Bài giảng Tin học đại cương - Chương 2: Cấu trúc máy tính (Bản đẹp)

 thiệu chung 13 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.2.3.1. Nguyên lý Von Neumann 
• Nguyên lý điều khiển bằng chương trình: máy nh  
hoạt động theo chương trình lưu trữ sẵn trong bộ nhớ 
của nó. 
• Nguyên lý truy cập theo địa chỉ: các chương trình, dữ  
liệu trước, trong và sau khi xử lý đều được đưa vào bộ 
nhớ trong những vùng nhớ được đánh địa chỉ. 
 Chương 1: Giới thiệu chung 14 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.2.3.2. Cấu trúc lệnh 
 •  Để xử lý thông n tự động, mỗi máy nh cần được cài đặt sẵn 
 một tập lệnh. 
 •  Mỗi lệnh máy là một yêu cầu CPU thực hiện một thao tác nào đó 
 đối với các toán hạng. 
 •  Các lệnh này phải chỉ ra đầy đủ các thông n sau: 
 - Thao tác cần thực hiện: chuyển dữ liệu, xử lý số học với số 
 nguyên/ số dấu phẩy động, xử lý logic, điều khiển vào-ra... 
 - Nơi đặt dữ liệu của lệnh và nơi đặt kết quả xử lý: tại bộ nhớ trong 
 hoặc tại các thanh ghi trong CPU 
 •  Cấu trúc chung của lệnh máy như sau: 
 Mã thao tác Địa chỉ toán hạng 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Quá trình thực hiện lệnh 
•  Nhận lệnh (Fetch Instrucon). Bộ điều khiển trong CPU gửi 
 nội dung PC (Point Counter) vào Bộ giải mã địa chỉ để đọc 
 byte đầu ên của lệnh lên thanh ghi lệnh. 
•  Giải mã lệnh(Decode Instrucon). Bộ điều khiển căn cứ vào 
 mã lệnh để biết lệnh dài bao nhiêu byte để đọc nốt các thông 
 n địa chỉ của lệnh và hoàn thành việc đọc lệnh. 
•  Nhận dữ liệu (Fetch Data): nhận dữ liệu từ bộ nhớ hoặc các 
 cổng vào-ra 
•  Xử lý dữ liệu (Process Data): thực hiện phép toán số học hay 
 phép toán logic với các dữ liệu 
•  Ghi dữ liệu (Write Data): ghi dữ liệu ra bộ nhớ hay cổng vào-
 ra 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3. Các thành phần cơ bản của máy nh 
•  Bộ xử lý trung tâm (CPU) 
•  Bộ nhớ 
•  Các thiết bị ngoại vi 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) 
- Những chức năng của CPU: 
•  Nhận lệnh, giải mã lệnh, và điều khiển các khối khác 
 thực hiện lệnh; 
•  Thực hiện các phép nh số học, logic và các phép 
 nh khác; 
•  Sinh ra các n hiệu địa chỉ để truy nhập bộ nhớ. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (ếp) 
 Đơn vị Đơn vị số học Tập các 
 điều khiển và logic thanh ghi
 (CU) (ALU) (RF)
 bus bên trong
 Đơn vị phối ghép bus (BIU)
 bus điều khiển bus dữ liệu bus địa chỉ
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (ếp) 
•  Khối điều khiển (CU: control unit) là khối chức năng 
 điều khiển sự hoạt động của máy nh theo chương 
 trình định sẵn. 
