KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

H C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG KI N TRÚC MÁY TÍNH (Dùng cho sinh viên h đào t o đ i h c t xa) L u hành n i b HÀ N I - 2008 H C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG KI N TRÚC MÁY TÍNH Biên so n : TS LÊ H U L P Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH L I NÓI U KI N TRÚC MÁY TÍNH môn h c n m ch ngành Công ngh thông tin ngành ng trình đào t o đ i h c i n t Vi n thông c a H c vi n công ngh B u Vi n thông M c tiêu c a môn h c là: kh o sát c u trúc ch c n ng c a máy tính Môn h c giúp sinh viên hi u rõ b n ch t nh ng đ c tr ng c a h th ng máy tính hi n đ i ây m t nhi m v không đ n gi n vì: - Các lo i máy tính hi n t ng d ng, kích th ng đ i đa d ng v ch ng lo i: kh n ng v n hành, c, giá c r t khác Có máy đ n chip ch vài ch c đô la đ n siêu máy tính có giá c t i hàng tri u đô la v i hi u xu t ng d ng ph m vi r ng l n - S thay đ i nhanh chóng v công ngh máy tính, t k thu t m ch tích h p dùng đ xây d ng nên thành ph n máy tính cho đ n vi c gia t ng s d ng nh ng khái ni m v t ch c song song vi c k t h p thành ph n M c dù có s hi n di n c a tính đa d ng t c đ thay đ i công ngh l nh v c máy tính, nhi u khái ni m c b n v n đ c áp d ng r ng kh p Trong sách h ng d n h c t p này, y u t c b n v ki n trúc t ch c máy tính, m i quan h gi a chúng c ng nh nhi u toán g p ph i thi t k máy tính hi n s đ cđ c p Sách gi i thi u n i dung ch y u sau: - Khái ni m v Ki n trúc T ch c máy tính - L ch s phát tri n c a máy tính, th h máy tính cách phân lo i máy tính - Gi i thi u thành ph n c b n c a m t h th ng máy tính Ki n trúc thông d ng c a lo i máy tính hi n nay: Ki n trúc von-Neumann - Gi i thi u c u trúc c a b x lý trung tâm: t ch c, ch c n ng nguyên lý ho t đ ng c a b ph n bên b vi x lý - Gi i thi u v t p l nh máy tính bao g m : Chu trình th c hi n m t l nh; m t s d ng l nh thông d ng; toán h ng; ch đ đ a ch Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH - Gi i thi u ch c n ng nguyên lý ho t đ ng c a c p b nh máy tính; B nh trong; B nh - H th ng BUS thi t b ngo i vi PH NG PHÁP H C T P Do sách ch mang tính ch t gi i thi u t ng quát nên sinh viên c n tham kh o thêm tài li u gi i thi u v ki n trúc c th c a b x lý Sinh viên c n tìm hi u thêm tài li u liên quan đ th y đ c sâu h n v n đ đ c đ t ( M c tài li u tham kh o) Hà n i, tháng n m 2008 TÁC GI Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH CH NG 1: GI I THI U CHUNG A TÓM T T N I DUNG CHÍNH C A CH NG: - Ki n trúc máy tính: nh ng thu c tính h th ng mà ng đ i l p trình có th nhìn th y c nh : t p l nh, s bit đ bi u di n d li u, k thu t đ nh đ a ch b nh , nguyên t c vào ra…Ki n trúc máy tính g m: Ki n trúc ph n m m; T ch c c a máy tính L p đ t ph n c ng - T ch c máy tính: nghiên c u đ n v v n hành s k t n i gi a chúng nh m th c hi n đ c t v ki n trúc nh : Tín hi u u n; Giao di n v i thi t b ngo i vi; K thu t b nh đ - C u trúc c a máy tính: Ph c s d ng… ng th c thành ph n h th ng liên h v i nhau, bao g m: B nh trong; B x lý trung tâm (Vi x lý); Các thành ph n nh p/xu t; Các thành ph n k t n i h th ng (BUS) - Ch c n ng máy tính: X lý d li u; L u tr d li u; Di chuy n d li u; i u n - L ch s phát tri n c a th h máy tính: Tr i qua th h t n m 1946 đ n nay, th h đ c phân chia ph thu c vào s phát tri n c a công ngh n t : èn n t ; Transistor, M ch IC, M ch t h p LSI-VLSI; X lý song song - Ki n trúc von-Neumann: Nguyên t c c a ki n trúc ch ng trình đ c l u tr ; cho phép nhi u thu t toán khác có th th c hi n máy tính mà không ph i n i dây l i nh máy th h tr c : ENIAC Khi máy tính ch c n l y ch th đ c t b nh th c hi n x lý d li u B N I DUNG 1.1 Khái ni m Ki n trúc T ch c máy tính Ki n trúc máy tính T ch c máy tính hai thu t ng c n đ c phân bi t mô t m t h th ng máy tính a) Ki n trúc máy tính đ c p đ n nh ng thu c tính h th ng mà l p trình viên có th quan sát đ c Nói cách khác, thu c tính có nh h ng tr c ti p đ n vi c Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH th c thi m t ch ng trình, ví d nh t p l nh c a máy tính, s bit đ c s d ng đ bi u di n d li u, c ch nh p/xu t, k thu t đ nh đ a ch b nh , v.v Ki n trúc máy tính bao g m ba ph n: Ki n trúc ph n m m, t ch c c a máy tính l p đ t ph n c ng Ki n trúc ph n m m c a máy tính ch y u ki n trúc ph n m m c a b x lý, bao g m: t p l nh, d ng l nh ki u đ nh v : Trong đó, t p l nh t p h p l nh mã máy (mã nh phân) hoàn ch nh có th hi u đ trung tâm, thông th ng l nh t p l nh đ c x lý b i b x lý c trình bày d i d ng h p ng M i l nh ch a thông tin yêu c u b x lý th c hi n, bao g m: mã tác v , đ a ch toán h ng ngu n, đ a ch toán h ng k t qu , l nh k ti p (thông th ng thông tin n) Ki u đ nh v ch cách th c thâm nh p toán h ng Ki n trúc ph n m m ph n mà l p trình viên h th ng ph i n m v ng đ vi c l p trình hi u qu , sai sót Ph n t ch c c a máy tính liên quan đ n c u trúc bên c a b x lý, c u trúc bus, c p b nh m t k thu t khác c a máy tính Ph n s đ trình bày ch c ng sau L p đ t ph n c ng c a máy tính vi c l p ráp m t máy tính dùng linh ki n n t b ph n ph n c ng c n thi t Trong tài li u không đ c p đ n v n đ b)T ch c máy tính quan tâm đ n đ n v v n hành s k t n i gi a chúng nh m hi n th c hóa nh ng đ c t v ki n trúc, ch ng h n nh v tín hi u u n, giao di n gi a máy tính v i thi t b ngo i vi, k thu t b nh đ c s d ng, v.v minh h a rõ h n v hai khái ni m này, xét đ n phép toán nhân Vi c máy tính có trang b phép toán hay không v n đ thu c v ki n trúc máy tính Trong đó, vi c cài đ t phép toán thông qua m t đ n v nhân đ c bi t hay qua c ch s d ng l p l p l i đ n v c ng c a h th ng v n đ thu c v t ch c máy tính s ch n l a s d ng c ch ph thu c vào y u t nh t n s s d ng phép toán, t c đ t ng đ i c a c hai cách ti p c n, giá c kích th c a m t đ n v nhân đ c bi t c v t lý Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH K t lúc ngành công nghi p máy tính đ i cho đ n nay, s phân bi t gi a ki n trúc t ch c máy tính m t y u t quan tr ng Nhi u hãng s n xu t máy tính cho đ i c m t h máy ch khác v t ch c ki n trúc hoàn toàn gi ng K t qu ki u máy m t h có giá c hi u su t v n hành khác H n th n a, m t ki n trúc máy có th t n t i qua nhi u n m li n t ch c máy d a s thay đ i theo b ví d tr c ti n c a công ngh có th l y ng h p ki n