máy in nhiệt: dùng nhiệt độn cao để tạo thành các kí tự trên giấy đặc biệt

- Máy in từ tính: dùng tấm selen nhiễm từ dạng kí tự rồi cho bám mực vào đó và in trên giấy

Hiện nay các máy in laser được dùng phổ biến nhất vì độ bền cao, tốc độ nhanh

Các máy in phun, đặc biệt là các máy phun màu cũng bắt đầu thông dụng

Câu 30: trình bày nguyên tắc hoạt động của máy in laze trang 118)

- Trao đổi thông tin

- Xử lí thông tin

- Định dạng

- Quét mành( rasterizing)

Trang 29

- Quét laser

- Áp mực toner

- Làm chảy mực

Câu 31: trình bày nguyên lí hoạt động của máy in phun( trang 120)

- Sử dụng các vòi phun rất nhỏ để phun mực lỏng trực tiếp lên giấy theo cùng kiểu mẫu chấm mà máylaser sử dụng

- Hai dạng in phun cơ bản:

+ công nghệ in phun nhiệt

- Làm việc với một chuôi kí tự ASCII tối đa là một dòng nên cần rất ít bộ nhở

- Tốc độ làm việc của nó được đo bằng kí thực tên giấy( cps) thay cho cách đo bằng trang/phút nhưcác loạt máy in khác Mọi xử lí phức tạp đều được thực hiện trong máy tính

- Ưu điểm:

+ có thể tạo cho phép in nhiều và tạo ra bản sao qua giấy than

+ bộ đệm nhỏ, chất lượng đồ họa hạn chế, gây tiếng ồn, chất lượng in trung bình và việc nạp giấy đốivới loại giấy tờ tương đối bất tiện

Câu 33: Đa bộ xử lý là gì? Hãy chỉ ra các đặc điểm chính và hoạt động của đa bộ xử lý.

Đa bộ xử lí là: trang 130:

Đa bộ xử lí theo làm tăng hiệu suất và khả năng làm viêc của máy tính

- Đa bộ xử lí ghép chặt là một tập hợp các bộ xử lí chia sẻ nhau thành bộ nhớ chính và sự điều khiển chung của một hệ điều hành tích hợp loại này được gọi là đa bộ xử lí

- Đặc điểm của đa bộ xử lí:

 Chứa hai hoặc nhiều bộ xử lí đa năng( general- purpose processor) tương tự nhau

 Tất cả các bộ xử lí chia sẻ việc truy nhập vào một bộ nhớ chung( global/common memory) và có thể

sử dụng một vài bộ nhớ riêng( local/ private memory)

 Tất cả các bộ xử lí đều chia sẻ việc truy nhập tới các thiết bị vào ra( I/O devies) thông qua một kênhhoặc các kệnh khác nhau nhưng cùng thông tin đến các thiết bị

 Hệ thống được điều khiển bởi một hệ điều hành tích hợp( itegrate operating system) phối hợp các bộphận xử lí và các chương trình thực hiện một công việc, một nhiệm vụ , chia sẻ cùng một file và các mức phần tử dữ liệu( data element levels)

Trang 30

Sơ đồ của đa bộ xử lí:

- Hoạt động của đa bộ xử lí:

Mỗi CPU chứa một bộ điều khiển, một bộ số học logic ALU, các thanh ghi và có thể chứa các cache.Mỗi CPU truy cập tới bộ nhớ chính và các thiết bị vào ra(I/O) thông qua một cơ chế kết nối chung Các bộ xử lí có thể giao tiếp với nhau qua bộ nhớ( các thông báo và thông tin trạng thái nằm vùng dữliệu chung) Các CPU có thể trao đổi trực tiếp với nhau thông qua đường chấm chấm của hình vẽ trên Bộ nhớ thường được tổ chức sao cho có thể có nhiều truy nhập đồng thời tới một vài khối nhớ riêng biệt trong một số cấu hình, mỗi CPU có thể có bộ nhớ chính riêng và các kênh vào ra riêng để

bổ sung cho việc chia sẻ dữ liệu

II các sơ đồ bổ sung:

4.3 XỬ LÝ LỆNH (Instruction Processing):

Chúng ta đã có một ngôn ngữ cơ bản để truyền đạt ý tưởng tới máy tính, bây giờ chúng ta cần phải thảo luận một cách chính xác về việc máy tính đã thực hiện một chương trình cụ thể như thế nào Tất cả các máy tính đều hoạt động theo một chu kỳ cơ bản: nạp lệnh, giải mã lệnh, thực hiện chu kỳ

4.3.1 Nạp lệnh, giải mã lệnh, thực hiện chu kỳ (The Fetch-Decode-Excute Cycle):

Chu kỳ Nạp lệnh-giải mã lệnh-thực hiện lệnh là các bước mà một máy tính phải tuân thủ để chạy một

chương trình Trong đó nạp lệnh là bắt đầu mỗi chu kỳ lệnh, CPU nạp một lệnh từ bộ nhớ chính vào các thanh ghi lệnh , giải mã lệnh (xác định mã lệnh và lấy bất kỳ dữ liệu cần thiết để thực hiện các lệnh), và thựchiện lệnh (thực hiện các hoạt động được chỉ thị bởi lệnh đó) Hoạt động chủ yếu của chu trình là sao chép

dữ liệu từ nơi này sang nơi khác Khi một chương trình được thực hiện lần đầu, địa chỉ của lệnh đầu tiên

Trang 31

phải được ghi trong bộ đếm Các bước trong chu kỳ này, diễn ra theo chu trình cụ thể, được liệt kê dưới đây.( Lưu ý Bước 1 và 2 là giai đoạn nạp lệnh, Bước 3 là giai đoạn giải mã, và Bước 4 là giai đoạn thực hiện)

1 Sao chép nội dung của PC lên Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ - MAR (Memory Address Register): MAR

 PC

2 Đi đến bộ nhớ chính và nạp lệnh được tìm thấy tại địa chỉ ở trên MAR, ghi lệnh đó lên thanh ghi,

tăng PC lên 1 đơn vị (PC lúc này đánh dấu để chuyển sang lệnh tiếp theo của chương trình): IR  M[MAR] và sau đó PC PC+1 (Ghi nhớ rằng: vì MARIE thuộc dạng word-addressable nên PC

tăng 1 đơn vị, việc này dẫn đến kết quả là địa chỉ của từ tiếp theo sẽ được ghi lên PC Nếu MARIE là

1 máy tính loại byte-addressable thì PC cần phải tăng lên 2 đơn vị để đánh dấu địa chỉ của lệnh tiếptheo, vì mỗi lệnh yêu cầu 2 byte Ở các máy tính có kiến trúc dạng byte-addressable với các từ dạng32-bit , PC còn cần phải tăng lên 4 đơn vị)

3 Sao chép 12 bit ngoài cùng bên phải của thanh ghi lệnh (IR) vào MAR, giải mã 4 bit ngoài cùng bên

trái để xác định mã lệnh, MARIR [11-0], và giải mã IR [15-12].

4 Nếu cần thiết, sử dụng địa chỉ trên MAR để đi đến bộ nhớ để lấy dữ liệu, đặt dữ liệu vào MBR Thanh ghi đệm bộ nhớ (và có thể cả trong AC - Thanh ghi tích lũy), sau đó thực hiện lệnh

-MBRM[MAR] và thực hiện lệnh thực tế.

Quy trình trên được minh họa trong Hình 4.11

Trang 32

Figure 1: Hình 4.11 - Chu kỳ Nạp - Giải mã - Thực hiện lệnh

Ghi nhớ rằng các máy tính ngày nay, mặc dù với các bộ lệnh lớn, các dòng lệnh dài và khối lượng thôngtin khổng lồ thì vẫn có thể xử lý hàng triệu các quy trình nạp lệnh-giải mã-thưc hiện, tất cả chỉ trong nháymắt

4.3.2 Ngắt và Vào/Ra (Interrupts and I/O):

Chương 7 đề cập chính đến I/O Tuy nhiên, chúng ta cần phải thảo luận về một về một vài khái niệm cơbản của I/O để có thể hiểu được về toàn bộ quá trình của việc thực thi chương trình

