Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 2: Giới thiệu Phần mềm của PC

 Chương 2
Giới thiệu Phần mềm 
 của PC
 Nội dung chính của chương
. Phần mềm và Phần cứng tương tác với nhau 
 như thế nào?
. Tài nguyên hệ thống là gì? Vai trò của nó?
. Quan hệ giữa OS với BIOS, các trình điều 
 khiển thiết bị, các chương trình ứng dụng
. OS chạy các chương trình ứng dụng như thế 
 nào?
Quan hệ giữa Phần cứng và Phần mềm
 Phần mềm?
. Trí tuệ của máy tính
. Có nhiều kiểu phần mềm
. Xác định các thành phần phần cứng hiện có
. Xác định cấu hình để sử dụng phần cứng
. Dùng phần cứng để thực hiện công việc
 Operating System (OS): Hệ điều hành
. Điều khiển tất cả phần cứng của máy tính
. Cung cấp một giao diện giữa phần cứng và 
 người sử dụng
. Hiện có rất nhiều hệ điều hành dành cho PC 
 cho phép chúng ta lựa chọn
. Các hệ điều hành hiện đại phát triển theo 
 hướng sử dụng các giao diện đồ hoạ
 Các chức năng cụ thể của OS
. Sử dụng BIOS
. Quản lý bộ nhớ chính và phụ
. Trợ giúp chẩn đoán các trục trặc về phần cứng 
 và phần mềm
. Giao tiếp giữa phần cứng và phần mềm ứng 
 dụng
. Thực hiện các công việc của người sử dụng 
 yêu cầu
 Các hệ điều hành phổ biến
. DOS . Unix
. Windows 9x . Linux
. Windows NT, . OS/2
 Windows 2000, và . Mac OS
 Windows XP
 Các kiểu phần mềm của PC
. BIOS và các trình điều khiển thiết bị
. Hệ điều hành (OS)
. Phần mềm ứng dụng
Mối liên hệ của các kiểu phần mềm của PC với phần cứng
Tài nguyên hệ thống: 4 thứ
Bus hệ thống
 Khe cắm ISA 8-Bit và 16-Bit
. 8-bit ISA
 • Bus cũ có mặt ở các PC trước đây (1980s)
 • Có 8 đường dành cho dữ liệu
. 16-bit ISA
 • Cung cấp thêm địa chỉ bộ nhớ, kênh DMA và kênh 
 IRQ
8-Bit ISA Bus
16-Bit ISA Bus
 Yêu cầu ngắt (IRQ)
. Đây là các đường dẫn tín hiệu trên bus mà các 
 thiết bị dùng để báo hiệu cho CPU khi có yêu 
 cầu được phục vụ
. Một ví dụ về việc chiếm dụng trước tài nguyên 
 hệ thống là các yêu cầu ngắt dành cho COM và 
 LPT
Các yêu cầu ngắt IRQ trên 8-bit ISA bus
Các yêu cầu ngắt IRQ trên 16-bit ISA bus
Các IRQ được cấp phát như thế nào?
Xem tài nguyên hệ thống được cấp phát
 Địa chỉ bộ nhớ
. Các con số được gán cho các vị trí nhớ
. Thường được viết ở dạng hexa gồm 
 segment:offset 
. Ví dụ: C800:5000 f000:fff5
Địa chỉ bộ nhớ
CPU truy cập bộ nhớ dùng địa chỉ bộ 
 nhớ như thế nào?
Phân chia bộ nhớ dưới DOS
Việc cấp phát địa chỉ bộ nhớ
 Tạo bóng ROM
. Quá trình copy các chương trình từ ROM vào 
 RAM để thực hiện
. Mục đích: Tăng tốc độ xử lý
 Địa chỉ I/O
. Các con số CPU dùng để truy cập các thiết bị
. Thường được gọi là Địa chỉ cổng hoặc đơn 
 giản là Cổng
Địa chỉ I/O
IRQ và Địa chỉ I/O của một số thiết bị 
 continued
IRQ và Địa chỉ I/O của một số thiết bị 
 (tt) 
 Các kênh DMA
. Cung cấp phương tiện để cho các thiết bị gửi 
 dữ liệu đến bộ nhớ mà không phải qua CPU
 OS quan hệ với phần mềm khác
 như thế nào?