trúc máy IBM System/370 Ki n trúc đ c gi i thi u l n đ u vào n m 1970 v i m t s ki u máy khác Khách hàng v i nhu c u khiêm t n có th mua ki u máy r h n, ch m h n nâng c p lên ki u máy đ t ti n h n, nhanh h n nhu c u s d ng t ng lên i m quan tr ng vi c nâng c p khách hàng không ph i b nh ng ph n m m đ c s d ng máy c c a h Tr i qua n m tháng, hãng IBM cho đ i thêm nhi u ki u máy m i d a công ngh c i ti n nh m thay th nh ng ki u máy l i th i, mang l i cho khách hàng l i ích v t c đ chi phí th p, v n b o toàn s đ u t c a h v ph n m m nh có s dùng chung m t ki n trúc máy cho t t c ki u máy m t h B ng cách t ch c đ nh h ng ng i s d ng nh v y, ki n trúc IBM System/370, qua m t vài tinh ch nh không đáng k , v n t n t i cho đ n ngày v i vai trò ng n c đ u dòng s n ph m IBM Trong l p máy tính đ c g i máy vi tính, hai y u t t ch c ki n trúc có m i quan h r t g n g i Nh ng thay đ i v công ngh không ch nh h ng đ n t ch c mà d n đ n s đ i c a nh ng ki n trúc m nh h n, phong phú h n Nói chung s đòi h i v tính t ng thích t th h sang th h khác gay g t h n đ i v i nh ng chi c máy nh Do v y, quy t đ nh thi t k có tính ki n trúc thi t k có tính t ch c th ng có s t ng tác l n Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH 1.2 C u trúc ch c n ng c a máy tính Máy tính m t h th ng ph c t p v i hàng tri u thành ph n n t c s Chìa khóa đ mô t máy tính rõ ràng s nh n th c v b n ch t phân c p c a h u h t h th ng ph c t p M t h th ng phân c p m t t p h p g m h th ng có liên quan v i nhau, m i h th ng l i có tính phân c p v c u trúc, c th ti p t c cho đ n c p th p nh t ch a nh ng h th ng c s B n ch t phân c p c a m t h th ng ph c t p gi vai trò vi c thi t k mô t T i m i c p, h th ng bao g m m t t p h p thành ph n v i nh ng m i liên h gi a chúng có hai y u t đ c quan tâm đ n c u trúc ch c n ng: C u trúc: cách th c thành ph n h th ng liên h v i Ch c n ng : ho t đ ng c a m i thành ph n riêng l v i t cách m t ph n c a c u trúc 1.2.1 CH C N NG M t cách t ng quát, m t máy tính có th th c hi n b n ch c n ng c b n sau, nh đ th hi n hình 1.1: Hình 1.1 Các ch c n ng c b n c a máy tính c Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH a) X lý d li u: máy tính ph i có kh n ng x lý d li u D li u có th có r t nhi u d ng ph m vi yêu c u x lý c ng r t r ng b) L u tr d li u: máy tính c ng c n ph i có kh n ng l u tr d li u Ngay c máy tính x lý d li u, v n ph i l u tr t m th i t i m i th i m ph n d li u đ c x lý Do v y nh t máy tính c n có ch c n ng l u tr ng n h n Tuy nhiên, ch c n ng l u tr dài h n c ng có t m quan tr ng t đ ng đ ng, d li u c n c l u tr máy cho nh ng l n c p nh t tìm ki m k ti p c) Di chuy n d li u: máy tính ph i có kh n ng di chuy n d li u gi a th gi i bên Kh n ng đ c th hi n thông qua vi c di chuy n d li u gi a máy tính v i thi t b n i k t tr c ti p hay t xa đ n Tùy thu c vào ki u k t n i c ly di chuy n d li u, có ti n trình nh p xu t d li u hay truy n d li u: - Th c hi n nh p xu t d li u: di chuy n d li u c ly ng n gi a máy tính thi t b n i k t tr c ti p - Th c hi n truy n d li u: di chuy n d li u c ly xa gi a máy tính thi t b n i k t t xa d) i u n: bên h th ng