Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 4: Hệ thống máy tính

Unit - ALU): thực hiện các phép toán số học và các phép toán logic trên các dữ liệu cụ thể..  Tập thanh ghi (Register File - RF): lưu giữ[r]

(1)

Ki N TR C MÁY TÍNH VÀ Ế Ứ

H P NGỢ Ữ

CHƯƠNG 4: H TH NG MÁY Ệ Ố

TÍNH

(2)

N i dung chộ ương 4

 4.1 Cấu trúc hoạt động

máy tính

 4.2 Bộ xử lý trung tâm  4.3 Bộ nhớ máy tính  4.4 Hệ thống vào

 4.5 Giới thiệu hệ điều hành

(3)

4.1. C u trúc và ho t đ ng c b n c a máy ấ ạ ộ ơ ả ủ

tính

 4.1.1 Cấu trúc máy tính  4.1.2 Liên kết hệ thống

 4.1.3 Hoạt động máy tính  4.1.4 Cấu trúc máy tính cá nhân

điển hình

(4)

4.1.1 C u trúc c b n c a máy tínhấ ơ ả ủ

 Bộ xử lý trung tâm (Central Processing

Unit)

 Bộ nhớ (Memory)

 Hệ thống vào-ra (Input-Output System)  Liên kết hệ thống (System

Interconnection)

(5)

B nh máy tínhộ ớ

(6)

4.2 B x lý trung tâm (CPU)ộ ử

 Ch c năng: ứ

 Điều khiển hoạt động tồn hệ thống

máy tính

 Xử lý liệu

 Nguyên t c ho t đ ng c b n: CPU ho t ắ ạ ộ ơ ả ạ

đ n g t h e o ộ

 chương trình nằm nhớ chính,

cách:

 Nhận lệnh từ nhớ chính,  Sau tiến hành giải mã lệnh phát

tín hiệu điều khiển thực thi lệnh

 Trong q trình thực thi lệnh, CPU

trao đổi liệu với nhớ hay hệ thống vào-ra

 C u t rú c c b n c a CPUấ ơ ả ủ

(7)

B x lý trung tâm (CPU)ộ ử

(8)

(9)

(10)

(11)

 Các thành ph n c b n c a CPUầ ơ ả ủ

 Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU): điều

khiển hoạt động máy tính theo chương trình định sẵn

 Đơn vị số học logic (Arithmetic and Logic

Unit - ALU): thực phép toán số học phép toán logic liệu cụ thể

 Tập ghi (Register File - RF): lưu giữ

các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động CPU

 Bus bên (Internal Bus): kết nối

thành phần bên CPU với

 Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit -

BIU) kết nối trao đổi thông tin với bus bên (internal bus) với bus bên (external bus)

(12)

(13)

 Tốc độ xử lý:

 Số lệnh thực giây

 MIPS (Millions of Instructions per Second)  Khó đánh giá xác

 Tần số xung nhịp xử lý:

 Bộ xử lý hoạt động theo xung nhịp

(Clock) có tần số xác định

 Tốc độ xử lý đánh giá gián tiếp

(14)

 Dạng xung nhịp:

(15)

 Dạng xung nhịp:

(16)

 T0: chu kỳ xung nhịp

 Mỗi thao tác xử lý số

nguyên lần chu kỳ T0 T0 nhỏ

bộ xử lý chạy nhanh

 Tần số xung nhịp: f0=1/T0 gọi tần số

làm việc CPU

 VD: Máy tính dùng xử lý Pentium IV

2GHz

Ta có: f0 = 2GHz = x 109Hz

T0 = 1/f0 = / (2 x 109) = 0,5 ns

(17)

4.3 B nh máy tínhộ ớ

 Chức năng: lưu trữ chương trình

liệu

 Các thao tác với nhớ:  Thao tác đọc (Read)

 Thao tác ghi (Write)

 Các thành phần chính:

 Bộ nhớ (Internal Memory)  Bộ nhớ (External Memory)  Các thành phần nhớ máy tính

(18)

B nh máy tínhộ ớ

 Chức đặc điểm:

 Chứa thơng tin mà CPU trao đổi

trực tiếp

 Tốc độ nhanh

 Dung lượng không lớn

 Sử dụng nhớ bán dẫn: ROM RAM  Các loại nhớ trong:

 Bộ nhớ

 Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm nhanh)

(19)

B nh chính (Main Memory)ộ ớ

 RAM

(20)

B nh chính (Main Memory)ộ ớ

 Là thành phần nhớ tồn hệ

thống máy tính

 Chứa chương trình liệu

được CPU sử dụng

 Tổ chức thành ngăn nhớ đánh

địa

 Ngăn nhớ thường tổ chức theo Byte  Nội dung ngăn nhớ thay đổi,

song địa vật lý ngăn nhớ cố định

 Thơng thường, nhớ bao gồm

phần:

 Bộ nhớ RAM  Bộ nhớ ROM