KIẾN TRÚC máy TÍNH

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH TS Nguyễn Văn Thuỷ Khoa Cơng nghệ thông tin Email: nthuy.ptit@gmail.com Giới thiệu p  Là khoa học sở ngành CNTT p  Khoa học chọn lựa thành phần phần cứng hiệu cao, giá thành rẻ sở công ty công nghệ (Apple, IoT Misfit, …) p  Rất nhiều sản phẩm từ IoT (giá vài đô), đến hệ thống lớn (nhiều triệu đô) -> Đều gọi máy tính p  Học khốI chức cho hệ thống máy tính hồn chỉnh Tài liệu tham khảo p  Bài giảng “Kiến trúc máy tính” – Hồng Xn Dậu p  Stallings W., Computer Organization and Architecture, Prentice – Hall 2013 p  Hennesy J.L and Patterson D.A., Computer Architecture A Quantitative Approach, Morgan Kaufmann, 2003 p  Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy vi tính, Nhà xuất Giáo dục, 1999 p  Hồ Khánh Lâm, Kỹ thuật vi xử lý, Nhà xuất Bưu điện, 2005 Điểm thành phần n  Điểm chuyên cần: 10% n  Bài tập, thảo luận: 10% n  Kiểm tra: 10% n  Thi cuối kỳ : 70% Các nội dung p  Chương 1: Giới thiệu chung p  Chương 2: Khối xử lý trung tâm – CPU p  Chương 3: Tập lệnh máy tính p  Chương 4: Bộ nhớ p  Chương 5: Bộ nhớ p  Chương 6: Hệ thống bus thiết bị ngoại vi Kiến trúc máy tính There are four main structural components of the computer: ª  CPU – điều khiển xử lý liệu máy tính ª  Bộ nhớ – Lưu liệu ª  Cổng vào (I/O) – chuyển liệu máy tính mơi trường bên ngồi ª  Kết nối hệ thống – Các chế đảm bảo thông tin thông suốt CPU, nhớ trung tâm, cổng vào (I/O) Chương 1: Giới thiệu chung Chương 1: Nội dung 1.  2.  3.  4.  5.  6.  Khái niệm kiến trúc tổ chức máy tính Cấu trúc chức máy tính Lịch sử phát triển máy tính Kiến trúc Von Neumann Kiến trúc Harvard Biểu diễn liệu máy tính Kiến trúc tổ chức máy tính p  Kiến trúc máy tính (computer architecture): khoa học lựa chọn kết nối thành phần phần cứng máy tính nhằm đạt yêu cầu: Hiệu năng: nhanh tốt n  Chức năng: nhiều chức n  Giá thành: rẻ tốt n  p  Tổ chức máy tính (computer organization): khoa học nghiên cứu thành phần máy tính phương thức làm việc chúng dựa kiến trúc cho trước Ví dụ p  Computer Architecture: IBM Thinkpad, Iphone, Android Phones Thiết kế hệ thống dòng sản phẩm p  Computer Organization Các hệ máy khác với kiến trúc phần cứng Các đời Thinkpad khác nhau: T40, T50, n  Iphone 4, 4s, 5, 5s, 6, 6s, 7, 7s, … n  Samsung S2, S3, S4, S5, S6,… n  10 Hệ nhị phân p  Sử dụng dạng đa thức để biểu diễn số nhị phân: (11001010)2 = 1*27 + 1*26 + 0*25 + 0*24 + 1*23 + 0*22 + 1*21 + 0*20 = 128 + 64 + + = (202)10 51 Chuyển đổi số thập phân sang nhị phân 52 Chuyển đổi số thập phân sang nhị phân (0.6875)10 (.)2? p  Chuyển (0.81)10 (.)2? p  Chuyển (0.2)10 ? p  Chuyển 53 Hệ Hexa p  Mỗi kí hiệu hệ hexa biểu diễn kí hiệu hệ nhị phân 54 Tổ chức liệu p  Bits: Là đơn bị liệu nhỏ n  Một bit lưu trữ giá trị: hoặc1, true false n  p  Nibbles: Nhóm bits n  Có thể lưu trữ tới 16 giá trị từ (0000)2 tới (1111)2, số hệ hexa n  55 Data Organization p  Bytes: Nhóm bit nibbles n  Có thể lưu tới 256 giá trị, từ (0000 0000)2 tới (1111 1111)2, từ (00)16 tới (FF)16 n  56 Data Organization p  Words (từ): Nhóm 16 bits, hay bytes n  Có thể lưu tới 216 (65536) values, từ (0000)16 tới (FFFF)16 n  57 Data Organization p  Double words: A double word nhóm 32 bits, bytes, words n  Có thể lưu tới 232 values, từ (0000 0000)16 tới (FFFF FFFF)16 n  58 Số có dấu không dấu p  Trong hệ nhị phân, bit trái dùng để biếu diễn dấu số có dấu n  n  p  Ví dụ: sử dụng bit để biểu diễn số n  n  p  Bit trái số dương Bit trái số âm 0011, 0111, 0101là số dương 1011, 1111, 1101 số âm Đối với số không dấu, tất bit lưu giá trị 59 Số có dấu khơng dấu p  Phạm n  vi biểu diễn: n bits biểu diễn: Số có dấu: từ -2n-1 tới + 2n-1-1 bits: từ -128 tới +127 p  16 bits: từ -32768 tới +32767 p  32 bits: từ -2,147,483,648 tới +2,147,483,647 p  n  Số không dấu: từ tới 2n bits: từ tới 256 p  16 bits: từ tới 65536 p  32 bits: từ tới 4,294,967,296 p  60 Bảng mã ASCII p  p  p  ASCII (American Standard Code for Information Interchange) bảng mã kí tự chuẩn tiếng Anh dùng cho trao đổi liệu hệ thống tính tốn Sử dụng bit để biểu diễn kí tự Mã ASCII gồm định nghĩa cho 128 kí tự : n  n  p  33 kí tự điều khiển 94 kí tự Các giá trị cịn lại (129-255) dự trữ 61 ASCII Table – Control chars 62 ASCII Table – Printable chars 63 Ví dụ p  Ví dụ Biểu diễn số nguyên không dấu sau 8-bit: A = 41 ; B = 150 Giải: 64 Ví dụ p  Ví dụ Biểu diễn số nguyên không dấu sau 8-bit: A = 41 ; B = 150 Giải: A = 41 = 32 + + = 25 + 23 + 20 41 = 0010 1001 B = 150 = 128 + 16 + + = 27 + 24 + 22 + 21 150 = 1001 0110 65 ... niệm kiến trúc tổ chức máy tính Cấu trúc chức máy tính Lịch sử phát triển máy tính Kiến trúc Von Neumann Kiến trúc Harvard Biểu diễn liệu máy tính Kiến trúc tổ chức máy tính p  Kiến trúc máy tính. .. Thiết kế kiến trúc máy tính Fall 2009 Computer Architecture - Introduction 38 Thiết kế kiến trúc máy tính p  Theo phát triến, có nhiều loại kiến trúc đời -> nghiên cứu kiến trúc sau p  Kiến trúc. .. Samsung S2, S3, S4, S5, S6,… n  10 Kiến trúc tổ chức máy tính p  thành phần kiến trúc máy tính 1.  Kiến trúc tập lệnh (ISA): hình ảnh trừu tượng máy tính mức ngơn ngữ máy (hoặc hợp ngữ), bao gồm: p