máy tính, đ n v u n có nhi m v qu n lý tài nguyên máy tính u ph i s v n hành c a thành ph n ch c n ng phù h p v i yêu c u nh n đ c t ng i s d ng T ng ng v i ch c n ng t ng quát nói trên, có b n lo i ho t đ ng có th x y g m: * Máy tính đ c dùng nh m t thi t b di chuy n d li u, có nhi m v đ n gi n chuy n d li u t b ph n ngo i vi hay đ đ ng liên l c sang b ph n ngo i vi hay ng liên l c khác * Máy tính đ c dùng đ l u tr d li u, v i d li u đ vào l u tr máy (quá trình đ c d li u) ng c chuy n t môi tr ng c l i (quá trình ghi d li u) Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH * Máy tính đ c dùng đ x lý d li u thông qua thao tác d li u l u tr * Máy tính đ c dùng đ x lý d li u k t h p gi a vi c l u tr liên l c v i môi tr ng bên 1.2.2 C U TRÚC m c đ n gi n nh t, máy tính có th đ m t cách th c v i môi tr c a v i môi tr c xem nh m t th c th t ng tác theo ng bên M t cách t ng quát, m i quan h ng bên có th phân lo i thành thi t b ngo i vi hay đ liên l c.Trong hình 1.2 máy tính đ ng c mô t v i b n thành ph n chính: a) B nh trong: dùng đ l u tr d li u ây m t t p h p ô nh , m i ô nh có m t s bit nh t đ nh ch c m t thông tin đ c mã hoá thành s nh phân mà không quan tâm đ n ki u c a d li u mà ch a Các thông tin l nh hay s li u M i ô nh c a b nh đ u có m t đ a ch Th i gian thâm nh p vào m t ô nh b t k b nh nh Vì v y, b nh đ c g i b nh truy c p ng u nhiên (RAM: Random Access Memory) dài c a m t t máy tính (Computer Word) 32 bit (hay byte), nhiên dung l ng m t ô nh thông th ng bit (1 Byte) b) B x lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit): u n ho t đ ng c a máy tính th c hi n ch c n ng x lý d li u ây b ph n thi hành l nh CPU l y l nh t b nh l y s li u mà l nh x lý B x lý trung tâm g m có hai ph n: ph n thi hành l nh ph n u n Ph n thi hành l nh bao g m b làm toán lu n lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) ghi Nó có nhi m v làm phép toán s li u Ph n u n có nhi m v đ m b o thi hành l nh m t cách tu n t tác đ ng m ch ch c n ng đ thi hành l nh c) Các thành ph n nh p xu t (vào/ra) dùng đ di chuy n d li u gi a máy tính môi tr ng bên (ngo i vi) ây b ph n xu t nh p thông tin, b th c hi n s giao ti p gi a máy tính ng th ng m ng (đ i v i máy tính đ ph n i dùng hay gi a máy tính h c k t n i thành m t h th ng m ng) Các b ph n Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH bit có b c cao h n đ có b c th p h n đ c s d ng đ ch n m t module c th BUS, bit c dùng đ ch n m t v trí nh hay c ng nh p/xu t bên module Các BUS u n đ đ c s d ng đ u n vi c truy c p đ n s d ng ng d li u c ng nh đ a ch Vì đ thành ph n, ph i có m t ph ng đ c dùng chung b i t t c ng ti n u n vi c s d ng chúng Các tín hi u u n truy n c l nh l n thông tin đ nh th i gi a nh ng module h th ng Tín hi u đ nh th i ch s đ n c a d li u thông tin đ a ch Tín hi u l nh đ c t thao tác c nđ c th c hi n B N I DUNG 6.1 Nguyên t c giao ti p v i thi t b ngo i vi Trong máy tính Bus n i thi t b ngo i vi v i B vi x lý B nh Bus m t h th ng dây cáp n i (kho ng 50 đ n 100 s i cáp riêng bi t) m t nhóm cáp đ đ c đ nh ngh a ch c n ng khác bao g m: đ ng d li u, ng đ a ch , dây u n, cung c p