•  Khối số học và logic (ALU: arithmec and logic unit) 
 thực hiện các phép toán cơ sở như phép toán số học, 
 phép toán logic, phép tạo mã, 
•  Các thanh ghi (registers): được dùng như những bộ 
 nhớ nhanh, có thể tương tác trực ếp với các mạch 
 xử lý của CPU. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (ếp) 
Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ vi xử lý 
 bao gồm: 
•  Tốc độ đồng hồ 
•  Tốc độ bus 
•  Kích thước từ nhớ 
•  Dung lượng bộ nhớ cache 
•  Tập lệnh 
•  Số lượng lõi 
•  Các kỹ thuật xử lý 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.2. Bộ nhớ 
•  Bộ nhớ là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu và chương 
 trình. Tính năng của bộ nhớ được đánh giá qua các 
 đặc trưng chính sau: 
-  Thời gian truy cập (access me) là khoảng thời gian 
 cần thiết kể từ khi phát n hiệu điều khiển đọc/ghi 
 đến khi việc đọc/ghi hoàn thành. 
-  Dung lượng (capacity) chỉ lượng dữ liệu mà bộ nhớ 
 có thể lưu trữ đồng thời. 
- Độ n cậy: đo bằng khoảng thời gian trung bình giữa 
 hai lần lỗi. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.2. Bộ nhớ (ếp) 
 Dung lượng tăng dần, tốc độ giảm dần, giá thành/1 bit giảm dần 
 Bộ vi xử lý
 CPU Bộ 
 Bnộh ớ 
 Bộ Bộ 
 Tập Bộ Bộ Bnộmh ớạn g
 nhớ nhớ 
 thanh g nhớ nhớ nmhớạn g
 Cache Cache Bộ 
 ghi chính ngoài mạng
 L1 L2 Bnộh ớ 
 nmhạớn g
 mạng
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.2.1. Bộ nhớ trong 
•  Bộ nhớ trong là bộ nhớ có thời gian truy cập nhỏ, 
 được dùng để nạp hệ điều hành, ghi chương trình và 
 dữ liệu trong thời gian xử lý. 
•  Bộ nhớ trong gồm các mức bộ nhớ mà CPU có thể 
 truy cập trực ếp. 
•  Bộ nhớ trong gồm các loại: cache, RAM và ROM. 
•  Bộ nhớ cache và RAM là các bộ nhớ có thể đọc và ghi 
 dữ liệu, bị mất thông n khi mất nguồn nuôi; 
•  ROM là bộ nhớ chỉ cho phép đọc, dữ liệu không bị 
 xóa khi mất nguồn. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Bộ nhớ cache 
- Là bộ nhớ đệm giữa CPU và bộ nhớ chính (RAM) 
- Có tốc độ rất cao, cho phép CPU truy cập dữ liệu 
 nhanh hơn từ bộ nhớ chính. 
-  Cache thường được đặt trên chip của CPU 
-  Khi CPU cần đọc dữ liệu, nó m dữ liệu trong cache 
 trước, nếu không thấy thì mới m trong bộ nhớ 
 chính 
-  Cache được làm từ RAM nh (SRAM): các bit được 
 lưu trữ bằng các Flip-Flop, có cấu trúc phức tạp và 
 giá thành cao. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
RAM (Random Access Memory) 
•  RAM phổ biến hiện nay là RAM động (DRAM, Dynamic 
 RAM), có cấu trúc đơn giản hơn, tốc độ chậm hơn và giá 
 thành thấp hơn so với SRAM (Ram nh). 
•  Được dùng để nạp vào hệ điều hành khi khởi động máy 
 nh, để chứa các lệnh chương trình ứng dụng, để lưu 
 trữ dữ liệu tạm thời chờ được CPU đọc hoặc ghi 
•  Các máy nh cá nhân ngày nay thường có 2-8 GB RAM. 
•  Đa số các máy nh cá nhân ngày nay sử dụng SDRAM. 
•  SDRAM được phân lớp ếp thành DDR, DDR2, DDR3. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
ROM (Read Only Memory) 
•  ROM là loại bộ nhớ có nội dung cố định, chỉ cho phép người dùng/máy 
 nh đọc dữ liệu nhưng không cho phép ghi vào. 
•  Dữ liệu thường được ghi vào ROM trong lúc chế tạo 
•  Là tập các lệnh cốt lõi để khởi động máy nh như cách truy cập đĩa cứng, 
 m hệ điều hành, và nạp vào RAM. Tập lệnh này được gọi là BIOS 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.2.2.Bộ nhớ ngoài 
•  Đĩa cứng (hard disk) 
-  Đĩa cứng gồm nhiều đĩa xếp chồng, đồng trục. 
-  Mỗi mặt đĩa được chia thành track. Các track được 
 chia thành các sector 
•  Đĩa quang gồm các loại đĩa: CD, DVD và BD 
•  Bộ nhớ bán dẫn dùng công nghệ flash: thẻ nhớ, thanh 
 nhớ usb và ổ cứng thể rắn (SSD) 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.3. Thiết bị vào/ra 
•  Thiết bị vào: 
 –  Bàn phím (keyboard) 
 –  Con chuột (mouse) 
•  Thiết bị ra: 
 –  Màn hình (display hoặc monitor) 
 –  Máy in (printer) 
•  Ngoài ra còn có một số thiết bị vừa là thiết bị vào 
 vừa là thiết bị ra như: màn hình cảm ứng, modem, ổ 
 đọc và ghi đĩa. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Bàn phím (keyboard) 
•  Là thiết bị dùng để đưa vào máy các lệnh điều khiển, dữ liệu. 
•  Các bàn phím thường được thiết kế giao diện tương tự như của máy đánh 
 chữ có ưu điểm là tránh sự mắc kẹt cơ khí của các phím. 
•  Có giao diện QWERTY 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Bàn phím (keyboard) (ếp) 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Bàn phím (keyboard) (ếp) 
•  Bàn phím có khoảng 104 phím, được chia thành 4 nhóm sau: 
 –  Nhóm phím chữ: gồm các phím chữ cái, chữ số, các dấu. 
 –  Nhóm phím chức năng: để thực hiện nhanh một số yêu 
 cầu nào đó như: F1, F2, , F12. 
 –  Nhóm phím điều khiển: xác định một số chức năng đặc 
 biệt như Esc (Escape), Caps Lock, Shi, Ctrl (Control), Alt 
 (Alternate), Insert,  
 –  Nhóm phím điều khiển con trỏ màn hình: gồm các phím 
 mũi tên lên, xuống, trái, phải, Home, End, Page Up, 
•  Khi ta ấn một phím, n hiệu được truyền cho máy nh thông 
 qua bộ lập mã, tương ứng với ký tự của phím được ấn đó. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Con chuột (mouse) 
•  Là thiết bị chỉ định điểm làm việc trên màn hình phổ biến nhất 
•  Hoạt động theo nguyên lý phát hiện chuyển động theo hai 
 hướng so với bề mặt bên dưới. 
•  Chuyển động của con chuột trên bề mặt được phiên dịch 
 thành chuyển động của một con trỏ trên màn hình giao diện 
 đồ họa. 
•  Dạng phổ biến nhất của con chuột là gồm 2 nút bấm và 1 nút 
 cuộn. 
•  Thông thường, nút bên trái dùng cho thao tác lựa chọn, đặt vị 
 trí của con trỏ màn hình, nút bên phải để hiện menu. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Con chuột (mouse) (ếp) 
•  Chuột bi: 
 –  Sử dụng cơ chế cơ học. Một viên bi hình cầu ở dưới con 
 chuột, khi chuột di chuyển sẽ truyền chuyển động vào 2 
 trụ đặt vuông góc nhau. 
 –  Loại chuột này có nhược điểm là dễ bị kẹt do bẩn. 
•  Chuột quang: 
 –  loại chuột này chụp ảnh liên ếp bề mặt bên dưới chuột, 
 so sánh để phát hiện ra sự chuyển dịch. 
 –  Chuột quang thường dùng đi-ốt phát quang hoặc phát laze 
 hồng ngoại để chiếu sáng bề mặt bên dưới. 
 –  Ưu điểm: độ phân giải cao hơn nên cho kết quả chính xác 
 hơn, hoạt động tốt trên nhiều loại bề mặt khác nhau, 
 không bị kẹt do bẩn giống như chuột bi. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Màn hình (display hoặc monitor) 
•  Màn hình là thiết bị hiển thị chữ hay ảnh bằng cách tạo ra lưới 
 các điểm ảnh (pixel) rất nhỏ có màu sắc khác nhau. Các yếu tố 
 ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh: 
 –  kích thước màn hình 
 –  Dot pitch là thước đo độ sắc nét của ảnh. 
 –  Độ rộng góc nhìn được xác định bởi góc lớn nhất mà người 
 sử dụng vẫn nhìn rõ ảnh màn hình. 
 –  Tốc độ đáp ứng là khoảng thời gian cần thiết để một điểm 
 ảnh thay đổi từ đen thành trắng rồi đổi lại thành đen. 
 –  Độ sâu màu sắc là số màu mà màn hình có thể hiển thị. 
 –  Độ phân giải là thước đo khả năng thể hiện nh tế của 
 màn hình. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Màn hình (display hoặc monitor) (ếp) 
•  Trước đây, loại màn hình phổ biến là đèn a âm cực (đèn CRT) – là loại 
 đèn dùng cho vi.. Loại màn hình này nặng, có độ dầy lớn, chiếm nhiều 
 diện ch. 
•  Ngày nay, chúng ta đang dùng phổ biến các loại màn hình mỏng, nhẹ, 
 dùng công nghệ nh thể lỏng (LCD – liquid crystal display) hoặc plasma. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Máy in (printer) 
•  Máy in là thiết bị cho phép in chữ hay ảnh ra giấy. Có 
 ba loại: 
 –  Máy in kim (dot matrix printer) là loại ra đời đầu ên. Mặc 
 dù chất lượng hình ảnh in không mịn nhưng vẫn khá phổ 
 biến ở các quầy thanh toán và trong các ngân hàng. 
 –  Máy in phun (ink jet printer) tạo các điểm trên giấy bằng 
 cách phun a mực siêu nhỏ. Ưu điểm là chất lượng bản in 
 tốt, nhưng tốn nhiều mực, giá hộp mực khá cao. 
 –  Máy in laze (laser printer) là loại máy in dùng kỹ thuật laze. 
 Ưu điểm của loại máy in này là chất lượng ảnh rất cao, tốn 
 ít mực hơn nên được dùng rất rộng rãi. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.4. Liên kết hệ thống 
•  Các thiết bị máy nh được liên kết với nhau thông qua các đường bus, các 
 khe cắm mở rộng, hoặc các loại cổng kết nối. 
•  Các thành phần này thường được thiết kế trên một bo mạch chủ. 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Liên kết các thành phần hệ thống 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
Các thành phần kết nối hệ thống trên bo mạch chủ 
 KhoaKhoa Công Công nghệ nghệ thông thông n – n – Học việnviện NôngNông nghiệp nghiệp Việt Việt nam nam 
 Bài giảngBài giảng Tin Tin họchọc đại đại cương cương 
2.3.4. Liên kết hệ thống (ếp) 
•  Bus là các tuyến đường để thông n (dữ liệu, lệnh, địa chỉ) 
 chạy trên đó. 
•  Các khe cắm mở rộng (expansion slot) được dùng để cắm các 
 loại card như card đồ họa, card âm thanh, modem. 
•  Các cổng (port) gồm một số loại cổng phổ biến là: 
 –  PS/2 kết nối chuột và bàn phím, 
 –  VGA kết nối màn hình, 
 –  LPT kết nối máy in, RJ45 kết nối modem, 
 –  USB kết nối rất nhiều thiết bị giao ếp qua chuẩn USB. 
 –  Các cổng âm thanh 
 –  Cổng đọc thẻ nhớ,