Bài giảng Tin học đại cương - Chương 2: Cấu trúc máy tính cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu, chức năng và sơ đồ cấu trúc của máy tính, các bộ phận cơ bản của máy tính. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Bài giảng Tin học đại cương KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NỘI DUNG 2.1 Giới thiệu 2.2 Chức sơ đồ cấu trúc máy tính 2.3 Các phận máy tính Chương CẤU TRÚC MÁY TÍNH 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.1 GIỚI THIỆU Máy tính ENIAC • ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) - Là máy tính điện tử (gọi tắt máy tính) - Ra đời năm 1946 John Mauchly John Presper Eckert Đại học Pennsylvania - Nặng 30 tấn, kích thước 140m2 - Thực 5000 phép cộng/giây - Xử lý theo số thập phân - Bộ nhớ lưu trữ liệu - Lập trình cách thiết lập vị trí chuyển mạch cáp nối 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.1 GIỚI THIỆU 2.1 GIỚI THIỆU • Máy tính Von Neumann - Ra đời năm 1952 Học viện Nghiên cứu tiên tiến Princeton - Được xây dựng theo ý tưởng “chương trình lưu trữ”, xử lý theo số nhị phân - Những nguyên lý von Neumann trở thành mô hình máy tính • Năm 1980, hãng IBM cho đời máy tính cá nhân đầu tiên, sử dụng vi xử lý bit 8085 Intel 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính hệ máy tính điện tử: - Sử dụng đèn điện tử (1943-1956) - Sử dụng transistor (1957-1965) - Sử dụng vi mạch tích hợp (1966-1980) - Sử dụng siêu vi mạch tích hợp (1981-nay) 08/02/2017 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2 CHỨC NĂNG VÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÁY TÍNH Chương 2: Cấu trúc máy tính 2.2.1 CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH - Nhận thông tin vào (input) từ người sử dụng từ máy tính khác thơng qua thiết bị vào - Xử lý thông tin nhận theo dãy lệnh nhớ sẵn bên - Đưa thông tin sau xử lý (output) tới người sử dụng tới máy tính khác thơng qua thiết bị - Lưu trữ thơng tin dạng số hóa 2.2.1 Chức máy tính 2.2.2 Sơ đồ cấu trúc chung máy tính 2.2.3 Nguyên lý hoạt động máy tính 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY TÍNH 2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY TÍNH • Các khối chức năng: Bộ xử lý trung tâm, Bộ nhớ, Hệ thống vào-ra, Liên kết hệ thống 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Bộ xử lý trung tâm (CPU): • Chức - Điều khiển hoạt động máy tính - Xử lý liệu • Nguyên tắc hoạt động bản: - CPU hoạt động theo chương trình nằm nhớ • Các thành phần - Đơn vị điều khiển (Control Unit) - Đơn vị số học logic (Arithmetic and Logic Unit) - Tập ghi (Registers) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 10 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY TÍNH 2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY TÍNH Bộ nhớ: • Chức năng: lưu trữ chương trình liệu • Các thao tác với nhớ: - Đọc (Read) - Ghi (Write) • Các thành phần chính: - Bộ nhớ (Internal Memory) - Bộ nhớ ngồi (External Memory) Hệ thống vào-ra: • Chức năng: trao đổi thơng tin máy tính với giới bên ngồi • Các thao tác bản: - Vào liệu (Input) - Ra liệu (Output) • Các thành phần chính: - Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) - Các môđun vào-ra (I/O Modules) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 11 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 12 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương Hình ảnh bên máy vi tính Hình ảnh máy vi tính 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 13 08/02/2017 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH Chương 2: Cấu trúc máy tính 14 2.2.3.1 NGUN LÝ VON NEUMANN • Từ đời đến nay, máy tính hoạt động theo nguyên lý đề xuất từ năm 1946 nhà khoa học lỗi lạc người Mỹ gốc Hungary John Von Neumann (1903-1957) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 15 • Ngun lý điều khiển chương trình: máy tính hoạt động theo chương trình lưu trữ sẵn nhớ Đảm bảo cho máy tính có khả tự