ngu n Dùng bus có u m giá ti n th p d thay đ i ngo i vi Ng i ta có th g b m t ngo i vi ho c thêm vào ngo i vi m i cho máy tính dùng m t h th ng bus Giá ti n thi t k th c hi n m t h th ng bus r , nhi u ngã vào/ra chia s m t s đ ng dây đ n gi n Tuy nhiên, m b t l i c a bus t o ngh n c chai, u làm gi i h nl ul ng vào/ra t i đa Các h th ng máy tính dùng cho qu n lý ph i dùng th ng xuyên ngo i vi, nên khó kh n ph i có m t h th ng bus đ kh n ng ph c v b x lý vi c liên h v i ngo i vi M t nh ng lý n cho vi c thi t k m t h th ng bus khó kh n t c đ t i đa c a bus b gi i h n b i y u t v t lý nh chi u dài c a bus s b ph n đ 6.2 H th ng BUS 84 c m c vào bus Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH H th ng bus th ng có hai lo i: bus h th ng n i b x lý v i b nh (system bus, Front Side Bus-FSB) bus n i ngo i vi (bus vào/ra – I/O bus) (hình 6.1) Bus vào/ra có th có chi u dài l n có kh n ng n i k t v i nhi u lo i ngo i vi, ngo i vi có th có l u l ng thông tin khác nhau, đ nh d ng d li u khác Bus k t n i b x lý v i b nh ng n th ng r t nhanh Trong giai đo n thi t k bus k t n i b x lý v i b nh , nhà thi t k bi t tr c linh ki n b ph n mà ông ta c n k t n i l i, nhà thi t k bus vào/ra ph i thi t k bus tho mãn nhi u ngo i vi có m c trì hoãn l u l ng r t khác (xem hình 6.1) Hình 6.1 H th ng bus m t máy tính Hi n nay, m t s h th ng máy tính, bus n i ngo i vi đ c phân c p thành hai h th ng bus Trong đó, bus t c đ cao (high-speed bus) h tr k t n i thi t b t c đ cao nh SCSI, LAN, Graphic, Video,…và h th ng bus m r ng (expansion bus) đ c thi t k đ k t n i v i ngo i vi yêu c u t c đ th p nh : modem, c ng n i ti p, c ng song song,…Gi a hai h th ng bus n i ngo i vi t ch c h th ng bus phân c p m t giao di n đ m (hình 6.2) 85 Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH Hình 6.2 H th ng Bus phân c p Hình 6.3 Bi u di n t c đ d li u c a ngo i vi 6.3 GIAO DI N GI A B X LÝ V I CÁC B 86 PH N VÀO RA Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH B x lý dùng cách đ liên l c v i b ph n vào ra: Cách th nh t, th ng đ c dùng: cách dùng m t vùng đ a ch c a b nh làm vùng đ a ch c a ngo i vi Khi đ c hay vi t vào vùng đ a ch c a b nh liên h đ n ngo i vi Cách th hai, dùng mã l nh riêng bi t cho vào/ra (t c có l nh vào/ra riêng, không trùng v i l nh đ c hay vi t vào ô nh ) Trong tr ng h p này, b x lý g i m t tín hi u u n cho bi t đ a ch dùng c a m t ngo i vi Vi m ch Intel 8086 máy IBM 370 ví d v b x lý dùng l nh vào/ra riêng bi t Dù dùng cách đ đ nh v vào/ra m i b ph n vào/ra đ u có ghi đ cung c p thông tin v tr ng thái v u n B ph n vào/ra dùng bit tr ng thái “s n sàng” đ báo cho b x lý s n sàng nh n s li u có s n sàng hay không Ph nh c m c a ph nh k b x lý xem xét bít đ bi t b ph n vào ng pháp ph ng pháp th m dò (polling) Và ng pháp làm m t th i gian c a b x lý đ nh k ph i th m dò tính s n sàng c a thi t b ngo i vi i u đ c nh n th y t lâu d n đ n phát minh ng t quãng (interrupt) đ báo cho b x lý bi t lúc có m t b ph n vào/ra c n đ c ph c v Vi c dùng ng t quãng làm cho b x lý không m t th i gian th m dò xem ngo i vi có yêu c u ph c v hay không, nh ng b x lý ph i m t th