Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 2: Hệ thống máy tính

Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 2: Hệ thống máy tính cung cấp cho học viên những kiến thức về cấu trúc và chức năng của máy vi tính, liên kết hệ thống, các hoạt động cơ bản của máy tính,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

CHƯƠNG HỆ THỚNG MÁY TÍNH Nợi dung 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính 2.2 Liên kết hệ thống 2.3 Các hoạt động bản của máy tính 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính   Cấu trúc (structure) là cách thức mà các thành phần liên kết với Chức (function) là sự vận hành của từng thành phần của cấu trúc Chức của máy vi tính     Xử lý dữ liệu (Data processing) Lưu trữ dữ liệu (Data storage) Vận chuyển dữ liệu (Data movement) Điều khiển (Control) Mô hình chức máy vi tính Data movements:  input–output (I/O)  data communications Cấu trúc máy tính mức cao nhất Computer Central Processing Unit Computer Main Memory System Interconnection Input Output Cấu trúc máy tính mức cao nhất Bộ xử lý trung tâm (CPU) Chức năng:    Điều khiển hoạt động của máy tính Xử lý dữ liệu Nguyên tắc hoạt động bản:   CPU hoạt động theo chương trình nằm bộ nhớ Các thành phần:    Phần thi hành lệnh: ALU và các ghi Phần điều khiển: CU Bộ nhớ chính    Chức năng: Chứa các thơng tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp Dạng thông tin lưu trữ: Thông tin lưu trữ là các lệnh và sớ liệu mã hóa thành số nhị phân Tổ chức của bộ nhớ: Gồm các ngăn nhớ, ngăn nhớ chứa một số bit nhất định và đánh địa Hệ thống vào/ra (Input/Output System) Chức năng: trao đổi thông tin giữa máy tính với người dùng hay giữa các máy tính hệ thớng mạng Các thành phần     Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) Các modul vào/ra (I/O Modules) 10 b Phân xử bus phân tán 39 Nội dung 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính 2.2 Liên kết hệ thống 2.3 Các hoạt đợng bản của máy tính 40 2.3 Hoạt đợng bản của máy tính    Thực hiện chương trình Hoạt động ngắt Hoạt động vào/ra 41 Thực hiện chương trình   Là hoạt động bản của máy tính Chu trình lệnh:    Nhận lệnh (Fetch Instruction– FI) Thực hiện lệnh (Execute Instruction – EI) Thực hiện chương trình bị dừng nếu thực hiện lệnh bị lỗi gặp lệnh dừng 42 Nhận lệnh PC-Program Counter IR-Instruction Register 43 Thực hiện lệnh    CPU giải mã lệnh nhận Phát tín hiệu điều khiển thực hiện thao tác mà lệnh yêu cầu Các kiểu thao tác của lệnh:     Trao đổi dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ chính Trao đổi dữ liệu giữa CPU và module vào/ra Xử lý dữ liệu: thực hiện các phép toán số học phép toán logic với các dữ liệu Điều khiển 44 Ví dụ về thực hiện chương trình contents of memory and registers in hexadecimal 45 Ngắt (Interrupt)   Khái niệm: ngắt là chế cho phép CPU tạm dừng chương trình thực hiện để chuyển sang thực hiện một chương trình khác, gọi là chương trình phục vụ ngắt Nguyên nhân gây ngắt:    Ngắt lỗi phần cứng, ví dụ: lỗi nguồn Ngắt module vào/ra phát tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi dữ liệu Ngắt lỗi thực hiện chương trình, ví dụ: tràn số, chia cho … 46 Hoạt động ngắt    Sau hoàn thành một lệnh, bộ xử lý kiểm tra ngắt Nếu khơng có ngắt  bộ xử lý nhận lệnh tiếp theo của chương trình hiện tại Nếu có tín hiệu ngắt:      Tạm dừng chương trình thực hiện Cất ngữ cảnh (các thông tin liên quan đến chương trình bị ngắt) Thiết lập PC trỏ đến chương trình phục vụ ngắt Chuyển sang thực hiện chương trình phục vụ ngắt Cuối chương trình phục vụ ngắt, khôi phục ngữ cảnh và tiếp tục chương trình bị tạm dừng 47 Hoạt động ngắt (tiếp) 48 Chu trình thực hiện lệnh có ngắt 49 Xử lý với nhiều tín hiệu yêu cầu ngắt  Xử lý ngắt tuần tự:     Các ngắt thực hiện tuần tự Khi một ngắt thực hiện, các ngắt khác bị cấm Các ngắt khác đợi và kiểm tra sau ngắt xử lý xong Xử lý ngắt ưu tiên   Các ngắt định nghĩa mức ưu tiên khác Ngắt có mức ưu tiên thấp có thể bị ngắt ngắt ưu tiên cao 50 Xử lý với nhiều tín hiệu yêu cầu ngắt 51 Hoạt động vào/   Hoạt động vào/ra: là hoạt động trao đổi dữ liệu giữa module vào/ra với bên máy tính Các kiểu hoạt đợng vào-ra:   Module vào/ra trao đổi dữ liệu với CPU Module vào/ra trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ (DMA- Direct Memory Access) 52 Hết chương 53 ... 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính 2.2 Liên kết hệ thống 2.3 Các hoạt động bản của máy tính 11 1.2 Liên kết hệ thống Kết nối thông tin máy tính: 12 Kết nối theo kiểu... 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính 2.2 Liên kết hệ thống 2.3 Các hoạt động bản của máy tính 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính   Cấu trúc (structure) là cách thức... 2.1 Cấu trúc và chức của máy vi tính 2.2 Liên kết hệ thống 2.3 Các hoạt đợng bản của máy tính 40 2.3 Hoạt đợng bản của máy tính    Thực hiện chương trình Hoạt động ngắt