MARIE có hai thanh ghi để chứa đầu vào và đầu ra Thanh ghi đầu vào chứa dữ liệu được chuyển từthiết bị đầu vào tới máy tính, thanh ghi đầu ra chứa thông tin sẵn sàng để được gửi đến một thiết bị đầu ra

bộ đếm thời gian được sử dụng bởi hai thanh ghi này là rất quan trọng Ví dụ, nếu bạn đang nhập đầu vào từbàn phím và gõ rất nhanh, máy tính phải có khả năng đọc mỗi kí tự được đưa vào thanh ghi đầu vào Nếu ký

tự khác được nhập vào thanh ghi khi máy tính chưa kịp xử lý kí hiệu hiện thời, các ký tự hiện tại sẽ bị mất

Trang 33

Có nhiều khả năng, bộ xử lý hoạt động rất nhanh mà đầu vào bàn phím lại rất chậm, bộ xử lý có thể đọccùng một ký tự từ thanh ghi nhiều lần Chúng ta phải tránh cả hai trường hợp này

MARIE giải quyết những vấn đề này bằng cách sử dụng phương pháp I/O được điều khiển bởi ngắt

(Interrupt - driven I/O) (Thông tin chi tiết về các dạng I/O khác nhau sẽ đc đề cập đến trong Chương 7).

Khi CPU thực hiện một lệnh đầu vào hoặc đầu ra, các thiết bị I /O thích hợp sẽ được thông báo CPU sau

đó sẽ tiếp tục các công việc khác cho đến khi thiết bị đã sẵn sàng Tại thời điểm đó, các thiết bị sẽ gửi mộttín hiệu có ngắt đến CPU CPU xử lý ngắt, sau đó tiếp tục với chu kỳ Nạp-giải mã-thực hiện như bìnhthường Quá trình này yêu cầu:

 Một tín hiệu (gián đoạn) từ các thiết bị I/O cho CPU cho biết đầu vào hay đầu ra đã hoàn thành

 Một số phương tiện cho phép CPU có thể bỏ qua chu kỳ nạp-giải mã-thực hiện execute cycle) thông thường để "nhận ra" tín hiệu gián đoạn này

(fetch-decode-Phương pháp hầu hết máy tính sử dụng để xử lý một ngắt là kiểm tra xem ngắt đó có đang chờ ở đầumỗi chu kỳ Nạp-giải mã-thực hiện hay không, nếu có, ngắt được xử lý, sau đó chu kỳ được tiếp tục Nếukhông có ngắt thì chu kì hoạt động như bình thường

Quá trình thực hiện được minh họa trong sơ đồ trong Hình 4

Figure 2: Hình 4.12 - Vòng lệnh kiểm tra ngắt

Thông thường, các thiết bị đầu vào hoặc đầu ra sẽ gửi một ngắt bằng cách sử dụng một thanh ghi đặcbiệt, thanh ghi trạng thái (status register) hoặc thanh ghi mã điều kiện (flag) Một bit đặc biệt được thiết lập

để chỉ ra nếu có ngắt Ví dụ, ngay khi đầu vào được nhập vào từ bàn phím, bit này được thiết lập CPU kiểm

Trang 34

tra bit này ở đầu mỗi chu kỳ máy Nếu có thì CPU sẽ xử lý ngắt, nếu không thì CPU thực hiện chu kì giải mã-thực hiện như bình thường, lệnh trong các chương trình xử lý hiện nay được thực hiện bình thường.Khi CPU tìm thấy các bit ngắt nó thực hiện một thủ tục ngắt được xác định bởi loại ngắt đã xảy ra NgắtI/O không phải là phương thức ngắt duy nhất xảy ra khi một chương trình đang được thực hiện Đã bao giờbạn gõ một tổ hợp phím Ctrl-break hoặc Ctrl-C để ngừng một chương trình? Đây là ví dụ về một cách ngắt.Ngắt ngoài được tạo ra do ngoại cảnh (như đầu vào / đầu ra hay cúp điện), Ngắt trong được tạo ra bởi một