điều khiển, khơng cần có can thiệp người sử dụng q trình xử lý thơng tin 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 16 03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2.3.1 NGUYÊN LÝ VON NEUMANN • Nguyên lý truy cập theo địa chỉ: chương trình, liệu trước, sau xử lý đưa vào nhớ vùng nhớ đánh địa chỉ, việc truy cập liệu gián tiếp thơng qua địa nhớ Đảm bảo tính mềm dẻo xử lý thơng tin: người lập trình cần viết u cầu cách tổng quát theo vị trí đối tượng mà không cần biết giá trị cụ thể chúng 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 17 2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ Q TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH • Để xử lý thơng tin tự động, máy tính cần cài đặt sẵn tập lệnh, thường đặt ROM • Mỗi lệnh máy chuỗi số nhị phân, yêu cầu CPU thực thao tác toán hạng Các lệnh phải đầy đủ thông tin: - Thao tác cần thực hiện: chuyển liệu, xử lý số học với số nguyên/số dấu phẩy động, xử lý logic, điều khiển vào-ra, chuyển điều khiển (rẽ nhánh), điều khiển hệ thống, xử lý liệu chuyên dụng - Nơi đặt liệu lệnh nơi đặt kết xử lý: nhớ ghi CPU 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ Q TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH • Cấu trúc chung lệnh máy: Mã thao tác 18 2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ Q TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH • Một chương trình máy tính dãy lệnh Q trình thực chương trình trình thực liên tiếp lệnh • Thanh ghi PC (Program Counter - Bộ đếm chương trình) vi xử lý dùng để ghi địa lệnh thực (giá trị khởi tạo PC địa lệnh chương trình) Địa tốn hạng Ví dụ: Một lệnh cộng tập lệnh MIPS32 • Các lệnh có địa chỉ, địa byte lệnh 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 19 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 20 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH • Quá trình thực lệnh: - Nhận lệnh (Fetch Instruction): Bộ điều khiển CPU gửi nội dung PC vào Bộ giải mã địa để đọc byte lệnh lên ghi lệnh Nếu khơng có lệnh nhảy, PC tăng đơn vị để điều khiển chuẩn bị đọc byte tiếp theo, có lệnh nhảy PC nạp vào địa lệnh nhảy đến - Giải mã lệnh (Decode Instruction): Bộ điều khiển vào mã lệnh để biết lệnh dài byte nhằm đọc nốt thơng tin địa lệnh hồn thành việc đọc lệnh, PC tiếp tục tăng theo số lượng byte đọc vào 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 21 2.2.3.2 CẤU TRÚC LỆNH VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH • Q trình thực lệnh (tiếp): - Nhận liệu (Fetch Data): Nhận liệu từ nhớ cổng vào-ra - Xử lý liệu (Process Data): Thực phép toán số học hay phép toán logic với liệu - Ghi liệu (Write Data): Ghi liệu nhớ hay cổng vào-ra 08/02/2017 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH Chương 2: Cấu trúc máy tính 22 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM • Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) hay Bộ vi xử lý (microprocessor, processor) - Là mạch xử lý liệu theo chương trình thiết lập trước, dạng mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transistor bảng mạch nhỏ - Là thành phần quan trọng nhất, xem não, thường đắt máy tính - Hai nhà sản xuất CPU lớn nay: Intel AMD (Advanced Micro Devices) 2.3.1 Bộ xử lý trung tâm 2.3.2 Bộ nhớ 2.3.3 Thiết bị vào-ra 2.3.4 Liên kết hệ thống 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 23 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 24 03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM • Những chức xử lý trung tâm: - Nhận lệnh, giải mã lệnh, điều khiển khối khác thực lệnh - Thực phép tính số học, logic phép tính khác - Sinh tín hiệu địa để truy nhập nhớ Một số xử lý trung tâm 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 25 08/02/2017 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM • - - 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Chương 2: Cấu trúc máy tính 27 26 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM Các thành phần xử lý trung tâm: Khối điều khiển (CU - Control Unit): có chức điều khiển hoạt động máy tính theo chương trình định sẵn Khối số học logic (ALU - Arithmetic and Logic Unit): gồm mạch chức để thực phép toán sở phép toán số học, phép toán logic, phép tạo mã, … Các ghi (Registers): dùng nhớ nhanh, tương tác trực tiếp với mạch xử lý CPU; gồm ghi ghi địa lệnh thực hiện, ghi ghi lệnh thực hiện, ghi ghi liệu, ghi ghi kết xử lý, … 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 28 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu vi xử lý: • Tốc độ đồng hồ • Tốc độ bus • Kích thước từ nhớ • Dung lượng cache • Tập lệnh • Số lượng lõi • Các kỹ thuật xử lý • Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý trung tâm (tiếp): - Đồng hồ vi xử lý (clock): thiết bị thiết lập bước thực lệnh; mạch xung nhịp đồng hồ dùng để đồng thao tác xử lý CPU theo khoảng thời gian không đổi Khoảng thời gian chờ hai xung gọi chu kỳ xung nhịp Xung nhịp hệ thống tạo xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính triệu/tỷ đơn vị giây (MHz/GHz) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 29 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 30 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM • Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý trung tâm (tiếp): - Bộ vi xử lý nhiều lõi (multi-core processor): gồm nhiều đơn vị xử lý, có hiệu xử lý nhanh Ví dụ: vi xử lý i5-520M 2.4 GHz có lõi, hiệu tương đương 4.8 GHz; vi xử lý i7-720QM 1.6 GHz có lõi, hiệu tương đương 6.4 GHz - Tốc độ Bus: Bus đường truyền liệu đến khỏi vi xử lý; bus tốc độ cao giúp chuyển liệu nhanh, cho phép CPU hoạt động với công suất lớn nhất; tốc độ bus đo megahertz (một triệu chu kỳ/giây); máy tính ngày có tốc độ bus từ 1000-1600 MHz • Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý trung tâm (tiếp): - Dung lượng Cache: CPU cache nhớ đệm tốc độ cao, cho phép vi xử lý truy cập liệu nhanh từ nhớ RAM; dung lượng cache lớn làm tăng hiệu máy tính; cache L1 (mức 1) có tốc độ nhanh nhất; cache L2, L3 có tốc độ chậm nhanh tốc độ truy nhập nhớ (RAM) hay đĩa; dung lượng cache thường đo megabytes (MB) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 31 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 32 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM • Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý trung tâm (tiếp): - Kích thước từ nhớ: số bit mà vi xử lý xử lý lần, ví dụ, vi xử lý 64-bit có ghi 64-bit xử lý lần 64 bit; kích thước từ nhớ lớn giúp cho vi xử lý có khả xử lý nhiều liệu chu kỳ làm tăng hiệu máy tính; máy tính cá nhân thường có vi xử lý 32-bit 64-bit 08/02/2017 • + + + Chương 2: Cấu trúc máy tính 33 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý trung tâm (tiếp): Các kỹ thuật xử lý lệnh CPU: Serial processing (xử lý tuần tự): VXL phải hoàn thành tất bước chu kỳ lệnh trước bắt đầu thực lệnh Pipelining (kỹ thuật đường ống lệnh): VXL bắt đầu thực lệnh trước hồn thành lệnh trước Parallel processing (xử lý song song): VXL thực nhiều lệnh lúc 08/02/2017 • Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý trung tâm (tiếp): - Tập lệnh: Bộ VXL có tập lệnh phức tạp sử dụng cơng nghệ CISC (complex instruction set computer); VXL có tập lệnh rút gọn gồm lệnh đơn giản sử dụng công nghệ RISC (reduced instruction set computer); VXL RISC thực hầu hết lệnh nhanh so với VXL CISC cần nhiều lệnh đơn giản để hoàn thành tác vụ so với VXL CISC; đa số VXL máy tính cá nhân sử dụng công nghệ CISC, VXL thiết bị cầm tay iPod, Droid, BlackBerry thường ARM (advanced RISC machine) Chương 2: Cấu trúc máy tính 35 34 2.3.2 BỘ NHỚ Dung lượng tăng dần, tốc độ giảm dần, giá thành/1 bit giảm dần Sơ đồ hệ thống nhớ 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 36 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG • Khái niệm: - Là nhớ có thời gian truy cập nhỏ, dùng để nạp hệ điều hành, ghi