i gian chuy n d li u Thông th ng vi c trao đ i s li u gi a ngo i vi CPU theo kh i s li u, nên vi m ch thâm nh p tr c ti p b nh (DMA: Direct Memory Access) đ c dùng nhi u máy tính đ chuy n m t kh i nhi u t mà s can thi p c a CPU DMA m t vi m ch ch c n ng đ c bi t Nó chuy n s li u gi a ngo i vi b nh trong, lúc CPU rãnh r i đ làm công vi c khác V y DMA n m CPU tác đ ng nh m t ch nhân c a bus B x lý kh i đ ng ghi c a DMA, ghi ch a đ a ch ô nh s byte c n chuy n DMA ch đ ng chuy n s li u ch m d t tr quy n u n cho b x lý 87 Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH Hình 6.4 S đ ho t đ ng c a h th ng bus có vi m ch DMA Vi m ch DMA thông minh công vi c c a CPU nh Nhi u vi m ch đ c g i b x lý vào/ra (hay b u n vào/ra) th c hi n công vi c theo m t ch ng trình c đ nh (ch a ROM), hay theo m t ch ng trình mà h u hành n p vào b nh H u hành thi t l p m t hàng ch đ i g m kh i u n b ph n vào/ Các kh i ch a thông tin nh v trí c a s li u (ngu n đích) s s li u Các b x lý vào/ra l y thông tin hàng ch đ i, th c hi n vi c c n ph i làm g i v CPU tín hi u ng t th c hi n xong công vi c M t máy tính có b x lý vào/ra đ c xem nh m t máy tính đa x lý DMA giúp cho máy tính th c hi n lúc nhi u trình Tuy nhiên b x lý vào/ra không t ng quát b ng b x lý chúng ch làm đ c m t s vi c nh t đ nh H n n a b x lý vào/ra không ch bi n s li u nh b x lý th ng làm Nó ch di chuy n s li u t n i sang n i khác 6.4 PCI Bus PCI đu c n i v i bus c c b c a b vi x lý qua m t b u n PCI B u n đ a tín hi u c a c u trúc bus sang m t bus khác Các thi t b PCI nh n đ c d li u c a chúng qua b u n PCI B u n PCI đ a tín hi u c a bus n i b đ n thi t b ngo i vi đ c c m vào bus PCI Tuy v y, v n t c c a PCI không ph thu c vào v n t c vi x lý T n s ho t đ ng c a chúng b ng 1/2 hay 1/4 t n s bus n i b (kho ng 33MHz), t n s có th gi m xu ng ch đ ti t ki m ho c 88 Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH th m chí có th d ng h n thi t b ngo i vi không ho t đ ng Quá trình thay đ i t n s bus k hoàn toàn không ph thu c vào bus c c b n b vi x lý có th làm vi c khác bus vào/ra ho t đ ng dùng đ c l p làm vi c c ng giúp cho vi m ch PCI c cho h vi x lý khác v i t n s làm vi c khác M t nh ng u m n i b t c a PCI c u trúc 32 bit d li u c a (r ng h n hai l n so v i ISA) V i chi u r ng 32 bit, PCI có th truy n đ c nhi u bit thông tin h n m t giây, so v i ISA r ng 16 bit T n s PCI nhanh g p l n t n s ISA Tu theo ch đ làm vi c thi t b ngo i vi, bus PCI có th truy n đ n 133 Mbyte m t giây T c đ th c t PCI ch b ng 1/2 hay 1/3 t c đ lý thuy t nh ng v n nhanh h n r t nhi u l n t c đ c a ISA (t đ n Mbyte m t giây) thi t b ngo i vi PCI T c đ nhanh chi u r ng d li u n PCI r t thích h p v i b vi x lý thi t b vào/ra nhanh hi n đ i T c đ nhanh giúp thi t b ngo i vi phát huy h t kh n ng, ch ng h n th u h p hi n th PCI có đ phân gi i l n h n, nhi u màu h n t n s làm t i màu nhanh h n so v i th c m ISA c di m n i b t nh t c a PCI c u trúc tách r i vi x lý, b nh bus m r ng Vi mach u n PCI có vai trò c u n i gi a h th ng Các tín hi u đ a ch d li u c a bus PCI dùng chung m t đ u n i theo ch đ d n kênh S chân tín hi u th