KTMT lecture

TRƯỜNG CAO ĐẲNG VIỄN ĐÔNG Communications and Computer Networks KIẾN TRÚC MÁY TÍNH GV: Th.S Nguyễn Đặng Thế Vinh Email: vinhnguyen@vido.edu.vn Tp.HCM, tháng 09 năm 2018 Tổng quan kiến trúc máy tính Lịch sử phát triển máy tính: hệ ▪ Thế hệ thứ nhất: (1946-1957) Máy có khối lượng lớn, chậm tiêu thụ điện lớn (ENIAC 30 tấn, dài 20m, cao 2.8m, 18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, tiêu thụ 140KW giờ) Tổng quan kiến trúc máy tính Tổng quan kiến trúc máy tính Tổng quan kiến trúc máy tính ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) Tổng quan kiến trúc máy tính ▪ Thế hệ thứ hai: (1958-1964) Máy tính hệ có tên TX-0 Máy tính thương mại dùng transitor xuất thị trường, kích thước giảm, tốn lượng Ngơn ngữ FORTRAN-1950, COBOL-1959, ALGOL-1960 HĐH kiểu Tổng quan kiến trúc máy tính Tổng quan kiến trúc máy tính ▪ Thế hệ thứ ba: (1965-1971) Xuất mạch kết (mạch tích hợp-IC: Integrated Circuit) Máy tính xây dựng vi mạch cỡ nhỏ (SSISmall Scale Integration) cỡ vừa (MSI-Medium Scale Integration), điển hình hệ máy System/360 IBM Tổng quan kiến trúc máy tính Thế hệ máy tính có bước đột phá sau: o Tính tương thích cao: Các máy tính họ chạy chương trình o Đặc tính đa chương trình: Tại thời điểm có vài chương trình cho chạy, chương trình khác chờ hồn thành thao tác vào/ra o Không gian địa lớn Tổng quan kiến trúc máy tính 10 Bộ vi mạch Intel 80486 DX2 có kích thước 12×6.75 mm Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 53 Ví dụ: Đổi ký tự BILL thành mã ASCII Ký tự ASCII HEXA B 1000010 42 I 1001001 49 L 1001100 4C L 1001100 4C Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 54 Giải thích ký hiệu bảng mã ASCII NUL: Null DLE: Data link escape SOH: Start of Heading DC1: Device control STX: Start of text DC2: Device control ETX: End of text DC3: Device control EOT: End of transmission DC4: Device control ENQ: Enquiry NAK: Negative acknowlege ACK: Acknowledge SYN: Synchronous idle BEL: Bell ETB: End of transmission block Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 55 Giải thích ký hiệu bảng mã ASCII BS: Backspace CAN: Cancel HT: Horizontal tab EM: End of medium LF: Line feed SUB: Substitute VT: Vertical tab ESC: Escape VT: Vertical tab FS: File separator CR: Carriage return RS: Record separator SO: Shift out US: Unit separator SI: Shift in SP: Space DEL: Delete Các hệ đếm biểu diễn thông tin 56 12 Biểu diễn giá trị số máy tính 12.1 Biểu diễn số nguyên ▪ Số nguyên không dấu: Tất số, mã máy tính biểu diễn chữ số nhị phân Để biểu diễn dùng n bit Số bit Khoảng giá trị n bit 2n - bit 255 Byte 16 bit 65535 Word Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 57 ▪ Số ngun có dấu: Sử dụng bit cao biểu diễn dấu; bit dấu = số nguyên dương, bit dấu = số âm Số bit Khoảng giá trị n bit 2n-1-1 bit -128 127 Short integer 16 bit -32768 32767 Integer 32 bit -231 231-1 (-2147483648 2147483647) Long integer Các hệ đếm biểu diễn thông tin 58 12.2 Biểu diễn số thực (số có dấu chấm (phẩy) động) ▪ Cách 1: Số có dấu chấm cố định (fied point number) ▪ Cách 2: Số có dấu chấm động (floating point number) Cách thứ dùng nay, có độ xác cao Các hệ đếm biểu diễn thông tin 59 ▪ Số thực dấu phẩy động dùng để biểu diễn số thực tính tốn khoa học ▪ Công thức tổng quát sau: X = M*Re Trong đó: M phần định trị (Mantissa) R số (Radix) E phần mũ (Exponent) Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 60 ▪ Có hai chuẩn định dạng dấu chấm động quan trọng là: chuẩn MSBIN Microsoft chuẩn IEEE Cả hai chuẩn dùng hệ đếm nhị phân ▪ Thường dùng tiêu chuẩn IEEE 754-1985 (Institute of Electric & Electronic Engineers), chuẩn hãng chấp nhận dùng xử lý toán học Intel Các hệ đếm biểu diễn thông tin 61 ▪ Biểu diễn dạng 32 bit bit bit 23 bit S e m S bit dấu (S e mã excess phần m phần lẽ = 0: số dương, mũ E (e = E+127 hay E = phần S=1: số âm) e-127 (127 độ lệch định trị M (M bias)) = 1.m) Cơng thức tính giá trị số thực: X = (-1)S * 1.m * 2e-127 Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 62 Ví dụ 1: Tính số thực dấu phẩy động 32 bit 1100 0001 0101 0110 0000 0000 0000 0000 m = 101011 → M = 1.101011 e = 1000 00102 = 13010 → E = 130 - 127 = S = → Số âm Vậy X = M*Re = -1.101011 * 23 = -1101.0112 = -13.37510 (R: số 2) Các hệ đếm biểu diễn thông tin 63 Ví dụ 2: Tính số thực dấu phẩy động 32 bit 0100 0010 1000 1100 1110 1001 1111 1100 m = 000 1100 1110 1001 1111 1100 → M = 000 1100 1110 1001 1111 1100 e = 100 0010 12 = 13310 → E = 133 - 127 = S = → Số dương Vậy X = M*Re = 000 1100 1110 1001 1111 1100*26 = 000 110.0 1110 1001 1111 11002 = 70.45710 Các hệ đếm biểu diễn thông tin 64 ▪ Phương pháp đổi số thực sang số dấu phẩy động 32 bit: o Bit đầu bit dấu o bit biểu diễn phần exponent (phần mũ) o 23 bit lại biển diễn phần mantissa (phần định trị) Các hệ đếm biểu diễn thông tin 65 ▪ Để biểu diễn số bắt buộc phải để dạng: 1.(mantissa) x 2^(exponent) ▪ (Khi biểu diễn phần mantissa, số “1” đằng trước không xuất số sau biểu diễn, mà biểu diễn phần sau dấu “chấm” (1.(mantissa) x 2^(exponent)) Các hệ đếm biểu diễn thơng tin 66 ▪ Ví dụ 3: Biểu diễn số thực 115,510 dạng dấu phẩy động Số dương → bit dấu = bit 31= E = e - 127 = → e = 127 + = 133 → chuyển sang nhị phân 1000 0101 Đổi sang nhị phân: 115,510 = 1110011,12 Dịch dấu phẩy sang trái: 1,11001112 x 26 (mũ 6: số lần dịch chuyển dấu phẩy) 0100 0010 1110 0111 0000 0000 0000 0000 Thank you!