chương trình liệu thời gian xử lý - Gồm mức nhớ mà CPU truy cập trực tiếp - Bộ nhớ gồm loại: Cache, RAM ROM - Bộ nhớ Cache RAM nhớ đọc ghi liệu, bị thông tin nguồn nuôi - ROM nhớ cho phép đọc, liệu khơng bị xóa nguồn • Cấu tạo nhớ trong: - Bộ nhớ cấu tạo từ phần tử vật lý có trạng thái đối lập: trạng thái dùng để thể bit 0, trạng thái thể bit - Có nhiều kỹ thuật chế tạo phần tử có trạng thái dùng từ tính, dùng mạch bán dẫn; nay, người ta dùng nhớ bán dẫn mạch bán dẫn điều khiển có trạng thái đóng/mở để thể bit; nhớ bán dẫn chế tạo vi mạch tích hợp (vài cm2) có dung lượng vài gigabyte (GB) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 37 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG • Tổ chức nhớ trong: - Tổ chức dãy liên tiếp byte nhớ đánh số thứ tự 0, 1, 2, … địa byte nhớ Mỗi byte gồm bit, bit thiết lập - Byte đơn vị thông tin thuận lợi cho xử lý liệu chứa vừa đủ ký tự mã hóa theo bảng mã ASCII hay số nguyên nhỏ 256 (= 28-1) Để thể liệu dài ký tự mã hóa theo bảng mã Unicode cần byte, số nguyên lớn cần byte, số thực cần 4, 6, 10 byte liền 08/02/2017 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 39 38 • Tổ chức nhớ trong: (tiếp) - Mỗi byte nhớ có đặc trưng: + Địa chỉ: thứ tự vị trí byte nhớ Bộ nhớ trong; địa byte nhớ cố định + Nội dung: giá trị số dạng mã nhị phân, lưu trữ trạng thái vật lý byte nhớ; nội dung byte nhớ thay đổi - Việc truy cập tới liệu byte nhớ không phụ thuộc vào byte nhớ khác (do byte nhớ có địa riêng) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 40 10 03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG • Đọc/ghi với nhớ trong: - Q trình đọc thơng tin từ nhớ trong: + CPU gửi địa vùng nhớ thông qua bus địa tới mạch gọi giải mã địa + CPU gửi tín hiệu điều khiển qua bus điều khiển tới kích hoạt giải mã địa + Bộ giải mã địa mở mạch điện thực chức chép liệu vùng nhớ đưa bus liệu, CPU ghi nhận liệu vào ghi - Quá trình ghi xảy theo chiều ngược lại, liệu từ CPU đến nhớ • Bộ nhớ cache: - Là nhớ đệm CPU nhớ (RAM) - Có tốc độ cao, cho phép CPU truy cập liệu nhanh từ nhớ - Cache thường đặt chip CPU - Khi CPU cần đọc liệu, tìm liệu cache trước, khơng thấy tìm nhớ đưa liệu vào cache để tăng tốc độ xử lý liệu lệnh - Cache làm từ RAM tĩnh (SRAM, Static RAM): bit lưu trữ Flip-Flop, có cấu trúc phức tạp giá thành cao 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 41 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG Chương 2: Cấu trúc máy tính 42 • RAM (Random Access Memory): - Là cách gọi tắt loại RAM động phổ biến (DRAM, Dynamic RAM): có cấu trúc đơn giản, tốc độ chậm giá thành thấp SRAM - Các bit lưu trữ tụ điện; tụ điện tích điện, biểu diễn bit 1; ngược lại, tụ điện xả hết biểu diễn bit - Được dùng để nạp vào hệ điều hành khởi động máy tính, để chứa lệnh chương trình ứng dụng, để lưu trữ liệu tạm thời chờ CPU đọc ghi RAM “phòng đợi” cho CPU Cache đệm CPU Bộ nhớ 08/02/2017 08/02/2017 43 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 44 11 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG • RAM (Random Access Memory) (tiếp): - Các máy tính cá nhân ngày thường có 2-8 GB RAM; lượng RAM mà máy tính cần phụ thuộc vào phần mềm sử dụng, dung lượng RAM yêu cầu thường ghi nhãn gói phần mềm Ví dụ: cài hệ điều hành Windows nên có 1GB RAM, ứng dụng/trò chơi đồ họa, video cần tối thiểu 2GB RAM, … - Đa số máy tính cá nhân ngày sử dụng SDRAM - SDRAM phân lớp tiếp thành DDR, DDR2, DDR3 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 45 DDR3-SDRAM 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG 2.3.2.1 BỘ NHỚ TRONG • ROM (Read Only Memory): - ROM loại nhớ có nội dung cố định, cho phép người dùng/máy tính đọc liệu khơng cho phép ghi vào - Dữ liệu thường ghi vào ROM lúc chế tạo, tập lệnh cốt lõi để khởi động máy tính cách truy cập đĩa cứng, tìm hệ điều hành, nạp vào RAM; tập lệnh gọi BIOS (Basic Input/Output System) 08/02/2017 RAM (Random Access