Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu - Nguyễn Thị Phương

+
 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
+ Giới thiệu môn học
 Kiến trúc máy tính
  Tên môn học: Kiến trúc máy tính
  Phân loại môn học: Môn bắt buộc.
  Mã số môn học: CSE370
  Số tín chỉ: 4 (3-1-0)
  Tài liệu học tập:
  Computer Organization and Architecture, William Stallings, 9th 
 Edition, 2012
  https://sites.google.com/a/wru.vn/thaont/kien-truc-may-tinh
  Tổ chức đánh giá môn học
 TT Các hình thức đánh giá Trọng số
 1 Điểm quá trình (điểm danh + thảo luận + thi GK) 40%
 2 Thi trắc nghiệm hết môn 60%
 Điểm môn học = ĐQT x 40% + THM x 60%
+ Nội dung môn học
 Chương 1 – Giới thiệu
 Chương 2 – Sự phát triển của máy tính và hiệu năng
 Chương 3 – Tổng quan về chức năng và kết nối trong máy tính
 Chương 4 – Bộ nhớ Cache
 Chương 5 – Bộ nhớ trong
 Chương 6 – Bộ nhớ ngoài
 Chương 7 – Vào/Ra
 Chương 8 – Hệ thống số
 Chương 9 – Bộ xử lý số học
 Chương 10 – Tập lệnh: Các đặc tính và chức năng
 Chương 11 – Tập lệnh: Chế độ địa chỉ và khuôn dạng
 Chương 12 – Tổ chức và chức năng bộ vi xử
+ Chương 1
 Giới thiệu
+
 Chương 1 – Giới thiệu
 1.1 Tổ chức và kiến trúc
 1.2 Cấu trúc và chức năng
+ 1.1 Kiến trúc máy tính
 Tổ chức máy tính
  Kiến trúc máy tính  Tổ chức máy tính
  Kiến trúc máy tính đề cập đến  Các khối của máy tính và sự kết nối
 những thuộc tính của một hệ thống giữa chúng để thực hiện các đặc
 lập trình viên có thể nhìn thấy được điểm của kiến trúc
  Các thuộc tính có tác động trực tiếp
 đến việc thực hiện chính xác một
 chương trình.
  Các thuộc tính của tổ chức
  Các thu c tính c a ki n trúc
 ộ ủ ế  Chi tiết đặc tính phần cứng: Tín 
  Tập lệnh: là tập hợp các lệnh mã hiệu điều khiển, giao diện giữa máy 
 máy hoàn chỉnh có thể hiểu và xử tính và thiết bị ngoại vi, công nghệ
 lý bởi bộ xử lý trung tâm. bộ nhớ được sử dụng
  Số bit dùng để biểu diễn dữ liệu
  Cơ chế I/O
  Kỹ thuật định địa chỉ bộ nhớ
+
 Kiến trúc hệ thống
 IBM 370
 Kiến trúc hệ thống IBM 370
  Được giới thiệu vào năm 1970
  Bao gồm môt số model
  Có thể nâng cấp lên model đắt tiền và tốc độ nhanh hơn mà
 không cần bỏ đi các phần mềm gốc
  Mỗi mẫu model mới tung ra được cải tiến kĩ thuật nhưng giữ
 nguyên kiến trúc do đó khách hàng không cần mua phần mềm
 mới
  Kiến trúc này được duy trì đến ngày nay trên các dòng máy
 tính IBM lớn
+
 1.2 Cấu trúc và chức năng
  Máy tính là một hệ thống phức tạp. Để mô tả, người ta dựa trên 
 tính phân cấp của máy tính
  Hệ thống phân cấp
  Là tập hợp các hệ thống con có liên kết với nhau
  Tính phân cấp của hệ thống phức tạp là cần thiết cho cả thiết kế
 và mô tả của nó.
  Nhà thiết kế chỉ cần làm việc với một cấp cụ thể của hệ thống tại
 một thời điểm
  Tại mỗi cấp: hệ thống có các bộ phận và sự kết nối giữa chúng
  Mỗi cấp có cấu trúc và chức năng riêng
 Cấu trúc
 Cách thức các bộ phận liên quan đến nhau
 Chức năng
 Hoạt động của từng bộ phận trong cấu trúc
+
1.2.1 Chức năng
 Một máy tính có bốn 
 chức năng cơ bản:
 ● Xử lý dữ liệu (Data 
 processing)
 ● Lưu trữ dữ liệu (Data 
 storage)
 ● Di chuyển dữ liệu (Data 
 movement)
 ● Điều khiển (Control)
+
 Movement MovementDi Movement Movement
 chuyển
 Hoạt động
 Control Control
 (a) Storage Processing Storage Processing
 (a) (b)
 Di chuyển dữ liệu ContrĐiềuol Control
 (Data movement) khiển
 Movement Movement
 Control Control
 Lưu
 Storage Processing Storage Processing
 trữ Xử lý
 Storage Processing Storage Processing
 (c) (a) (d) (b)
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
 Movement Movement
 Control Control
 Storage Processing Storage Processing
 (c) (d)
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
 +
 Movement Movement
 Movement MovementDi 
 chuyển
 Hoạt động
 Control Control
 (b) Storage Processing Storage Processing
 (a) (b)
 Lưu trữ dữ liệu Điều
 Control Control
 (Data storage) khiển
 Movement Movement
 Control Control
 Lưu
Storage Processing Storage PrXocessingử lý
 trữ
 Storage Processing Storage Processing
 (c) (d)
 (a) (b)
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
 Movement Movement
 Control Control
Storage Processing Storage Processing
 (c) (d)
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
 Movement Movement
 Control Control
 Storage Processing Storage Processing
 (a) (b)
+ Di
 Movement MovementChuyể Movement Movement
 n
 Hoạt động
 Control Control
 (c) Storage Processing Storage Processing
 Xử lý dữ liệu (a) ContrĐiềuol (b) Control
 (Data processing) khiển
 Movement Movement
 Control Control
 Lưu
 Storage PrXocessingử lý Storage Processing
 trữ
 Storage Processing Storage Processing
 (c) (c) (d) (d)
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
Movement Movement
Control Control
Storage Processing Storage Processing
 (a) (b)
Movement+ MovementDi 
 Movement chuyển Movement
 Hoạt động
 Control Control
 (d) Storage Processing Storage Processing
Control Điều khiển (a) ContrĐiềuol (b)
 (Control) khiển
 Movement Movement
 Control Control
 Lưu
Storage Processing Storage PrXocessingử lý
 trữ
 Storage Processing Storage Processing
 (c) (d)
 (c) (d)
 Figure 1.2 Possible Computer Operations
Figure 1.2 Possible Computer Operations
Máy tính:
- Lưu trữ
- Xử lý Máy tính
1.2.2 Cấu trúc
+  CPU – bộ xử lý trung tâm điều
 khiển hoạt động của máy tính và
 thực hiện chức năng xử lý dữ liệu
 Một máy tính gồm
  Bộ nhớ chính: lưu trữ dữ liệu. Là
 có bốn phần chính: tập hợp các ô nhớ, mỗi ô nhớ có
 một số bit nhất định và chứa thông
 tin mã hoá số nhị phân.
  I/O – bộ phận nhập xuất thông tin 
 – thực hiện giao tiếp giữa máy tính
 và người dùng hay giữa các máy
 tính trong cùng mạng, 
 Hệ thống kết nối (bus) – một số cơ
 chế cung cấp cho việc truyền đạt
 thông tin giữa CPU, bộ nhớ chính
 và I/O
+
 CPU  Bộ điều khiển (Control Unit - CU)
  Điều khiển hoạt động của CPU và cả
 máy tính
 Thành phần cấu trúc
  Bộ làm toán và luận lý (Arithmetic and 
 chính gồm: Logic Unit - ALU)
  Thực hiện chức năng xử lý dữ liệu
  Thanh ghi (Registers)
  Cung cấp lưu trữ nội bộ cho CPU
  Các kết nối trong CPU
  Một số cơ chế dùng để cung cấp thông
 tin liên lạc giữa các khối CU, ALU và
 các thanh ghi.
+ Tổng kết
 Introduction 
 Chương 1 
  Tổ chức máy tính  Cấu trúc
  CPU
 
 Kiến trúc máy tính  Bộ nhớ chính
  I/O
  Chức năng
 
  Xử lý dữ liệu Kết nối hệ thống
 
 Lưu trữ dữ liệu  Thành phần cấu trúc CPU
 
 Di chuyển dữ liệu  Bộ điều khiển CU
  Điều khiển  Bộ làm toán và logic ALU
  Thanh ghi
  Kết nối CPU
+
 Từ khóa
  Arithmetic and logic unit  Control unit: Khối (đơn vị) 
 (ALU): khối (đơn vị) số học và điều khiển
 logic
  Input–output (I/O): Vào-ra
  Central processing unit (CPU): 
 khối (đơn vị) xử lý trung tâm  Main memory: Bộ nhớ chính 
 (ROM, RAM)
  Computer architecture: Kiến 
 trúc máy tính  Processor: Vi xử lý
  Computer organization: Tổ chức  Register: Thanh ghi
 máy tính
  System bus: Bus hệ thống
+
 Câu hỏi
  Sự khác nhau giữa kiến trúc và tổ chức máy tính
  Sự khác nhau giữa chức năng và cấu trúc máy tính
  Bốn chức năng chính của máy tính là gì
  Liệt kê và định nghĩa tóm tắt bốn thành phần chính của máy tính
  Liệt kê và định nghĩa tóm tắt bốn thành phần chính của VXL