Nạp-số điều kiện ngoại lệ trong chương trình (chẳng hạn như chia cho 0, tràn , hoặc vi phạm bảo vệ) và Ngắtphần mềm được tạo ra bằng cách thực hiện một lệnh trong chương trình (chẳng hạn một chương trình đòihỏi chuyển đổi từ việc chạy trong một cấp, chẳng hạn từ cấp độ sử dụng, đến một cấp độ khác, như cấp độcốt lõi)

Loại ngắt nào cũng có quá trình xử lý như nhau Sau khi CPU chấp nhận một yêu cầu ngắt, địa chỉ củachương trình ngắt được xác định (thường là do phần cứng) và các routine (rất giống như một thủ tục) đượcthực hiện CPU chuyển từ chạy chương trình sang chạy một thủ tục đặc biệt để xử lý ngắt Chu kỳ nạp-giảimã-thực thi được chạy trên các lệnh trong chương trình ngắt cho đến khi đoạn mã được hoàn thành CPUsau đó quay lại chương trình nó đang chạy trước khi có ngắt xảy ra CPU phải quay lại điểm chính xác mà

nó đã chạy trong chương trình ban đầu Do đó, khi CPU chuyển sang các chương trình ngắt, nó phải lưu cácnội dung có trong PC, nội dung của tất cả các thanh ghi khác trong CPU, và các điều kiện trạng thái củachương trình ban đầu Khi các chương trình phục vụ ngắt kết thúc, CPU phục hồi môi trường mà trong đóchương trình ban đầu đã được thực thi, và sau đó bắt đầu nạp, giải mã, và thực hiện các lệnh cho các chươngtrình ban đầu

Trang 35

Trang 36

Ph n 2: h đi u hành: ần 2: hệ điều hành: ệ điều hành: ều hành:

Câu 1:

Chương 3,4: SPOOL: Smultaneous Peripheral Operation On line (tr 332)

B-Virus: Boot Virus(361) DB-Virus: Double B-Virus

BPB: BIOS Parameter Block (362) bảng tham số đĩa FAT: File Allocation Table: bảng định vị tệp (362) F- Virus: File Virus (363) DR0: Debug Register 0 (371)

Câu 2: Hãy nêu khái niệm hệ điều hành theo cách nhìn của các đối tượng làm việc với máy tính ( trang 152)

- Đối với người sử dụng :

 Hệ điều hành là hệ thống các chương trình phục vụ khai thác tài nguyên của hệ thống tính toán

- Đối với người quản lí:

 Hệ điều hành là hệ thống các chương trình phục vụ cho việc quản lí chặt chẽ hệ thống tính toán và tổchức khai thác chúng một cách tối ưu

- Đối với người làm công tác kĩ thuật

 Hệ điều hành là hệ thống các chương trình bao trùm lên một máy vật lí hiện có để tạo ra một máy logic với những tài nguyên và khả năng mới

- Đối với người lập trình

 Hệ điều hành là hệ thống các mô hình hóa mô phỏng các hoạt động của máy tính, của người sử dụng

và của các nhân viên hệ điều hành hoạt động trong chế độ đối thoại, tạo môi trường để quản lí chặt chẽ các tài nguyên của hệ thống tính toán, tổ chức khai thác chúng một cách thuận tiện và tối ưu

Khái niệm hđh

Hệ điều hành là một chương trình hay một hệ chương trình hoạt động giữa người sử dụng (user) và phần cứng của máy tính Mục tiêu của hệ điều hành là cung cấp một môi trường để người sử dụng cóthể thi hành các chương trình Nó làm cho máy tính dể sử dụng hơn, thuận lợi hơn và hiệu quả hơn

Câu 3: Cách phân loại HĐH theo chức năng (tr153)

3 cách:

- HĐH On-line hay Off-line: Khi HĐH chạy người sử dụng có thể can thiệp được hoặc không can thiệp được

- HĐH User – program hay Non-program: HĐH có thể lập trình được hoặc không thể lập trình được

- HĐH Single – user hay Multi – user: HĐH cho một người dùng hoặc cho nhiều người dùng