gi m nh ng bus PCI c n đ n đ n chu k đ ng h cho môt chu k truy nh p d li u: chu k th nh t đ truy n đ a ch , chu kì th hai đ ghi d li u chu k th ba đ đ c d li u T c đ truy n d li u th ch 66 Mbyte/giây ( ghi) 44 Mbyte/giây (đ c) ch đ u kích th kh c ph c v n đ PCI có kh n ng truy n d li u liên t c c kh i d `li u đ c truy n m t l n, d li u b nh s đ truy nh p b ng cách t đ ng t ng đ a ch đ n đ t đ cách này, t c đ truy n d li u c a PCI đ t đ c kích th c 133 Mbyte/giây Bus PCI có nh ng đ c m n i b t sau: - óng vai trò c u n i gi a vi x lý bus m r ng - Bus chu n 32 bit v i t c đ truy n 133 Mbyte/giây - Có kh n ng m r ng lên 64 bit t c đ truy n 266 Mbyte/giây 89 a c c c n truy n B ng Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH - Làm vi c v i h th ng đa vi x lý - Truy n d li u liên t c v i chi u dài b t k - T n s làm vi c đ c ch nh gi a 33 MHz - D n kênh d li u đ a ch d li u đ gi m s chân - c cài đ t qua ph n m m ghi t ng b u n PCI C CÂU H I ÔN T P Thông qua BUS c a máy tính, (a) Nhi u thi t b có th liên l c v i m t cách đ ng th i (b) Tín hi u s b làm sai l ch sau m t kho ng th i gian (c) Ch có m t thi t b truy n d li u thành công (d) Ch có tín hi u u n đ M t BUS th t s bao g m nhi u đ m t th i m vi c truy n d li u m i c truy n ng liên l c đó, (a) Trên m i đ ng liên l c ch có th truy n tín hi u u n (b) Trên m i đ ng liên l c ch có tín hi u đ (c) M i tín hi u m i đ đ ng liên l c khác c truy n ng liên l c liên h v i tín hi u (d) Ch y u ch có thông tin đ c g i thi t b bên máy t CPU BUS d li u máy (a) Quy t đ nh đ l n c a b x lý (b) Quy t đ nh đ l n c a l ng b nh v t lý mà CPU có th qu n lý (c) Giúp truy n thông tin đ a ch máy tính (d) C (a) (b) đ u V i b vi x lý Intel 80386 32-bit, đ r ng c a đ 90 ng truy n d li u Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH (a) bit (b) 16 bit (c) 32 bit (d) 64 bit V i m t h th ng máy có BUS d li u 64 bit, l m t lúc b i CPU ng thông tin có th truy n nh n (a) 32 bit (b) byte (c) byte (d) word BUS đ a ch máy s quy t đ nh (a) l n c a b x lý (b) Dung l ng t i đa c a b nh v t lý mà CPU có th truy c p đ (c) T c đ c a máy tính (d) Cách th c truy c p b nh máy tính BUS đ a ch máy có th đ c CPU dùng đ g i đ a ch (a) Ô nh c n truy c p (b) Thi t b nh p xu t c n truy c p (c) C ng c a thi t b nh p xu t c n truy c p (d) C (a) (c) đ u BUS quy t đ nh kích th c c a b x lý (a) BUS đ a ch (b) BUS u n (c) BUS d li u 91 c Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH (d) C (a) (c) đ u BUS quy t đ nh kích th c c a b nh (a) BUS đ a ch (b) BUS u n (c) BUS d li u (d) C (a) (c) đ u 10 Kích th c BUS đ a ch c a b vi x lý Intel 80286 (a) bit (b) 16 bit (c) 32 bit (d) 64 bit 11 S ch m tr lan truy n d li u (a) Xu t hi n có m t l (b) nh h ng l n thi t b đ c n i vào đ ng truy n ng đ n s v n hành c a h th ng (c) C (a) (b) đ u (d) T o nên hi n t 12 Hi n t ng nút c chai ng nút c chai ch có th gi i quy t đ c m t cách ch đ ng thông qua (a) Gia t ng t c đ truy n d li u BUS (b) S d ng BUS có kích th (c) S d ng phân c p đa đ cl n ng (d) Gi m s ch m tr lan truy n d li u 13 BUS t c đ cao đ i nh m (a) Gi i quy t toán đ c l p thi t b truy n d li u v i b x lý máy tính 92 Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH (b) Giúp truy n d li u máy nhanh h n (c) Thay th BUS ki u truy n th ng l i th i (d) Giúp k t n i d dàng h n đ n m ng c c b t c đ cao 14 Trong máy tính, module nh p xu t (a) Không th đ c/ghi tr c ti p vào b nh mà không qua CPU (b) Có th đ c/ghi tr c ti p vào b nh không qua CPU (c) C (a) (b) đ u sai (d) Không xác đ nh 15 Nêu đ c tr ng n i b t c a BUS PCI ? 