Kiến trúc máy tính cho sinh viên

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH (Computer architecture)  Thời gian: - Số tín chỉ: 03 TC - Lý thuyết: 23 tiết - Thực hành: - Thảo luận, Tự học: 22 tiết  Khoa Công nghệ thông tin- Bộ môn Kỹ thuật máy tính  GV: Ths Vũ Thị Thu Hiền  Email: thuhienktv@gmail.com Khoa CNTT Mục đích mơn học Nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức kiến trúc máy tính     Lịch sử phát triển của máy tính Chức nguyên lý hoạt động của thành phần HTMT Các nguyên lý hoạt động của xử lý Ghép nối máy tính với thiết bị ngoại vi Khoa CNTT Nội dung môn học Chương 1: Giới thiệu máy vi tính Chương 2: Cấu trúc hoạt động của vi xử lý 8086 Chương 3: Ghép nới máy tính với thiết bị ngoại vi Khoa CNTT Tài liệu học tập & tham khảo Cấu trúc máy tính- Trần Quang Vinh Cấu trúc máy tính bản, tổng hợp biên dịch VN-Guide, nhà xuất thống kê, 2005 Võ Văn Chín, Nguyễn Hồng Vân, Phạm Hữu Tài Giáo trình kiến trúc máy tính ĐH Cần Thơ, 2005 Kiến trúc máy tính – Nguyễn Đình Việt M Abd-El-Barr, H El-Rewini, Fundamentals of Computer Organization and Architecture, Wiley, 2005 Patterson, D A., and J L Hennessy Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, 3rd ed San Mateo, CA: Morgan Kaufman, 2004 Khoa CNTT Chương I : Giới thiệu máy vi tính Mục đích của chương giới thiệu: - Lịch sử phát triển của máy tính qua hệ máy tính - Khuynh hướng cho phát triển ngành máy tính - Phân loại máy tính - Các dòng CPU Intel Khoa CNTT Kiến trúc máy tính  Kiến trúc máy tính đề cập đến thuộc tính hệ thống mà lập trình viên có thể quan sát Đó thuộc tính có ảnh hưởng trực tiếp đến việc thực thi chương trình, ví dụ tập thị của máy tính (các lệnh), ghi mơ hình nhớ, số bit sử dụng để biểu diễn liệu, chế nhập/xuất, kỹ thuật định địa nhớ v.v Khoa CNTT Tổ chức máy tính (Computer Organization)  Tổ chức máy tính quan tâm đến đơn vị vận hành kết nối chúng nhằm thực hóa đặc tả kiến trúc, chẳng hạn tín hiệu điều khiển, giao diện máy tính với thiết bị ngoại vi, kỹ thuật nhớ sử dụng Khoa CNTT Kiến trúc và Tổ chức máy tính  Ví dụ: Các máy tính dùng xử lý họ Intel chung kiến trúc Mã lệnh để lập trình tương thích  Tổ chức khác version khác  Kiến trúc máy tính thay đổi chậm, tổ chức thay đổi nhanh Khoa CNTT Học Kiến trúc máy tính để làm gì?  Là chuyên gia lĩnh vực của máy tính ngày nay, bạn nên khơng coi máy tính cần hộp đen thực chương trình trò ảo thuật  Bạn nên hiểu thành phần chức của hệ thống máy tính, đặc điểm, hiệu suất của tương tác của  Bạn cần phải hiểu kiến ​trúc máy tính để xây dựng chương trình thực có hiệu tổ chức máy tính  Khi lựa chọn hệ thống để sử dụng, bạn có thể hiểu đồng thành phần khác hệ thống, chẳng hạn tốc độ đồng hồ CPU so với kích thước nhớ IEEE/ACM Computer Curicula Khoa CNTT Máy tính gì?  Máy tính (Computer) thiết bị điện tử thực công việc sau:  Nhận thông tin vào  Xử lý thơng tin theo chương trình nhớ sẵn bên nhớ  Đưa thơng tin  Chương trình (Program): dãy lệnh nằm nhớ để u cầu máy tính thực cơng việc cụ thể  Máy tính khơng tự thực khơng có chương trình Khoa CNTT 10 Thị phần vi xử lý Khoa CNTT 11 Lịch sử phát triển máy tính 1.1.Thế hệ zero –máy tính học (1642-1945) Năm 1642 Pascal phát minh máy tính khí đầu tiên với phép tính + - Khoa CNTT 12 1.1.Thế hệ zero –máy tính học (1642-1945) Năm 1672 Gotfrid vilgelm Leibnits chế tạo máy tính khí với phép tính (+ - * /) • 1834 Babbage (Anh) – máy tính có phận: nhớ, tính tốn, thiết bị nhập, thiết bị xuất • 1936 К Zuse (Đức) máy sở rơle (relay) • 1944 G Iken (Mỹ) – Mark I - nặng tấn, - cao 2.4 m, - dài 15 m, - chứa 800 km dây điện Khoa CNTT 13 1.1 Thế hệ zero –máy tính học (1642-1945) Khoa CNTT 14 1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) 1943 máy tính COLOSSUS (Anh) - 2000 đèn chân khơng - Giữ bí mật suốt 30 năm Bóng đèn chân khơng Khoa CNTT 15 1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) COLOSSUS Khoa CNTT 16 1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) Dự án chế tạo máy ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer) BRL (Ballistics Research Laboratory – Phòng nghiên cứu đạn đạo quân đội Mỹ) bắt đầu vào năm 1943 dùng cho việc tính tốn xác nhanh chóng bảng số liệu đạn đạo cho loại vũ khí hồn thành vào năm 1946 Các thơng số: - 18000 bóng đèn chân khơng - Nặng 30 - Tiêu thụ lượng điện vào khoảng 140kW chiếm diện tích xấp xỉ 15.000 feet vuông - Khả năng: 5000 phép cộng/1s - Đặc biệt sử dụng hệ đếm thập phân (không phải hệ nhị phân) - Lập trình tay nhờ chuyển mạch Khoa CNTT 17 1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) Bộ nhớ của ENIAC - 20 "bộ tích lũy", - Mỗi có khả lưu giữ sớ thập phân có 10 chữ sớ - Mỗi chữ sớ thể vòng gồm 10 đèn chân không Điểm khác biệt ENIAC & máy tính khác: ENIAC sử dụng hệ đếm thập phân nhị phân tất máy tính khác • Máy ENIAC bắt đầu hoạt động vào tháng 11/1945 Khoa CNTT 18 1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) Khoa CNTT 19 1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) Nhà tốn học John von Neumann (Hungary) cố vấn của dự án ENIAC đưa 1945 đề xuất loại máy tính có tên gọi EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) - 2500 đèn điện tử - Chương trình lưu nhớ (không cần phải nối dây lại máy ENIAC) Khoa CNTT 20 ... trang bị cho sinh viên kiến thức kiến trúc máy tính     Lịch sử phát triển của máy tính Chức nguyên lý hoạt động của thành phần HTMT Các nguyên lý hoạt động của xử lý Ghép nối máy tính với... Vinh Cấu trúc máy tính bản, tổng hợp biên dịch VN-Guide, nhà xuất thống kê, 2005 Võ Văn Chín, Nguyễn Hồng Vân, Phạm Hữu Tài Giáo trình kiến trúc máy tính ĐH Cần Thơ, 2005 Kiến trúc máy tính –... I : Giới thiệu máy vi tính Mục đích của chương giới thiệu: - Lịch sử phát triển của máy tính qua hệ máy tính - Khuynh hướng cho phát triển ngành máy tính - Phân loại máy tính - Các dòng