Kiến trúc máy tính đề cập đến những thuộc tính hệ thống mà lập trình viên có thể quan sát được. Đó là các thuộc tính có ảnh hưởng trực tiếp đến việc thực thi một chương trình, Tổ chức máy tính quan tâm đến các đơn vị vận hành...
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH (Computer Architecture) Khoa Kỹ thuật máy tính GV: TS Vũ Đức Lung Email: lungvd@uit.edu.vn Khoa KTMT Vũ Đức Lung Thời gian: - Lý Thuyết: 45 tiết (3 TC) Điểm số: - Điểm thi HK: 30% - Điểm thi cuối kỳ: 70% Khoa KTMT Vũ Đức Lung Mục đích mơn học Nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức kiến trúc máy tính Lịch sử Chức nguyên lý hoạt động phận Cách biểu diễn liệu, tính tốn máy tính Cách chế tạo, thiết kế mạch Logic số Các kiến trúc lệnh loại máy tính CISC RICS Các nguyên lý hoạt động xử lý Khoa KTMT Vũ Đức Lung Nội dung Chương : Giới thiệu Chương : Các phận máy tính Chương : Biểu diễn liệu Chương : Mạch Logic số Chương : Mạch Chương : Kiến trúc lệnh Chương : Tổ Chức xử lý Chương : Hệ Thống nhớ Khoa KTMT Vũ Đức Lung Tài liệu học tập & tham khảo Vũ Đức Lung Giáo trình kiến trúc máy tính Trường ĐH Cơng nghệ thông tin, ĐHQG TP.HCM, 2009 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 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 Interfac e , 3rd ed San Mateo, CA: Morgan Kaufman, 2004 Slides + tập: http://groups.google.com/group/ca-vdlung?hl=en Vũ Đức Lung Khoa KTMT Chương I : Giới thiệu Mục đích - nắm bắt về: Một số khái niệm kiến trúc máy tính Lịch sử phát triển máy tính qua hệ máy tính: http://www.computersciencelab.com http://www.computerhistory.org Khuynh hướng cho phát triển ngành máy tính Phân loại máy tính Các dịng CPU Intel Khoa KTMT Vũ Đức Lung Kiến trúc máy tính Kiến trúc máy tính đề cập đến thuộc tính hệ thống mà lập trình viên quan sát Đó thuộc tính có ảnh hưởng trực tiếp đến việc thực thi chương trình, Ví dụ: Tập thị máy tính, số bit sử dụng để biểu diễn liệu, chế nhập/xuất, kỹ thuật định địa nhớ, v.v e.g Is there a multiply instruction? Khoa KTMT Vũ Đức Lung Tổ chức máy tính Tổ chức máy tính quan tâm đến đơn vị vận hành kết nối chúng nhằm thực hóa đặc tả kiến trúc, Ví dụ: tín hiệu điều khiển, giao diện máy tính với thiết bị ngoại vi, kỹ thuật nhớ sử dụng e.g Is there a hardware multiply unit or is it done by repeated addition? Khoa KTMT Vũ Đức Lung Học Kiến trúc máy tính để làm gì? Khoa KTMT Vũ Đức Lung Máy tính gì? Là máy xử lý liệu, thực thi tự động điều khiển danh sách câu lệnh lưu nhớ Khoa KTMT Vũ Đức Lung 10 Thế hệ IV – máy tính cá nhân (1980-?) 1981 đời máy IBM PC sở CPU Intel 8088 dùng hệ điều hành MS-DOS Microsoft 1983 PC/XT (Extended Technology) với HDD 10 MB 20 MB với giá có 1,995$ Khoa KTMT Vũ Đức Lung 38 Khối nước XHCN -1950 trường khí xác quang học (CNTT bây giờ): máy tính tốn điện cỡ lớn đời với mục đích giải toán khoa học kỹ thuật phức tạp - 1953 đại học toán, viện hàn lâm – máy Strela - 1954 PC – Ural 1-16 Minsk, Kiev… - Nói chung thời kỳ đầu có sau thời gian, hầu hết có máy tính tương đương với xu hướng giới EC-1840 Khoa KTMT Vũ Đức Lung 39 Khối nước XHCN EC-1840,41- tương đương với 8086 EC-1842,1843 - tương đương 80286 Từ 1849 trở máy tính dùng CPU Intel PC Năm bắt đầu SX Năm kết thúc SX Số lượng ЕС-1840 1986 1989 7461 ЕС-1841 1987 1995 83937 ЕС-1842 1988 1996 10193 ЕС-1843 1990 