93 Sách h ng d n h c t p môn h c: KI N TRÚC MÁY TÍNH TÀI LI U THAM KH O [1] William Stallings, Computer Organization and Architecture – Designing for Performance, 4th Edition, Prentice-Hall International, Inc., 1996 [2] Principles of Computer Architecture, Miles Murdocca and Vincent Heuring (internethttp://iiusaedu.com) [3] Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, Patterson and Hennessy, Second Edition (internet http://engronline.ee.memphis.edu) [4] Võ c Khánh, Ki n trúc máy tính, NXB i h c qu c gia TP H Chí Minh, 2005 [5] Nguy n ình Vi t, Ki n trúc máy tính, NXB Giáo d c, 2000 [6] H khánh Lâm, K thu t vi x lý, NXB B u n, 2006 [7] Võ V n Chín, Nguy n H ng Vân, Ph m H u Tài; Giáo trình Ki n trúc máy tính, 2003 94 M M CCLLC C Trang L i nói đ u Ch ng Gi i thi u chung…………………………………………………3 1.1 Khái ni m ki n trúc t ch c máy tính ……………………………… 1.2 C u trúc ch c n ng c a máy tính ………………………………… 1.3 L ch s phát tri n c a máy tính .12 1.4 Ki n trúc von Neumann 16 Ch ng Kh i x lý trung tâm (CPU) 20 2.1 Các thành ph n ch c n ng c a CPU 20 2.2 Các ghi CPU 21 2.3 Kh i u n 29 2.4 Kh i Logic s h c 31 Ch ng T p l nh máy tính …………………………………………… 35 3.1 Khái ni m……………………………… …………………………… 35 3.2 Chu trình th c hi n l nh mã máy………… ………………………… 37 3.3 M t s d ng l nh thông d ng……… ……………………………… 39 3.4 Các d ng toán h ng 48 3.5 Các ki u đ nh v .48 Ch ng B nh 52 4.1 Gi i thi u v b nh máy tính 52 4.2 B nh bán d n 58 4.3 B nh cache 62 Ch ng B nh 68 5.1 a t 69 5.2 RAID .73 5.3 a quang 78 Ch ng H th ng BUS thi t b ngo i vi 83 6.1 Nguyên t c giao ti p v i thi t b ngo i vi .84 Trang 6.2 H th ng BUS………………………………………………………… 84 6.3 Giao di n gi a b vi x lý v i b ph n vào/ra…………………… 86 6.4 PCI ( peripheral component interconnect ) …………………………… 88 TÀI LI U THAM KH O ………………………………………………… 94 Trang Ch ng VIII: Chi n l c phát tri n ngu n l c tài l nh … v c giáo d c đào t o ……………………………………………………… 69 I M c tiêu chi n l c …………………………………………………… 69 II Các ngu n l c tài ……………………………………………… 70 III Chi n l c phát tri n ngu n tài …………………………… 73 Ch ng IX: Chi n l c ng d ng công ngh thông tin ……………… 74 I M c tiêu chi n l c …………………………………………………… 74 II Gi i pháp th c hi n …………………………………………………… 74 Ch ng X: Công tác h c sinh sinh viên ………………………………… 75 I M c tiêu ………………………………………………………………… .75 II Gi i pháp ……………………………………………………………… 75 Ch ng XI: Ki m đ nh đ m b o ch t l ng giáo d c …………… 76 I M c tiêu ………………………………………………………………… 76 II Gi i pháp th c hi n …………………………………………………… 76 K t lu n …………………………………………………………………… 77 Tài li u tham kh o……………………………………………………………78 KI N TRÚC MÁY TÍNH Mã s : 412KMT450 Ch u trách nhi m b n th o H C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG