Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 1: Mở đầu

Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 1: Mở đầu cung cấp cho học viên những kiến thức về khái niệm và phân loại máy tính, lịch sử phát triển của máy tính, luật Moore, kiến trúc và tổ chức, đánh giá hiệu năng,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Computer Architecture GV: Đoàn Thị Quế Bộ mơn: Kỹ thuật máy tính & mạng Mục tiêu thời lượng môn học  Kiến thức:    Kĩ năng:    Hiểu hoạt động xử lý lệnh kỹ thuật xử lý thơng tin máy tính Đánh giá hiệu hoạt động máy tính Thái độ:   Sinh viên có kiến thức tổ chức, chức nguyên lý hoạt động thành phần máy tính Nắm vững cấu trúc xử lý trung tâm, diễn tiến thi hành lệnh, cấu trúc tập lệnh, các phương pháp định địa chỉ, cách thức vận hành loại nhớ cách giao tiếp thiết bị ngoại vi xử lý Nhận thức tầm quan trọng môn học, từ có thái độ nghiêm túc, ham thích học tập rèn luyện Thời lượng: tín Nội dung       Chương Chương Chương Chương Chương Chương 1: 2: 3: 4: 5: 6: Mở đầu Hệ thống máy tính Biểu diễn thông tin máy tính Bộ xử lý trung tâm Hệ thớng nhớ Hệ thống vào Yêu cầu đánh giá môn học Yêu cầu đối với sinh viên:    Dự lớp theo qui chế Hoàn thành tập giao Đánh giá môn học:     Chuyên cần: 10% Đánh giá giữa kỳ: 30% Thi cuối kỳ: 60% Tài liệu tham khảo Stallings, William Computer organization and architecture: designing for performance 2010, 8th edition Andrew S Tanenbaum Structured Computer Organization 2013, 6th edition Hennessy, John L., and David A Patterson Computer architecture: a quantitative approach 2012, 5th edition Chương 1: Mở đầu 1.1 Khái niệm và phân loại máy tính 1.2 Lịch sử phát triển của máy tính 1.3 Luật Moore 1.4 Kiến trúc tổ chức 1.5 Đánh giá hiệu 1.1 Khái niệm phân loại máy tính Khái niệm máy tính   Máy tính (Computer) thiết bị sử dụng để thực hiện các phép biến đổi toán học, thí dụ: bàn tính, máy tính bỏ túi, máy vi tính Ngày nay, nói đến máy tính chúng ngầm hiểu máy vi tính Khái niệm máy tính  Máy tính thực hiện các công việc sau:    Nhận thông tin, Xử lý thông tin theo chương trình nhớ sẵn bên trong, Đưa thơng tin  Máy tính hoạt động theo chương trình Khái niệm máy tính  Máy tính bao gồm:    Phần cứng (Hardware): gồm các đối tượng vật lý hữu vi mạch, bản mạch in, dây cáp nới, nhớ, hình, … Phần mềm (Software): gồm các thuật giải thể hiện máy tính các chương trình  Chương trình: gồm tập các lệnh (hay thị Instruction) nằm nhớ để yêu cầu máy tính thực hiện công việc cụ thể Phần sụn (Firmware): Là phần mềm nhúng vào các mạch điện tử quá trình chế tạo các mạch điện tử Phân loại máy tính  Thường phân loại theo tốc độ xử lý:  Phân loại truyền thống:     Siêu máy tính (Supercomputer) Máy tính lớn (Mainframe computer) Máy tính nhỏ (Minicomputer) Máy vi tính (Microcomputer) 10 1.3 Luật Moore  Gordon Moore - người đồng sáng lập Intel  Luật Moore: “Số transistors chip tăng gấp đôi sau 18 tháng” 44 Kết quả của luật Moore      Kích thước các linh kiện nhỏ máy tính giảm kích thước Mật độ tích hợp cao , đường dẫn ngắn dẫn