1993 3012 ЕС-1849 1990 1997 4966 ЕС-1851 1991 1997 3142 ЕС-1863 1991 1997 3069 ВМ2001 - 1074 Khoa KTMT 1994 Vũ Đức Lung 40 Khuynh hướng tương lai - Tăng tần số xung đồng hồ - Xử lý song song - Đa lõi CPU - Máy tính thơng minh, trí tuệ nhân tạo: LISP PROLOG - ASIMO (Advanced Step Innovative Mobility) Khoa KTMT Vũ Đức Lung 41 Khuynh hướng tương lai Các sử lý đa lõi - 1999 CPU lõi kép đời (IBM Power4 cho máy chủ) - 2001 bắt đầu bán thị trường Power4 - 2002 AMD Intel thông báo việc thành lập CPU đa lõi - 2004 CPU lõi kép Sun đời UltraSPARS IV - 2005 Power5 - 03/2005 CPU Intel lõi kép x86 đời, AMD – Opteron, Athlon 64X2 - 20-25/05/2005 AMD bắt đầu bán Opteron 2xx, - 26/05 Intel Pentium D, 31/05 AMD – bán Athlon 64X2 Khoa KTMT Vũ Đức Lung 42 Khuynh hướng tương lai Presler 65nm Khoa KTMT Vũ Đức Lung 43 Yonah Dual Core Khoa KTMT Vũ Đức Lung 44 CPU Power5 Khoa KTMT Vũ Đức Lung 45 Khuynh hướng tương lai Một siêu máy tính hàng đầu giới (8192 CPU, 7,3 Tfops) 26/06/2007: supercomputer Blue Gene/L với 128 dãy, 130 ngàn CPU, 360 Tfops, 267 triệu USD (MDGRAPE-3: 1PFlops) Khoa KTMT Vũ Đức Lung 46 Moscow State University Supercomputer 350 teraflops Khoa KTMT Vũ Đức Lung 47 Phân loại máy tính a) Các siêu máy tính (Super Computer): >1 triệu USD, IBM Deep Blue, Blue Gene, MDGRAPE-3 b) Các máy tính lớn (Mainframe) từ vài trăm – triệu USD IBM mainframes, Unisys ClearPath mainframes, Hitachi zSeries (z800), Hewlett-Packard, Fujitsu BS2000 and Fujitsu-ICL VME c) Máy tính mini (Minicomputer) Vài chục đến vài trăm ngàn USD Control Data’s CDC 160A and CDC 1700,DEC PDP and VAX series, HewlettPackard HP 3000 series, HP 2100 series, HP1000 series IBM midrange computers,Texas Instruments TI-990 d) Máy vi tính (Microcomputer or personal computer) Khoa KTMT Vũ Đức Lung 48 Các dòng Intel - 1970 CPU 4004 (4 bit) Intel chip đời - 1972 CPU Intel 8008 (8 bit) - 1974 CPU 8080, 1978 CPU 8086 (16 bit) - 1979 CPU 8088 (8 bit) - 1981 máy tính IBM PC đời sở CPU Intel 8088 hệ điều hành MS DOS - 1982 CPU 80286 (16 bit) - 1985 CPU 80386 (32 bit), 89-486, 93-Pentium… Khoa KTMT Vũ Đức Lung 49 Các dòng CPU Intel Khoa KTMT Vũ Đức Lung 50 Các dòng CPU Intel Pentium D, Core Duo, Intel® Core™2 Quad processor , Intel® Core™2 Extreme processor Intel® Core™ i7 processor Intelđ Core i7 processor Extreme Edition Corei7 ã 45nm ã nhõn ã Turbo Boost ã Intelđ Quickpath ã Cache L3 8MB ã Intelđ Desktop Board DX58SO Extreme Series ã chipset Intelđ X58 Express ã Gia 330$ (6tr3) Khoa KTMT Vũ Đức Lung 51 Câu hỏi tập Nắm bắt khái niệm Lịch sử phát triển máy tính Các xu hướng Phân loại máy tính Khoa KTMT Vũ Đức Lung 52 ... EC -1 8 42 ,18 43 - tương đương 80286 Từ 18 49 trở máy tính dùng CPU Intel PC Năm bắt đầu SX Năm kết thúc SX Số lượng Е? ? -1 840 19 86 19 89 74 61 Е? ? -1 8 41 1987 19 95 83937 Е? ? -1 842 19 88 19 96 10 193 Е? ? -1 843... Е? ? -1 843 19 90 19 93 3 012 Е? ? -1 849 19 90 19 97 4966 Е? ? -1 8 51 19 91 1997 314 2 Е? ? -1 863 19 91 1997 3069 ВМ20 01 - 10 74 Khoa KTMT 19 94 Vũ Đức Lung 40 Khuynh hướng tương lai - Tăng tần số xung đồng hồ - Xử lý... Lung 11 Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ zero ? ?máy tính học (16 4 2 -1 945) Khoa KTMT Vũ Đức Lung 12 Thế hệ zero ? ?máy tính học (16 4 2 -1 945) Năm 16 42 Pascal phát minh máy tính với phép tính + - Khoa