. Tất cả các tương tác giữa phần cứng và phần 
 mềm đều qua CPU
. CPU hoạt động ở 2 mode:
 • 16-bit (real mode): Mode thực
 • 32-bit (protected mode): Mode bảo vệ
. OS phải sử dụng cùng mode với CPU
 Real (16-Bit) and Protected
 (32-Bit) Operating Modes
. Real mode
 • Đơn nhiệm
 • Đường dẫn dữ liệu16-bit; 1M địa chỉ bộ nhớ
. Protected mode
 • Đa nhiệm
 • Đường dẫn dữ liệu 32-bit; ít nhất 4G địa chỉ bộ nhớ
 • OS quản lý việc truy cập RAM và không cho phép 
 các chương trình khác truy cập trực tiếp RAM
Real Mode
Protected Mode
So sánh Real Mode và Protected Mode 
 à
OS sử dụng các mode Real và Protected 
 như thế nào?
. OS phải đồng bộ với CPU
. Các ứng dụng phải được biên dịch để chạy 
 được ở cả hai mode
. Các phần mềm cũ trên Windows 3.x sử dụng 
 các mode lai giữa 2 mode trên
 Các kiểu phần mềm ứng dụng trên PC
. 16-bit DOS software
 • Được thiết kế để chạy trong mode thực vì chỉ có một 
 chương trình chạy và truy cập trực tiếp bộ nhớ
. 16-bit Windows software
 • Được thiết kế cho Windows 3.x để chạy cùng lúc với một 
 số chương trình khác
. 32-bit Windows software
 • Được thiết kế để chạy trong mode bảo vệ với các phần mềm 
 khác và có thể được nạp vào bộ nhớ mở rộng
 BIOS hệ thống
. Các chương trình truy cập trực tiếp các thiết bị 
 phần cứng đơn giản (như bàn phím và ổ đĩa 
 mềm)
. Có thể được dùng để truy cập đĩa cứng
. Được lưu trữ trong ROM
. Chương trình setup của BIOS hệ thống dùng 
 để khai báo và định cấu hình làm làm việc cho 
 các thiết bị phần cứng
Setup của BIOS hệ thống 
Setup của BIOS hệ thống
 Các trình điều khiển thiết bị
. Thường được lưu trên đĩa cứng
. Thường được viết cho một OS cụ thể
Các trình điều khiển thiết bị (Device Drivers) từ đâu đến?
Các trình điều khiển thiết bị (Device Drivers) từ đâu đến?
Các trình điều khiển của Windows 9x 
 Các trình điều khiển trong
 Windows 2000 
. Chỉ dùng các trình điều khiển 32-bit
 OS chạy các ứng dụng như thế nào?
. Các ứng dụng cần phải dựa vào OS để: 
 • Truy cập phần cứng
 • Quản lý dữ liệu của nó trong bộ nhớ chính và bộ 
 nhớ phụ
 • Thực hiện nhiều công việc cơ bản khác
 Nạp ứng dụng dùng Desktop của 
 Windows
. Từ menu Start
. Shortcut icon trên desktop
. Hộp thoại Run
. Windows Explorer hoặc My Computer
Sử dụng Shortcut Icon
Sử dụng hộp thoại Run để chạy phần 
 mềm ứng dụng
 Tóm tắt chương
. 4 loại tài nguyên hệ thống: IRQ, địa chỉ bộ nhớ, địa 
 chỉ I/O, DMA
. Các thiết bị phần cứng cần phải được cấp phát tài 
 nguyên hệ thống để hoạt động
. Các kiểu phần mềm trong PC: BIOS và các trình điều 
 khiển thiết bị; OS; Các phần mềm ứng dụng
. Mối quan hệ phân lớp giữa các kiểu phần mềm với 
 phần cứng