đến tăng tốc độ Chi phí cho máy tính giảm Điện tiêu thụ ít Hệ thớng có ít các chip liên kết với nhau, tăng độ tin cậy 45 Chương 1: Mở đầu 1.1 Khái niệm và phân loại máy tính 1.2 Lịch sử phát triển của máy tính 1.3 Luật Moore 1.4 Kiến trúc tổ chức 1.5 Đánh giá hiệu 46 Kiến trúc tổ chức  Kiến trúc máy tính (computer architecture):   Tổ chức máy tính (Computer Organization):   Đề cập đến những đặc tính của hệ thớng nhìn thấy bởi người lập trình như: sớ lượng bit sử dụng để đại diện cho nhiều loại dữ liệu (ví dụ: số, ký tự), kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture), kỹ thuật định địa bộ nhớ chế Input/Output Đề cập đến các đơn vị hoạt động đó các phần cứng mối liên kết giữa chúng tín hiệu điều khiển, giao diện giữa máy tính thiết bị ngoại vi công nghệ nhớ sử dụng Lưu ý: Một vài máy tính có kiến trúc phần mềm 47 phần tổ chức khác Các mơ hình kiến trúc máy tính 48 Chương 1: Mở đầu 1.1 Khái niệm và phân loại máy tính 1.2 Lịch sử phát triển của máy tính 1.3 Luật Moore 1.4 Kiến trúc tổ chức 1.5 Đánh giá hiệu 49 1.5 Đánh giá hiệu  Tớc độ của máy tính định bởi những yếu tố nào? 50 1.5 Đánh giá hiệu  Tớc độ của máy tính định bởi:       Tốc độ của xử lý Dung lượng của RAM Kiến trúc tập lệnh Hiệu quả của trình biên dịch Kỹ lập trình … 51 1.5 Đánh giá hiệu  Tốc độ của xử lý:    Số lệnh thực hiện giây MIPS (Million of Instructions per Second) Khó đánh giá xác Tớc độ của xử lý đánh giá gián tiếp thông qua tần số của xung nhịp  Bộ xử lý hoạt động theo xung nhịp (Clock) có tần sớ xác định 52 1.5 Đánh giá hiệu  Tốc độ đồng hồ (tần số xung nhịp): số dao động/s (Hz) Xung nhịp 53 1.5 Đánh giá hiệu   CPI sớ chu kỳ trung bình cho lệnh của chương trình f tần sớ xung nhip 54 Câu hỏi ôn tập Trình tự xử lý thơng tin của máy tính điện tử gì? Hardware, software, firmware gì? Theo cách phân loại truyền thớng có mấy loại máy tính? Theo cách phân loại hiện đại có mấy loại máy tính? 55 Câu hỏi ôn tập Dựa vào tiêu chuẩn người ta phân chia máy tính thành hệ? Đặc trưng bản của hệ máy tính? Luật Moore những thành quả của nó? Phân biệt thuật ngữ kiến trúc máy tính (computer architecture) tổ chức máy tính (computer organization) So sánh mơ hình kiến trúc máy tính Von Neumann Harvard? 56 Câu hỏi ơn tập Tìm hiểu đặc tính bản của loại máy tính sau: Microcontroller, Mobile and game computers, Personal computer, Server, Mainframe  Ref Tanenbaum, A.S., Austin T Structured computer organization Pearson, 2013, pp 3139 57 Hết chương 58 ... diện giữa máy tính thiết bị ngoại vi công nghệ nhớ sử dụng Lưu ý: Một vài máy tính có kiến trúc phần mềm 47 phần tổ chức khác Các mơ hình kiến trúc máy tính 48 Chương 1: Mở đầu 1.1 Khái... luyện Thời lượng: tín Nội dung       Chương Chương Chương Chương Chương Chương 1: 2: 3: 4: 5: 6: Mở đầu Hệ thống máy tính Biểu diễn thông tin máy tính Bộ xử lý trung tâm Hệ thống nhớ... 45 Chương 1: Mở đầu 1.1 Khái niệm và phân loại máy tính 1.2 Lịch sử phát triển của máy tính 1.3 Luật Moore 1.4 Kiến trúc tổ chức 1.5 Đánh giá hiệu 46 Kiến trúc tổ chức  Kiến trúc