Memory) (tiếp): Chương 2: Cấu trúc máy tính 47 46 • ROM (Read Only Memory) (tiếp): 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 48 12 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.2.2 BỘ NHỚ NGOÀI 2.3.2.2 BỘ NHỚ NGỒI • Khái niệm: - Bộ nhớ ngồi (storage devices): gồm loại nhớ mà CPU truy cập trực tiếp, thơng tin lưu trữ khơng bị xóa nguồn, có dung lượng lớn nhớ tốc độ truy cập thấp - Bộ nhớ ngồi gồm loại đĩa từ tính (đĩa cứng từ, đĩa mềm), đĩa quang (CD/DVD/Bluray), nhớ flash (các loại thẻ nhớ, nhớ usb, ổ cứng thể rắn), … 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 49 • Đặc điểm nhớ ngồi: - Thơng tin không định vị địa giống nhớ mà tổ chức theo khối logic gọi tệp (file) - CPU làm việc trực tiếp với liệu nhớ - Trước sử dụng, liệu file chuyển dần vào nhớ để CPU xử lý 08/02/2017 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương • Đặc điểm nhớ (tiếp): - Dữ liệu không ghi theo dạng số 0/1 theo nghĩa đen Thay vào đó, bit phải chuyển thành dạng thể bề mặt phương tiện lưu trữ - Có cơng nghệ dùng để chế tạo nhớ ngồi là: từ tính, quang, thể rắn Chương 2: Cấu trúc máy tính 50 2.3.2.2 BỘ NHỚ NGỒI 2.3.2.2 BỘ NHỚ NGOÀI 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 51 • Một số hình ảnh nhớ ngồi: 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 52 13 03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA • Thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) hay thiết bị vào/ra (I/O - Input/Output devices), có chức năng: trao đổi liệu/thơng tin máy tính mơi trường bên ngồi - Vào: chuyển liệu từ bên vào nhớ - Ra: chuyển thông tin từ nhớ môi trường bên ngồi • Hệ thống vào/ra bao gồm - Thiết bị ngoại vi - Ghép nối vào/ra (các cổng vào/ra, …) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 53 • Các thiết bị vào/ra sở: - Thiết bị vào: - Bàn phím (keyboard) - Chuột (mouse) - Thiết bị ra: - Màn hình (display monitor) • Một số thiết bị vừa thiết bị vào vừa thiết bị ra: hình cảm ứng, modem, ổ đọc ghi đĩa, … 08/02/2017 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA Chương 2: Cấu trúc máy tính 54 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA • Bàn phím (keyboard) - Dùng để đưa vào máy tính lệnh điều khiển, liệu - Thiết kế giao diện tương tự máy đánh chữ, có ưu điểm tránh mắc kẹt khí phím (giao diện QWERTY) - Khi ta ấn phím, tín hiệu truyền cho máy tính thơng qua lập mã, tương ứng với ký tự phím 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính • Bàn phím (keyboard) (tiếp): 55 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 56 14 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA • Bàn phím (keyboard) (tiếp): - Bàn phím có khoảng 104 phím, chia thành nhóm: + Nhóm phím chữ: gồm phím chữ cái, chữ số, dấu + Nhóm phím chức năng: để thực nhanh số yêu cầu như: F1, F2, …, F12 + Nhóm phím điều khiển: xác định số chức đặc biệt Esc (Escape), Caps Lock, Shift, Ctrl (Control), Alt (Alternate), Insert, … + Nhóm phím điều khiển trỏ hình: gồm phím mũi tên lên, xuống, trái, phải, Home, End, Page Up, Page Down, … 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 57 - 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Cơng nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA Chương 2: Cấu trúc máy tính 58 • Chuột (mouse) (tiếp): - Chuột quang: - Chụp ảnh liên tiếp bề mặt bên chuột, so sánh để phát chuyển dịch - Thường dùng đi-ốt phát quang phát laze hồng ngoại để chiếu sáng bề mặt bên - Ưu điểm: độ phân giải cao nên cho kết xác hơn, hoạt động tốt nhiều loại bề mặt khác • Chuột cảm ứng • Chuột (mouse) (tiếp): - Chuột bi: - Sử dụng chế học: viên bi hình cầu đặt chuột, chuột di chuyển truyền chuyển động vào trụ đặt vng góc gắn với thiết bị đếm xung để tính vị trí dịch chuyển trỏ hình - Nhược điểm: dễ bị kẹt bẩn 08/02/2017 • - 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA Chuột (mouse): Là thiết bị định điểm làm việc hình phổ biến Hoạt động theo nguyên lý phát chuyển động theo hai hướng so với bề mặt bên Chuyển động chuột bề mặt phiên dịch thành chuyển động trỏ hình giao diện đồ họa Dạng phổ biến chuột gồm nút bấm nút cuộn; nút trái dùng cho thao tác lựa chọn, đặt vị trí trỏ hình; nút phải để menu ngữ cảnh gồm lệnh thực với đối tượng vị trí trỏ 59 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 60 15 03/02/2018 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA • Màn hình (display monitor): - Là thiết bị hiển thị chữ hay ảnh cách tạo lưới điểm ảnh (pixel) nhỏ có màu sắc khác - Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh: + Kích thước hình + Khoảng cách điểm ảnh (dot pitch) + Độ rộng góc nhìn + Tốc độ đáp ứng + Độ sâu màu sắc + Độ phân giải 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 61 • Màn hình (display monitor) (tiếp): - loại hình phổ biến: + CRT: sử dụng đèn tia âm cực (đèn CRT) – loại đèn dùng cho tivi, loại hình nặng, có độ dầy lớn, chiếm nhiều diện tích + LCD: loại hình mỏng, nhẹ, dùng cơng nghệ tinh thể lỏng (LCD – liquid crystal display) plasma 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 62 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA • Máy in (printer): - Máy in thiết bị cho phép in chữ hay ảnh giấy Có ba loại: + Máy in kim (dot matrix printer): loại đời đầu tiên, phổ biến quầy toán ngân hàng + Máy in phun (ink jet printer): tạo điểm giấy cách phun tia mực siêu nhỏ; cho chất lượng in tốt, tốn nhiều mực, giá hộp mực cao • Máy in (printer) (tiếp): - Máy in laze (laser printer): loại máy in dùng kỹ thuật laze; cho chất lượng ảnh cao, tốn mực nên dùng rộng rãi 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 63 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 64 16 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA 2.3.3 THIẾT BỊ VÀO/RA • Một số thiết bị vào/ra khác: - Máy quét ảnh (scaner): nhập liệu cách quét hình ảnh - Thiết bị quay số (điện thoại): + Modem (Modulation-Demodulation) - Các thiết bị mạng: + Network Inteface Card (NIC) + Wireless Adapter - Bút điện tử (light pen) - Máy ảnh số, quay phim số (digital camera) - Optical Charater Reader (OCR): nhận dạng chữ - Barcode Reader: đọc mã vạch 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 65 Barcode Reader Modem Camera 08/02/2017 Light pen Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương Chương 2: Cấu trúc máy tính 67 NIC Chương 2: Cấu trúc máy tính Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam 2.3.4 LIÊN KẾT HỆ THỐNG • Các thiết bị máy tính liên kết với thông qua đường bus, khe cắm mở rộng, loại cổng kết nối; thành phần thường thiết kế bo mạch chủ 08/02/2017 Scaner 66 Các thành phần kết nối hệ thống bo mạch chủ 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 68 17 03/02/2018 Khoa Cơng nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2.3.4 LIÊN KẾT HỆ THỐNG 2.3.4 LIÊN KẾT HỆ THỐNG • Bus: - Là tuyến đường để thông tin (dữ liệu, lệnh, địa chỉ) “chạy” - Gồm đường mạch bo mạch chủ (ví dụ: nối CPU RAM) loại cáp mở rộng (ví dụ: cáp nối ổ đĩa cứng với bo mạch chủ) 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 69 • Các khe cắm mở rộng (expansion slot) dùng để cắm loại card điều khiển thiết bị vào-ra card đồ họa, card âm thanh, modem • Các cổng (port) dùng để kết nối máy tính với thiết bị vào-ra, gồm nhiều loại: - PS/2 kết nối chuột bàn phím - VGA kết nối hình - LPT kết nối máy in - RJ45 kết nối modem - USB kết nối nhiều thiết bị giao tiếp qua chuẩn USB - Các cổng âm - Cổng đọc thẻ nhớ -… 08/02/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 70 18 ... (1981-nay) 08/ 02/ 2017 Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2. 2... thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2. 3 .2. 2 BỘ NHỚ NGOÀI 2. 3 .2. 2 BỘ NHỚ NGỒI... nghệ thơng tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam Bài giảng Tin học đại cương Bài giảng Tin học đại cương 2. 3 .2. 1 BỘ NHỚ TRONG 2. 3 .2. 1 BỘ NHỚ