Bài giảng cấu trúc máy tính chương 2 ths nguyễn khắc quốc

CẤU TRÚC MÁY TÍNH Th.S Nguyễn Khắc Quốc IT-Deparment Chương Cấu trúc máy tính 12/07/2014 Máy tính gì? Mơ hình cấu trúc máy tính Central processing unit Computer memory Computer bus Peripheral devices Software Chương Cấu trúc máy tính / 26 2.1 Máy tính gì?  Xử lý liệu để có thơng tin mong muốn Nhận liệu vào  Xử lý liệu theo chương trình lập sẵn  Đưa thơng tin   Máy tính tạo nên Phần cứng (hardware): thiết bị vật lý máy tính  Phần mềm (software): chương trình lập sẵn    Trải qua hệ Các loại máy tính Máy tính cá nhân (PC - Personal Computer)  Máy chủ chuyên dụng (server)  Máy tính lớn: mainframe, supercomputer  Các hệ vi điều khiển (microcontroller)  12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 Đây máy vi tính 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 2.2 Mơ hình cấu trúc máy tính 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 2.3 Central Processing Unit (CPU)  Chức    Nguyên tắc     Điều khiển MT hoạt động theo chương trình Xử lý liệu Nhận lệnh từ chương trình nằm nhớ Giải mã lệnh Thực lệnh Bao gồm    CU – Control Unit ALU – Arithmetic and Logic Unit Bus Interface Unit - Bus nội 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 Khối điều khiển (CU - Control Unit)  Điều khiển hoạt động CPU thành phần khác:  Đọc lệnh từ chương trình nhớ (instruction fetch)  Giải mã lệnh (instruction decode)  Thực thi lệnh giải mã cách (instruction excution) 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 Khối tính tốn (ALU - Arithmetic Logic Unit)  Thực phép toán số học logic  Các phép toán số học: +,-,*,/  Các phép toán logic: NOT, AND, OR,…  Các phép so sánh …  Dữ liệu  Số nguyên (integer)  Số dấu phảy tĩnh (fixed point number)  Số dấu phảy động (floating point number) 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 Tập ghi (Registers)  Lưu trữ tốn hạng, kết thơng số khác q trình tính tốn CPU  Bao gồm:  Con trỏ chương trình (PC - Program Counter)  Các ghi đa chức  Thanh ghi số (index register)  Thanh ghi cờ (flag register) 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính / 26 Một vài vi xử lý  Intel processor  AMD processor Đây vi xử lý (microprocessor) chứa CPU thành phần khác 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 10 / 26 Một vài nhớ RAM 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 13 / 26 Bộ nhớ đệm (cache) Đặt CPU nhớ  Tốc độ cao  Dung lượng nhỏ  Mục đích: Tăng tốc độ trao đổi thông tin CPU RAM  Được chia thành nhiều mức   Cache L1 (Level 1)  Cache L2  Càng gần CPU tốc độ cao  Ví dụ: CPU Intel Petium III 256KB Cache 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 14 / 26 2.5 Computer bus    Tập hợp đường dây kết nối thành phần máy tính lại với Độ rộng bus: số lượng dây có khả vận chuyển thông tin đồng thời (dùng cho bus địa liệu) Bao gồm Bus địa (address bus): Vận chuyển địa từ CPU đến mô-đun nhớ (bộ nhớ tạo nhiều mô-đun)  Bus liệu (data bus) vận chuyển:     12/07/2014 Lệnh từ nhớ tới CPU Dữ liệu thành phần Bus điều khiển (control bus): vận chuyển tín hiệu điều khiển (đọc, ghi, ngắt,…) Chương Cấu trúc máy tính 15 / 26 Hình ảnh bên máy tính 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 16 / 26 2.6 Thiết bị ngoại vi  Thiết bị ngoại vi (peripheral devices) hay thiết bị vào/ra (I/O - Input/Output devices), có chức năng:  Trao đổi thơng tin máy tính giới bên ngồi    Vào: Nhập chương trình, liệu Ra: Xuất thông tin, kết Hệ thống vào/ra bao gồm Thiết bị ngoại vi  Ghép nối vào/ra (các cổng vào/ra,…)   Ví dụ Thiết bị vào: bàn phím  Thiết bị ra: hình  12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 17 / 26 2.6.1 Thiết bị vào sở    Là thiết bị vào tối cần thiết Phục vụ nhu cầu vào Bao gồm Bàn phím (keyboard): Thiết bị nhập liệu thơng qua gõ phím  Chuột (mouse): Thiết bị nhập liệu thơng qua việc di chuyển trực quan  Màn hình (monitor) : Thiết bị hiển thị thông tin/dữ liệu     12/07/2014 Loại hình: CRT, LCD Độ phân giải: kích thước (số điểm) hiển thị (800x600,…) Card hình (display adapter) thiết bị kết nối hình hệ thống Chương Cấu trúc máy tính 18 / 26 2.6.2 Bộ nhớ (external memory)  Lưu trữ tài nguyên Chương trình: hệ điều hành, chương trình ứng dụng,…  Dữ liệu: văn bản, âm thanh, hình ảnh,…    Được kết nối với máy tính dạng thiết bị vào Các loại nhớ Băng từ (magnetic tape)  Đĩa từ (magnetic disk): đĩa mềm, đĩa cứng  Đĩa quang (optical disk): CD, DVD  Electronic disk: USB flash memory …  12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 19 / 26 Một vài thiết bị nhớ Dung lượng  Đĩa mềm ½ inch: 1.44 MB  Đĩa cứng: 10 - 80GB  Đĩa CDROM: 200 700MB  Đĩa DVD: 2GB – 15GB 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 20 / 26 Tổng kết nhớ máy tính Cache Main memory (RAM+ROM) Tốc độ tăng dần Electronic disk Dung lượng tăng dần Magnetic Disk Optical Disk Magnetic Tape 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 21 / 26 2.6.3 Một số thiết bị ngoại vi khác    Máy in (printer): Xuất thông tin, liệu giấy Máy quét ảnh (scaner): Nhập liệu cách quét hình ảnh Thiết bị quay số (điện thoại):   Modem (Modulation-Demodulation) Các thiết bị mạng: Network Inteface Card (NIC)  Wireless Adapter      Bút điện tử (light pen) Máy ảnh số, quay phim số (digital camera) Optical Charater Reader (OCR): Nhận dạng chữ Barcode Reader: Đọc mã vạch 12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 22 / 26 Một số hình ảnh Barcode Reader Scaner Printer Modem Camera 12/07/2014 Light pen Chương Cấu trúc máy tính NIC 23 / 26 2.7 Phần mềm máy tính  Máy tính tạo nên bởi: Phần cứng  Phần mềm   Phần cứng Phần xác máy tính  Các linh kiện điện tử: vi mạch,…  Các thiết bị vật lý: vỏ máy,…   Phần mềm: Là chương trình người lập sẵn  Điều khiển, khai thác tài nguyên phần cứng phục vụ nhu cầu (tính tốn) người  Là phần hồn máy tính  12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 24 / 26 So sánh phần cứng phần mềm        PHẦN CỨNG Vật “cứng” Vật liệu: kim loại, polyme… Vật chất Hữu hình Sản xuất cơng nghiệp máy móc Định lượng Chịu hỏng hóc, hao mòn theo thời gian 12/07/2014        PHẦN MỀM Vật “mềm” Kỹ thuật sử dụng Trừu tượng Vơ hình Sản xuất người (lập trình) Định tính Khơng hao mịn Chương Cấu trúc máy tính 25 / 26 Chi phí cho phần cứng phần mềm % 100 80 - 60 - 40 20 - Phần mềm - 0+ 1955 12/07/2014 Phần cứng + 1970 + 1985 Chương Cấu trúc máy tính + 2000 26 / 26 Phân loại phần mềm  Phần mềm sụn (firmware) Các dịch vụ máy tính  Được cài đặt sẵn nhớ ROM   Phần mềm hệ thống (system application)   Hệ điều hành (operating system) Phần mềm tầng trung gian (middleware) Các công cụ phát triển phần mềm  Hệ quản trị sở liệu,…   Phần mềm ứng dụng (application software) Các ứng dụng nghiệp vụ (kế tốn, tài chính,…)  Chương trình soạn thảo văn bản,…  12/07/2014 Chương Cấu trúc máy tính 27 / 26 ... (microcontroller)  12/ 07 /20 14 Chương Cấu trúc máy tính / 26 Đây máy vi tính 12/ 07 /20 14 Chương Cấu trúc máy tính / 26 2. 2 Mô hình cấu trúc máy tính 12/ 07 /20 14 Chương Cấu trúc máy tính / 26 2. 3 Central.. .Chương Cấu trúc máy tính 12/ 07 /20 14 Máy tính gì? Mô hình cấu trúc máy tính Central processing unit Computer memory Computer bus Peripheral devices Software Chương Cấu trúc máy tính / 26 2. 1 Máy. ..  12/ 07 /20 14 CPU đọc nhớ Chứa chương trình, liệu máy tính CPU đọc ghi nhớ Chứa liệu, chương trình nạp, thực Chương Cấu trúc máy tính 12 / 26 Một vài nhớ RAM 12/ 07 /20 14 Chương Cấu trúc máy tính