Bài giảng lắp ráp cài đặt máy tính 1 bài 2 kiến trúc máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC LẮP RÁP CÀI ĐẶT MÁY TÍNH Bài 2: KiẾN TRÚC MÁY TÍNH http://www.csc.hcmuns.edu.vn Địa chỉ: 227 Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • • • • • Kiến trúc máy tính Hệ thống Bus Bộ nhớ Các phương pháp vào/ra liệu Các thiết bị ngoại vi Phòng chuyên môn http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Những thành phần máy tính − Chức máy tính • • • • Xử lý liệu Lưu trữ liệu Di chuyển liệu Điều khiển Phòng chuyên môn http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Những thành phần máy tính − Những thành phần máy tính Phòng chuyên môn http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Những thành phần máy tính − Những thành phần máy tính • Đơn vị xử lý trung tâm (CPU): gồm hai phần chính: đơn vị điều khiển CU (Control Unit) đơn vị số học-logic ALU (Arithmetic-Logic Unit) • • Bộ nhớ: Chức nhớ lưu trữ thông tin • Thiết bị đầu ra: Thiết bị đầu hiển thị thông tin đưa từ máy tính, dạng người sử dụng hiểu Thiết bị đầu vào: Thiết bị đầu vào thực chức nhập thông tin cho máy tính Phòng chuyên môn http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Kiến trúc máy tính đơn giản − Kiến trúc • • • • Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) • Thanh ghi địa nhớ MAR (Memory Address Register) • • Thanh ghi MBR (Memory Buffer Register) • • • Thanh ghi lệnh IR (Intruction Register) Đơn vị điều khiển CU (Control Unit) Bộ đếm chương trình PC (Program Counter) Đơn vị số học – logic ALU (Arithmetic – Logc Unit) Thanh chứa ACC (Accumulator) Kiến trúc nguyên tắc hoạt động máy tính đơn giản loại bit Thanh ghi tạm TMP (Temporary) Thanh ghi cờ FLAGS Phòng chuyên môn http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Kiến trúc máy tính đơn giản − Bộ nhớ • Bộ nhớ tập hợp ô nhớ theo trật tự định, ô nhớ có địa Chức nhớ chứa thông tin • Thao tác đọc nhớ:    Phòng chuyên môn CU đưa địa ô nhớ cần đọc qua MAR BUS địa CU đưa tín hiệu điều khiển đọc RD Nội dung ô nhớ đọc từ nhớ vào MBR đơn vị xử lý trung tâm http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Kiến trúc máy tính đơn giản − Bộ nhớ • Thao tác ghi ô nhớ:    Phòng chuyên môn CU đưa địa ô nhớ cần ghi qua MAR BUS địa CU đưa liệu qua MBR BUS liệu CU đưa tín hiệu điều khiển ghi WR, liệu từ đơn vị xử lý trung tâm ghi vào nhớ http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Kiến trúc máy tính đơn giản − Hoạt động máy tính đơn giản • Chức máy tính thực chương trình Chương trình tập hợp lệnh chứa nhớ Đơn vị xử lý trung tâm CPU thực chương trình cách thực thi lệnh chương trình • CPU nạp lệnh từ nhớ thực thi lệnh Việc thực chương trình thực chất lập lại trình nạp lệnh thực thi lệnh • Mỗi lệnh thực chu kỳ lệnh Mỗi chu kỳ lệnh xảy nhiều chu kỳ nhịp đồng hồ CPU Mỗi lệnh thực theo nhiều giai đoạn, phụ thuộc loại lệnh • Việc thực lệnh thường trải qua năm giai đoạn: nhận lệnh, giải mã lệnh, tạo địa toán hạng, nhập toán hạng, thực thi lệnh Phòng chuyên môn http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc máy tính • Kiến trúc máy tính đơn giản − Tập lệnh máy tính đơn giản: • Các lệnh thường phân theo nhóm như: nhóm chuyển liệu, nhóm lệnh số học/logic, nhóm lệnh điều khiển rẽ nhánh, nhóm lệnh thao tác bit, nhóm lệnh vào/ra liệu v.v Lệnh biểu diễn dạng mã nhị phân Để thuận lợi cho việc lập trình, người ta thường mô tả lệnh dạng mã ngữ, ví dụ: Phòng chuyên môn 10 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Màn hình − Bộ điều khiển hình CRTC Phòng chuyên môn 42 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Nguyên lý lưu trữ thông tin đĩa từ Phòng chuyên môn 43 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Thiết bị đĩa mềm • • Ổ đĩa mềm Thiết bị giao diện đĩa mềm FDC (Floppy Disk Controller) Phòng chuyên môn 44 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Thiết bị đĩa cứng giao diện IDE • Ổ đĩa cứng Phòng chuyên môn 45 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Thiết bị đĩa cứng giao diện IDE • Giao diện IDE  Phòng chuyên môn Giao diện IDE (Intergrated Drive Electronic – mạch điện tử tích hợp thiết bị) giao diện dùng để kết nối thiết bị đĩa cứng với BUS hệ thống máy tính IDE thuật ngữ dùng để mô tả việc mạch điện tử điều khiển giao diện HDC gắn với ổ đĩa HDD thiết bị đĩa cứng 46 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Tổ chức lưu trữ thông tin mức vật lý Phòng chuyên môn 47 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Tổ chức lưu trữ thông tin mức luận lý Phòng chuyên môn 48 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Tổ chức lưu trữ thông tin mức luận lý • Bảng FAT (File Allocation Table) Phòng chuyên môn 49 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Tổ chức lưu trữ thông tin mức luận lý • Thư mục gốc (Root Directory)  Phòng chuyên môn Lối vào thư mục có cấu trúc sau 50 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Tổ chức lưu trữ thông tin mức luận lý • • Vùng chứa tập tin thư mục Mối quan hệ thư mục, bảng FAT cluster Phòng chuyên môn 51 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Bảng phân khu (partition table) • Cấu trúc cung khởi động Phòng chuyên môn 52 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Bảng phân khu (partition table) • Cấu trúc bảng phân khu Phòng chuyên môn 53 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị đĩa từ − Bảng phân khu (partition table) • Cấu trúc “lối vào” (entry) phân khu Phòng chuyên môn 54 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các thiết bị ngoại vi • Thiết bị lưu trữ quang học − Các loại thiết bị lưu trữ quang học • • • CD DVD … Phòng chuyên môn 55 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC KẾT THÚC http://www.csc.hcmuns.edu.vn 56 Địa chỉ: 227 Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, TP HCM [...]... HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Kiến trúc cơ bản của máy tính • Kiến trúc một máy tính đơn giản − Quá trình thực hiện lệnh: • Quá trình thực hiện lệnh ADD xxx diễn ra theo các giai đoạn sau:      Nhập lệnh Giải mã lệnh Tạo địa chỉ toán hạng Nhập toán hạng Thực hiện phép cộng Kết quả (ACC) ≡ 11 00 Đơn vị xử lý trung tâm tiếp tục thực hiện lệnh tiếp theo với (PC) 10 00 Phòng chuyên môn 11 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn... thống BUS − BUS là đường truyền thông tin trong máy tính Là tập hợp các đường dây truyền tín hiệu điện Các thiết bị được kết nối lên BUS, tín hiệu được phát ra bởi một thiết bị có thể được nhận bởi các thiết bị khác đang được kết nối (về mặt điện) lên BUS − Hệ thống BUS của máy vi tính gồm 3 loại BUS, mỗi loại BUS truyền một loại thông tin Phòng chuyên môn 12 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC... hiệu điều khiển do CPU hoặc các thiết bị phát ra để điều khiển các quá trình trao đổi dữ liệu trong máy tính • BUS điều khiển là loại BUS hai chiều Phòng chuyên môn 15 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Bus và các vấn đề truyền thông tin trong máy tính • 3 loại hệ thống bus: − Bus data • • Di chuyển dữ liệu giữa các module hệ thống • Tại mỗi thời... Mỗi một chu kỳ BUS kéo dài trên nhiều chu kỳ nhịp đồng hồ máy tính Phòng chuyên môn 19 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Bộ nhớ • Các đặc trưng của hệ thống bộ nhớ − − − − − − − Vị trí Dung lượng Đơn vị truyền Phương thức truy cập Kiểu vật lý Đặc tính vật lý Cách tổ chức Phòng chuyên môn 20 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ... Phòng chuyên môn 13 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Hệ thống Bus • 3 loại hệ thống bus: − Bus địa chỉ • Được dùng để truyền địa chỉ của ô nhớ hoặc thiết bị mà CPU lựa chọn và muốn truy cập • BUS địa chỉ là loại BUS một chiều • Độ rộng của BUS địa chỉ xác định kích thước vật lý tối đa có thể của bộ nhớ trong máy tính Phòng chuyên môn 14 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn... chuyên môn 21 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Bộ nhớ • Bộ nhớ chính bán dẫn − − − Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) • • DRAM SRAM Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) • • • • ROM Bộ nhớ chỉ đọc khả trình (PROM) Bộ nhớ chỉ đọc khả trình có thể xóa được (EPROM) Bộ nhớ chỉ đọc khả trình có thể xóa được về mặt điện tử (EEPROM) Bộ nhớ flash Phòng chuyên môn 22 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn... một số tính chất sau: • Chúng thể hiện hai trạng thái ổn định (hay bán ổn định) biểu thị hai giá trị 1 và 0 • Chúng có khả năng cho phép ghi (ít nhất một lần) để thiết lập trạng thái • Chúng có khả năng cho phép đọc để lấy trạng thái Phòng chuyên môn 23 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Bộ nhớ • Tổ chức − Ghi và đọc một ô nhớ Phòng chuyên môn 24 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn... đó sẽ được cung cấp ngay cho CPU Phòng chuyên môn 25 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Bộ nhớ • Bộ nhớ cache − Tổ chức bộ nhớ cache Phòng chuyên môn 26 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Bộ nhớ • Bộ nhớ cache − Cấu trúc bộ nhớ cache Phòng chuyên môn 27 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA... chuyên môn 28 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các phương pháp vào ra dữ liệu • Cấu trúc phần cứng của các hệ thống vào ra dữ liệu Phòng chuyên môn 29 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Các phương pháp vào ra dữ liệu • Các phương pháp xuất nhập dữ liệu − Có 4 phương pháp, nằm trong 2 nhóm Phòng... thống BUS Phòng chuyên môn 17 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM TRUNG TÂM TIN HỌC Hệ thống Bus • Thiết bị 3 trạng thái − Bảng mô tả chức năng của thiết bị ba trạng thái − Các đối tượng có địa chỉ không phù hợp thì tín hiệu Enable sẽ là 1 , thiết bị ba trạng thái có trạng thái trở kháng cao, nên không kết nối được lên BUS Phòng chuyên môn 18 http://pcm.csc.hcmuns.edu.vn