Tài liệu kiến trúc máy tính

Kiến trúc máy tính Biên tập bởi: Phạm Hữu Tài Kiến trúc máy tính Biên tập bởi: Phạm Hữu Tài Các tác giả: Võ Văn Chín Phiên trực tuyến: http://voer.edu.vn/c/c046e931 MỤC LỤC GIỚI THIỆU TỔNG QUAN GIÁO TRÌNH KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐẠI CƯƠNG 2.1 ĐẠI CƯƠNG 2.2 Phân loại máy tính 2.3 THÀNH QUẢ CỦA MÁY TÍNH 2.4 THÔNG TIN VÀ SỰ MÃ HOÁ THÔNG TIN 2.5 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ 3.1 KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ 3.2 ĐỊNH NGHĨA KIẾN TRÚC MÁY TÍNH 3.3 CÁC KIỂU THI HÀNH MỘT LỆNH 3.4 KIỂU KIẾN TRÚC THANH GHI ĐA DỤNG 3.5 TẬP LỆNH 3.6 CÁC KIỂU ĐỊNH VỊ 3.7 KIỂU CỦA TOÁN HẠNG VÀ CHIỀU DÀI CỦA TOÁN HẠNG 3.8 TÁC VỤ MÀ LỆNH THỰC HIỆN 3.9 KIẾN TRÚC RISC ( Reduced Instruction Set Computer) 3.10 KIỂU ĐỊNH VỊ TRONG CÁC BỘ XỬ LÝ RISC 3.11 NGÔN NGỮ CẤP CAO VÀ NGÔN NGỮ MÁY 3.12 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ 4.1 TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ 4.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN 4.3 DIỄN TIẾN THI HÀNH LỆNH MÃ MÁY 4.4 NGẮT QUÃNG (INTERRUPT) 4.5 KỸ THUẬT ỐNG DẪN (PIPELINE) 4.6 KHÓ KHĂN TRONG KỸ THUẬT ỐNG DẪN 4.7 SIÊU VÔ HƯỚNG (SUPERSCALAR) 4.8 MÁY TÍNH CÓ LỆNH THẬT DÀI VLIW (VERY LONG INSTRUCTION WORD) 4.9 MÁY TÍNH VECTƠ 4.10 MÁY TÍNH SONG SONG 4.11 KIẾN TRÚC IA-64 4.12 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1/137 CÁC CẤP BỘ NHỚ 5.1 CÁC CẤP BỘ NHỚ 5.2 CÁC CẤP BỘ NHỚ 5.3 XÁC SUẤT TRUY CẬP DỮ LIỆU TRONG BỘ NHỚ TRONG 5.4 VẬN HÀNH CỦA CACHE 5.5 HIỆU QUẢ CỦA CACHE 5.6 CACHE DUY NHẤT HAY CACHE RIÊNG LẺ 5.7 CÁC MỨC CACHE 5.8 BỘ NHỚ TRONG 5.9 BỘ NHỚ ẢO 5.10 BẢO VỆ CÁC TIẾN TRÌNH BẰNG CÁCH DÙNG BỘ NHỚ ẢO 5.11 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG NHẬP - XUẤT 6.1 NHẬP - XUẤT 6.2 ĐĨA TỪ 6.3 ĐĨA QUANG 6.4 CÁC LOẠI THẺ NHỚ 6.5 BĂNG TỪ 6.6 BUS NỐI NGOẠI VI VÀO BỘ XỬ LÝ VÀ BỘ NHỚ TRONG 6.7 CÁC CHUẨN VỀ BUS 6.8 GIAO DIỆN GIỮA BỘ XỬ LÝ VỚI CÁC BỘ PHẬN VÀO RA 6.9 MỘT SỐ BIỆN PHÁP AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG VIỆC LƯU TRỮ THÔNG TIN TRONG ĐĨA TỪ 6.10 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Tham gia đóng góp 2/137 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN GIÁO TRÌNH KIẾN TRÚC MÁY TÍNH GIỚI THIỆU TỔNG QUAN GIÁO TRÌNH KIẾN TRÚC MÁY TÍNH MỤC ĐÍCH Giáo trình nhằm trang bị cho người đọc nội dung chủ yếu sau: Lịch sử phát triển máy tính, hệ máy tính cách phân loại máy tính Cách biến đổi hệ thống số, bảng mã thông dụng dùng để biểu diễn ký tự Giới thiệu thành phần hệ thống máy tính, khái niệm kiến trúc máy tính, tập lệnh Các kiểu kiến trúc máy tính: mô tả kiến trúc, kiểu định vị Giới thiệu cấu trúc xử lý trung tâm: tổ chức, chức nguyên lý hoạt động phận bên xử lý Mô tả diễn tiến thi hành lệnh mã máy số kỹ thuật xử lý thông tin: ống dẫn, siêu ống dẫn, siêu vô hướng, máy tính có lệnh thật dài, máy tính véc-tơ, xử lý song song kiến trúc IA-64 Giới thiệu chức nguyên lý hoạt động cấp nhớ máy tính Giới thiệu số thiết bị lưu trữ như: đĩa từ, đĩa quang, thẻ nhớ, băng từ Hệ thống kết nối phận bên máy tính Cách giao tiếp ngoại vi xử lý Phương pháp an toàn liệu thiết bị lưu trữ YÊU CẦU Sau học xong môn học này, người học trang bị kiến thức về: Sinh viên trang bị kiến thức lịch sử phát triển máy tính, hệ máy tính cách phân loại máy tính Nắm vững khái niệm liên quan đến hệ thống số dùng máy tính Thành thạo thao tác biến đổi số hệ thống số Sinh viên có kiến thức thành phần hệ thống máy tính, khái niệm kiến trúc máy tính, tập lệnh Nắm vững kiến thức kiểu kiến trúc máy tính, 3/137 kiểu định vị dùng kiến trúc, loại chiều dài toán hạng, tác vụ mà máy tính thực Phân biệt hai loại kiến trúc: CISC (Complex Instruction Set Computer), RISC (Reduced Instruction Set Computer) Các kiến thức kiến trúc RISC, tổng quát tập lệnh kiến trúc máy tính Sinh viên phải nắm vững cấu trúc xử lý trung tâm diễn tiến thi hành lệnh mã máy, sở để hiểu hoạt động xử lý lệnh kỹ thuật xử lý thông tin máy tính Sinh viên phải hiểu cấp nhớ cách thức vận hành loại nhớ giới thiệu để đánh giá hiệu hoạt động loại nhớ Sinh viên phải nắm vững kiến thức hệ thống kết nối phận bên máy tính, cách giao tiếp ngoại vi xử lý Biết cấu tạo vận hành loại thiết bị lưu trữ phương pháp an toàn liệu đĩa cứng NỘI DUNG Chương I: ĐẠI CƯƠNG Lịch sử phát triển máy tính, thông tin mã hoá thông tin Chương II: KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ Giới thiệu thành phần hệ thống máy tính, kiến trúc máy tính, tập lệnh kiểu định vị Khái niệm kiến trúc RISC CISC, ngôn ngữ cấp cao ngôn ngữ máy Chương III: TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ Giới thiệu cấu trúc xử lý trung tâm: tổ chức, chức nguyên lý hoạt động phận bên xử lý Một số kỹ thuật xử lý thông tin Chương IV: CÁC CẤP BỘ NHỚ Giới thiệu chức nguyên lý hoạt động cấp nhớ máy tính Chương V: NHẬP - XUẤT Thiết bị ngoại vi: thành phần hệ thống liên kết Phương pháp an toàn liệu thiết bị lưu trữ 4/137 KIẾN THỨC TIÊN QUYẾT • KỸ THUẬT SỐ (TH 313) TÀI LIỆU THAM KHẢO Kiến trúc máy tính – Võ Văn Chín, Đại học Cần Thơ, 1997 Computer Architecture: A Quantitative Approach, A Patterson and J Hennesy, Morgan Kaufmann Publishers, 2nd Edition, 1996 Computer Otganization and Architecture: Designing for Performance, Sixth Edtion, William Stallings, Prentice Hall Principles of Computer Architecture, Miles Murdocca and Vincent Heuring (internethttp://iiusaedu.com) Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, Patterson and Hennessy, Second Edition (internet-http://engronline.ee.memphis.edu) PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP Do giáo trình mang tính chất giới thiệu tổng quát nên người đọc cần đọc thêm tài liệu giới thiệu kiến trúc cụ thể xử lý Người đọc cần tìm hiểu thêm hình ảnh ví dụ minh hoạ tài liệu liên quan để thấy sâu vấn đề đặt 5/137 ĐẠI CƯƠNG ĐẠI CƯƠNG ĐẠI CƯƠNG Mục đích: Giới thiệu lịch sử phát triển máy tính, hệ máy tính cách phân loại máy tính Giới thiệu cách biến đổi hệ thống số, bảng mã thông dụng dùng để biểu diễn ký tự Yêu cầu: Sinh viên trang bị kiến thức lịch sử phát triển máy tính, hệ máy tính cách phân loại máy tính Nắm vững khái niệm liên quan đến hệ thống số dùng máy tính Thành thạo thao tác biến đổi số hệ thống số CÁC THẾ HỆ MÁY TÍNH Sự phát triển máy tính mô tả dựa tiến công nghệ chế tạo linh kiện máy tính như: xử lý, nhớ, ngoại vi,…Ta nói máy tính điện tử số trải qua bốn hệ liên tiếp Việc chuyển từ hệ trước sang hệ sau đặc trưng thay đổi công nghệ Thế hệ (1946-1957) Hình 1.1: Máy tính ENIAC ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) máy tính điện tử số Giáo sư Mauchly người học trò Eckert Đại học Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 hoàn thành vào năm 1946 Đây máy tính khổng lồ với thể tích dài 20 mét, cao 2,8 mét rộng vài mét ENIAC bao gồm: 18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, cân nặng 30 tấn, tiêu thụ 140KW Nó có 20 ghi 10 bit (tính toán số thập phân) Có khả thực 5.000 phép toán cộng giây Công việc lập trình tay cách đấu nối đầu cắm điện dùng ngắt điện Giáo sư toán học John Von Neumann đưa ý tưởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies): chương trình lưu nhớ, điều khiển lấy lệnh biến đổi giá trị liệu phần nhớ, làm toán luận lý (ALU: 6/137 Arithmetic And Logic Unit) điều khiển để tính toán liệu nhị phân, điều khiển hoạt động thiết bị vào Đây ý tưởng tảng cho máy tính đại ngày Máy tính gọi máy tính Von Neumann Vào năm đầu thập niên 50, máy tính thương mại đưa thị trường: 48 hệ máy UNIVAC I 19 hệ máy IBM 701 bán Thế hệ thứ hai (1958-1964) Công ty Bell phát minh transistor vào năm 1947 hệ thứ hai máy tính đặc trưng thay đèn điện tử transistor lưỡng cực Tuy nhiên, đến cuối thập niên 50, máy tính thương mại dùng transistor xuất thị trường Kích thước máy tính giảm, rẻ tiền hơn, tiêu tốn lượng Vào thời điểm này, mạch in nhớ xuyến từ dùng Ngôn ngữ cấp cao xuất (như FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm 1960) hệ điều hành kiểu (Batch Processing) dùng Trong hệ điều hành này, chương trình người dùng thứ chạy, xong đến chương trình người dùng thứ hai tiếp tục Thế hệ thứ ba (1965-1971) Thế hệ thứ ba đánh dấu xuất mạch kết (mạch tích hợp - IC: Integrated Circuit) Các mạch kết độ tích hợp mật độ thấp (SSI: Small Scale Integration) chứa vài chục linh kiện kết độ tích hợp mật độ trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện mạch tích hợp Mạch in nhiều lớp xuất hiện, nhớ bán dẫn bắt đầu thay nhớ xuyến từ Máy tính đa chương trình hệ điều hành chia thời gian dùng Thế hệ thứ tư (1972-????) Thế hệ thứ tư đánh dấu IC có mật độ tích hợp cao (LSI: Large Scale Integration) chứa hàng ngàn linh kiện Các IC mật độ tích hợp cao (VLSI: Very Large Scale Integration) chứa 10 ngàn linh kiện mạch Hiện nay, chip VLSI chứa hàng triệu linh kiện Với xuất vi xử lý (microprocessor) chứa phần thực phần điều khiển xử lý, phát triển công nghệ bán dẫn máy vi tính chế tạo khởi đầu cho hệ máy tính cá nhân Các nhớ bán dẫn, nhớ cache, nhớ ảo dùng rộng rãi Các kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý máy tính không ngừng phát triển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng, xử lý song song mức độ cao,… 7/137 Khuynh hướng Việc chuyển từ hệ thứ tư sang hệ thứ chưa rõ ràng Người Nhật tiên phong chương trình nghiên cứu đời hệ thứ máy tính, hệ máy tính thông minh, dựa ngôn ngữ trí tuệ nhân tạo LISP PROLOG, giao diện người - máy thông minh Đến thời điểm này, nghiên cứu cho sản phẩm bước đầu gần (2004) mắt sản phẩm người máy thông minh gần giống với người nhất: ASIMO (Advanced Step Innovative Mobility: Bước chân tiên tiến đổi chuyển động) Với hàng trăm nghìn máy móc điện tử tối tân đặt thể, ASIMO lên/xuống cầu thang cách uyển chuyển, nhận diện người, cử hành động, giọng nói đáp ứng số mệnh lệnh người Thậm chí, bắt chước cử động, gọi tên người cung cấp thông tin sau bạn hỏi, gần gũi thân thiện Hiện có nhiều công ty, viện nghiên cứu Nhật thuê Asimo tiếp khách hướng dẫn khách tham quan như: Viện Bảo tàng Khoa học lượng Đổi quốc gia, hãng IBM Nhật Bản, Công ty điện lực Tokyo Hãng Honda bắt đầu nghiên cứu ASIMO từ năm 1986 dựa vào nguyên lý chuyển động hai chân Cho tới nay, hãng chế tạo 50 robot ASIMO Các tiến liên tục mật độ tích hợp VLSI cho phép thực mạch vi xử lý ngày mạnh (8 bit, 16 bit, 32 bit 64 bit với việc xuất xử lý RISC năm 1986 xử lý siêu vô hướng năm 1990) Chính xử lý giúp thực máy tính song song với từ vài xử lý đến vài ngàn xử lý Điều làm chuyên gia kiến trúc máy tính tiên đoán hệ thứ hệ máy tính xử lý song song Bảng 1.1: Các hệ máy tính 8/137 MỘT SỐ BIỆN PHÁP AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG VIỆC LƯU TRỮ THÔNG TIN TRONG ĐĨA TỪ MỘT SỐ BIỆN PHÁP AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG VIỆC LƯU TRỮ THÔNG TIN TRONG ĐĨA TỪ Người ta thường trọng đến an toàn lưu giữ thông tin đĩa từ an toàn thông tin xử lý Bộ xử lý hư mà không làm tổn hại đến thông tin Ổ đĩa máy tính bị hư gây thiệt hại to lớn Một phương pháp giúp tăng cường độ an toàn thông tin đĩa từ dùng mảng đĩa từ Mảng đĩa từ gọi Hệ thống đĩa dự phòng (RAID - Redundant Array of Independent Disks) Cách lưu trữ dư thông tin làm tăng giá tiền an toàn (ngoại trừ RAID 0) Cơ chế RAID có đặc tính sau: RAID tập hợp ổ đĩa cứng (vật lý) thiết lập theo kỹ thuật mà hệ điều hành “nhìn thấy” ổ đĩa (logic) Với chế đọc/ghi thông tin diễn nhiều đĩa (ghi đan chéo hay soi gương) Trong mảng đĩa có lưu thông tin kiểm tra lỗi liệu; đó, liệu phục hồi có đĩa mảng đĩa bị hư hỏng Tuỳ theo kỹ thuật thiết lập, RAID có mức sau: i) RAID 0: Thực ra, kỹ thuật không nằm số kỹ thuật có chế an toàn liệu Khi mảng thiết lập theo RAID 0, ổ đĩa logic có (mà hệ điều hành nhận biết) có dung dượng tổng dung lượng ổ đĩa thành viên Điều giúp cho người dùng có ổ đĩa logic có dung lượng lớn nhiều so với dung lượng thật ổ đĩa vật lý thời điểm Dữ liệu ghi phân tán tất đĩa mảng Đây khác biệt so với việc ghi liệu đĩa riêng lẻ bình thường thời gian đọc-ghi liệu đĩa tỉ lệ nghịch với số đĩa có tập hợp (số đĩa tập hợp nhiều, thời gian đọc – ghi liệu nhanh) Tính chất RAID thật hữu ích ứng dụng yêu cầu nhiều thâm nhập đĩa với dung lượng lớn, tốc độ cao (đa phương tiện, đồ hoạ,…) Tuy nhiên, nói trên, kỹ thuật chế an toàn liệu, nên có hư hỏng đĩa thành viên mảng dẫn đến việc liệu toàn mảng đĩa Xác suất 123/137 hư hỏng đĩa tỉ lệ thuận với số lượng đĩa thiết lập RAID RIAD thiết lập phần cứng (RAID controller) hay phần mềm (Stripped Applications) ii) RAID (Mirror - Đĩa gương): Phương cách thông thường tránh thông tin ổ đĩa bị hư dùng đĩa gương, tức dùng đĩa Khi thông tin viết vào đĩa, viết vào đĩa gương có thông tin Trong chế này, hai đĩa bị hư đĩa lại dùng bình thường Việc thay đĩa (cung thông số kỹ thuật với đĩa hư hỏng) phục hồi liệu đĩa đơn giản Căn vào liệu đĩa lại, sau khoảng thời gian, liệu tái tạo đĩa (rebuild) RAID thiết lập phần cứng (RAID controller) hay phần mềm (Mirror Applications) với chi phí lớn, hiệu suất sử dụng đĩa không cao (50%) iii) RAID 2: Dùng kỹ thuật truy cập đĩa song song, tất đĩa thành viên RAID đọc có yêu cầu từ ngoại vi Một mã sửa lỗi (ECC) tính toán dựa 124/137 vào liệu ghi đĩa lưu liệu, bit mã hoá lưu đĩa dùng làm đĩa kiểm tra Khi có yêu cầu liệu, tất đĩa truy cập đồng thời Khi phát có lỗi, điều khiển nhận dạng sửa lỗi mà không làm giảm thời gian truy cập đĩa Với thao tác ghi liệu lên đĩa, tất đĩa liệu đĩa sửa lỗi truy cập để tiến hành thao tác ghi Thông thường, RAID dùng mã Hamming để thiết lập chế mã hoá, theo đó, để mã hoá liệu ghi, người ta dùng bit sửa lỗi hai bit phát lỗi RAID thích hợp cho hệ thống yêu cầu giảm thiểu khả xảy nhiều đĩa hư hỏng lúc iii) RAID 3: Dùng kỹ thuật ghi song song, kỹ thuật này, mảng thiết lập với yêu cầu tối thiểu đĩa có thông số kỹ thuật giống nhau, đĩa mảng dùng để lưu thông tin kiểm tra lỗi (parity bit) Như vậy, thiết lập RAID 3, hệ điều hành nhận biết đĩa logic có dung lượng n-1/n (n: số đĩa mảng) Dữ liệu chia nhỏ ghi đồng thời n-1 đĩa bit kiểm tra chẵn lẻ ghi đĩa dùng làm đĩa chứa bit parity – chẵn lẻ đan chéo mức độ bít Bít chẵn lẻ bít mà người ta thêm vào tập hợp bít làm cho số bít có trị số (hoặc 0) chẵn (hay lẻ) Thay có hoàn chỉnh thông tin gốc đĩa, người ta cần có đủ thông tin để phục hồi thông tin trường hợp có hỏng ổ đĩa Khi đĩa mảng bị hư, hệ thống hoạt động bình thường Khi thay đĩa vào mảng, vào liệu đĩa lại, hệ thống tái tạo thông tin Hiệu suất sử dụng đĩa cho cách thiết lập n-1/n RAID thiết lập phần cứng (RAID controller) iv) RAID 4: từ RAID đến RAID dùng kỹ thuật truy cập đĩa mảng độc lập Trong mảng truy cập độc lập, đĩa thành viên truy xuất độc lập, mảng đáp ứng yêu cầu song song ngoại vi Kỹ thuật thích hợp với ứng dụng yêu cầu nhiều ngoại vi ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền liệu 125/137 cao Trong RAID 4, đĩa dùng để chứa bit kiểm tra tính toán từ liệu lưu đĩa liệu Khuyết điểm lớn RAID bị nghẽn cổ chai đĩa kiểm tra có nhiều yêu cầu đồng thời từ ngoại vi v) RAID 5: yêu cầu thiết lập giống RAID 4, liệu ghi khối đĩa thành viên, bit chẵn lẻ tính toán mức độ khối ghi trải lên tất ổ đĩa mảng Tương tự RAID 4, đĩa mảng bị hư hỏng, hệ thống hoạt động bình thường Khi thay đĩa vào mảng, vào liệu đĩa lại, hệ thống tái tạo thông tin Hiệu suất sử dụng đĩa cho cách thiết lập n-1/n RAID thiết lập phần cứng (RAID controller) Cơ chế khắc phục khuyết điểm nêu chế RAID vi) RAID 6: Trong kỹ thuật này, cần có n+2 đĩa mảng Trong đó, n đĩa liệu đĩa riêng biệt để lưu khối kiểm tra Một hai đĩa kiểm tra dùng chế kiểm tra RAID 4&5, đĩa lại kiểm tra độc lập theo giải thuật kiểm tra Qua đó, phục hồi liệu có hai đĩa liệu mảng bị hư hỏng Hiện nay, RAID 0,1,5 dùng nhiều hệ thống Các giải pháp RAID (trừ RAID 6) đảm bảo an toàn liệu có đĩa mảng bị hư hỏng Ngoài ra, hư hỏng liệu phần mềm hay chủ quan người không đề cập chương trình Người dùng cần phải có kiến thức đầy đủ hệ thống để hệ thống thông tin hoạt động hiệu an toàn 126/137 ***** 127/137 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG • • • • Mô tả vận hành ổ đĩa cứng Cách lưu trữ thông tin ổ đĩa cứng Mô tả biện pháp an toàn việc lưu trữ thông tin đĩa cứng Nguyên tắc vận hành đĩa quang Ưu khuyết điểm loại đĩa quang Thông thường có loại bus? Tại phải có chuẩn cho bus vào ra? • Thế chủ nhân bus? Khi bus có nhiều chủ nhân làm để giải tranh chấp bus? • Giải thích việc nới rộng dãi thông cách sử dụng gói tin • Sự khác biệt xử lý vào xử lý trung tâm máy tính 128/137 Tham gia đóng góp Tài liệu: Kiến trúc máy tính Biên tập bởi: Phạm Hữu Tài URL: http://voer.edu.vn/c/c046e931 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN GIÁO TRÌNH KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/a0ac7094 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: ĐẠI CƯƠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/11d51b62 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: Phân loại máy tính Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/8bcf61dd Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: THÀNH QUẢ CỦA MÁY TÍNH Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/b9767afd Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: THÔNG TIN VÀ SỰ MÃ HOÁ THÔNG TIN Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/8decf068 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/1b2a3eb5 129/137 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/d89f9863 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: ĐỊNH NGHĨA KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/f3afa523 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC KIỂU THI HÀNH MỘT LỆNH Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/8b2824d8 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KIỂU KIẾN TRÚC THANH GHI ĐA DỤNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/61fd4770 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: TẬP LỆNH Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/a141d53a Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC KIỂU ĐỊNH VỊ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/64bbdc11 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KIỂU CỦA TOÁN HẠNG VÀ CHIỀU DÀI CỦA TOÁN HẠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/23ae6d37 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ 130/137 Module: TÁC VỤ MÀ LỆNH THỰC HIỆN Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/69bbfbfb Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KIẾN TRÚC RISC ( Reduced Instruction Set Computer) Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/c0a80f9b Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KIỂU ĐỊNH VỊ TRONG CÁC BỘ XỬ LÝ RISC Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/1713ad75 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: NGÔN NGỮ CẤP CAO VÀ NGÔN NGỮ MÁY Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/b1e2a723 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/49484b95 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/fd958cec Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: BỘ ĐIỀU KHIỂN Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/3c43cbcd Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: DIỄN TIẾN THI HÀNH LỆNH MÃ MÁY 131/137 Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/2cb00ba7 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: NGẮT QUÃNG (INTERRUPT) Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/d875ce7d Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KỸ THUẬT ỐNG DẪN (PIPELINE) Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/9919cdbf Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KHÓ KHĂN TRONG KỸ THUẬT ỐNG DẪN Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/42cb18ef Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: SIÊU VÔ HƯỚNG (SUPERSCALAR) Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/aa7c2eeb Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: MÁY TÍNH CÓ LỆNH THẬT DÀI VLIW (VERY LONG INSTRUCTION WORD) Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/b2fa34fb Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: MÁY TÍNH VECTƠ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/190994f2 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: MÁY TÍNH SONG SONG Các tác giả: Võ Văn Chín 132/137 URL: http://www.voer.edu.vn/m/f9cc8323 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: KIẾN TRÚC IA-64 Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/dc7485b2 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/82bde85b Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC CẤP BỘ NHỚ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/ddad0355 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC CẤP BỘ NHỚ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/ce1e37ce Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: XÁC SUẤT TRUY CẬP DỮ LIỆU TRONG BỘ NHỚ TRONG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/ac5d99d6 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: VẬN HÀNH CỦA CACHE Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/4bf27986 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: HIỆU QUẢ CỦA CACHE Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/27b51ac1 133/137 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CACHE DUY NHẤT HAY CACHE RIÊNG LẺ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/57325797 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC MỨC CACHE Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/d5b1edfe Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: BỘ NHỚ TRONG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/6275af5a Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: BỘ NHỚ ẢO Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/58aae42b Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: BẢO VỆ CÁC TIẾN TRÌNH BẰNG CÁCH DÙNG BỘ NHỚ ẢO Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/a7c85c64 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/cd53816f Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: NHẬP - XUẤT Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/44bd6a7a Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ 134/137 Module: ĐĨA TỪ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/7699a805 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: ĐĨA QUANG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/5cccb4f7 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC LOẠI THẺ NHỚ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/c91f17b1 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: BĂNG TỪ Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/ea1361cd Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: BUS NỐI NGOẠI VI VÀO BỘ XỬ LÝ VÀ BỘ NHỚ TRONG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/e019e692 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÁC CHUẨN VỀ BUS Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/f6627c9f Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: GIAO DIỆN GIỮA BỘ XỬ LÝ VỚI CÁC BỘ PHẬN VÀO RA Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/937cfcc9 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: MỘT SỐ BIỆN PHÁP AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG VIỆC LƯU TRỮ THÔNG TIN TRONG ĐĨA TỪ 135/137 Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/7b07ff60 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Các tác giả: Võ Văn Chín URL: http://www.voer.edu.vn/m/d647b924 Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ 136/137 Chương trình Thư viện Học liệu Mở Việt Nam Chương trình Thư viện Học liệu Mở Việt Nam (Vietnam Open Educational Resources – VOER) hỗ trợ Quỹ Việt Nam Mục tiêu chương trình xây dựng kho Tài nguyên giáo dục Mở miễn phí người Việt cho người Việt, có nội dung phong phú Các nội dung đểu tuân thủ Giấy phép Creative Commons Attribution (CC-by) 4.0 nội dung sử dụng, tái sử dụng truy nhập miễn phí trước hết trong môi trường giảng dạy, học tập nghiên cứu sau cho toàn xã hội Với hỗ trợ Quỹ Việt Nam, Thư viện Học liệu Mở Việt Nam (VOER) trở thành cổng thông tin cho sinh viên giảng viên Việt Nam Mỗi ngày có hàng chục nghìn lượt truy cập VOER (www.voer.edu.vn) để nghiên cứu, học tập tải tài liệu giảng dạy Với hàng chục nghìn module kiến thức từ hàng nghìn tác giả khác đóng góp, Thư Viện Học liệu Mở Việt Nam kho tàng tài liệu khổng lồ, nội dung phong phú phục vụ cho tất nhu cầu học tập, nghiên cứu độc giả Nguồn tài liệu mở phong phú có VOER có chia sẻ tự nguyện tác giả nước Quá trình chia sẻ tài liệu VOER trở lên dễ dàng đếm 1, 2, nhờ vào sức mạnh tảng Hanoi Spring Hanoi Spring tảng công nghệ tiên tiến thiết kế cho phép công chúng dễ dàng chia sẻ tài liệu giảng dạy, học tập chủ động phát triển chương trình giảng dạy dựa khái niệm học liệu mở (OCW) tài nguyên giáo dục mở (OER) Khái niệm chia sẻ tri thức có tính cách mạng khởi xướng phát triển tiên phong Đại học MIT Đại học Rice Hoa Kỳ vòng thập kỷ qua Kể từ đó, phong trào Tài nguyên Giáo dục Mở phát triển nhanh chóng, UNESCO hỗ trợ chấp nhận chương trình thức nhiều nước giới 137/137 [...]... hoạt động điển hình của một máy tính 25/137 ĐỊNH NGHĨA KIẾN TRÚC MÁY TÍNH ĐỊNH NGHĨA KIẾN TRÚC MÁY TÍNH • Kiến trúc máy tính bao gồm ba phần: Kiến trúc phần mềm, tổ chức của máy tính và lắp đặt phần cứng • Kiến trúc phần mềm của máy tính chủ yếu là kiến trúc phần mềm của bộ xử lý, bao gồm: tập lệnh, dạng các lệnh và các kiểu định vị • Trong đó, tập lệnh là tập hợp các lệnh mã máy (mã nhị phân) hoàn chỉnh... Set Computer): mô tả kiến trúc, các kiểu định vị Giới thiệu tổng quát tập lệnh của các kiến trúc máy tính Yêu cầu : Sinh viên có kiến thức về các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính, khái niệm về kiến trúc máy tính, tập lệnh Nắm vững các kiến thức về các kiểu kiến trúc máy tính, các kiểu định vị được dùng trong kiến trúc, loại và chiều dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện... chính xác đơn 32 bit 22/137 KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ Mục đích: Giới thiệu các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính, khái niệm về kiến trúc máy tính, tập lệnh Giới thiệu các kiểu kiến trúc máy tính, các kiểu định vị được dùng trong kiến trúc, loại và chiều dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện Kiến trúc RISC (Reduced Instruction...Phân loại máy tính Phân loại máy tính Thông thường máy tính được phân loại theo tính năng kỹ thuật và giá tiền Các siêu máy tính (Super Computer): là các máy tính đắt tiền nhất và tính năng kỹ thuật cao nhất Giá bán một siêu máy tính từ vài triệu USD Các siêu máy tính thường là các máy tính vectơ hay các máy tính dùng kỹ thuật vô hướng và được thiết kế để tính toán khoa học, mô phỏng... (Minicomputer) là loại máy cở trung, giá một máy tính mini có thể từ vài chục USD đến vài trăm ngàn USD Máy vi tính (Microcomputer) là loại máy tính dùng bộ vi xử lý, giá một máy vi tính có thể từ vài trăm USD đến vài ngàn USD 9/137 THÀNH QUẢ CỦA MÁY TÍNH THÀNH QUẢ CỦA MÁY TÍNH Qui luẬt Moore vỀ sỰ phát triỂn cỦa máy tính Hình I-2 cho thấy diễn biến của thành quả tối đa của máy tính Thành quả này tăng... người ta phân chia máy tính thành các thế hệ? Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ nhất? Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ hai? Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ ba? Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ tư? Khuynh hướng phát triển của máy tính điện tử ngày nay là gì? Việc phân loại máy tính dựa vào tiêu chuẩn nào? Khái niệm thông tin trong máy tính được hiểu như... siêu máy tính được thiết kế với kỹ thuật xử lý song song với rất nhiều bộ xử lý (hàng ngàn đến hàng trăm ngàn bộ xử lý trong một siêu máy tính) Các máy tính lớn (Mainframe) là loại máy tính đa dụng Nó có thể dùng cho các ứng dụng quản lý cũng như các tính toán khoa học Dùng kỹ thuật xử lý song song và có hệ thống vào ra mạnh Giá một máy tính lớn có thể từ vài trăm ngàn USD đến hàng triệu USD Máy tính. .. dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện Phân biệt được hai loại kiến trúc: CISC (Complex Instruction Set Computer), RISC (Reduced Instruction Set Computer) Các kiến thức cơ bản về kiến trúc RISC, tổng quát tập lệnh của các kiến trúc máy tính THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY TÍNH Thành phần cơ bản của một bộ máy tính gồm: bộ xử lý trung tâm (CPU: 23/137 Central Processing Unit), bộ nhớ trong,... trưởng các máy vi tính là 35% mỗi năm, còn đối với các loại máy khác, độ tăng trưởng là 20% mỗi năm Điều này cho thấy tính năng các máy vi tính đã vượt qua các loại máy tính khác vào đầu thập niên 90 Máy tính dùng thật nhiều bộ xử lý song song rất thích hợp khi phải làm tính thật nhiều Sự tăng trưởng theo hàm số mũ của công nghệ chế tạo transistor MOS là nguồn gốc của thành quả các máy tính Hình I.4... một vài nhà sản xuất máy tính và 3 kiểu cơ bản của vị trí các toán hạng đối với những lệnh tính toán trong ALU là: ở ngăn xếp, trên thanh ghi tích luỹ, và trên các thanh ghi đa dụng Những kiến trúc phần mềm này được gọi là kiến trúc ngăn xếp, kiến trúc thanh ghi tích luỹ và kiến trúc thanh ghi đa dụng Bảng II.1 : Ví dụ về cách chọn lựa vị trí các toán hạng Một vài nhà sản xuất máy tính tuân thủ chặt