CMP1074 Bài Giảng 1: Kiến Trúc Máy Tính Cơ Bản. CMP1074 Bài Giảng 1: Kiến Trúc Máy Tính Cơ Bản

lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Cơ bản về máy tính điện tử
Thai M. Tran ( Ph.D. ) , Bao, Q. Huyn (
h Ph.D. ) , Trinh D.D. Nguyen ( M.Sc. ) FIT - HUTECH 1 Nội dung
• Các khái niệm cơ bản về máy tính điện tử
• Các hệ đếm – hệ thống số học
• Biểu diễn thông tin trên máy tính
• Cơ chế hoạt động tính toán của hệ thống máy tính . 2 2 CMP1047 1 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Một số khái niệm cơ bản 3
Máy tính điện tử
• Trong cuộc sống hằng ngày, con người luôn tìm cách chế tạo các công cụ , thiết bị
hỗ trợ mình trong công việc .
• Các công cụ , thiết bị này ngày càng tinh vi, phức tạp .
• Máy tính điện tử là một thiết bị đặc biệt
• Có thể thực hiện một số lượng hữu hạn các chức năng cơ bản ( tập lệnh )
• Cơ chế thực hiện các lệnh là tự động và tuần tự
• Danh sách các lệnh được gọi là chương trình 4 4 CMP1047 2 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 CMP1047 3 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 CMP1047 4 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 CMP1047 5 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Lịch sử máy tính điện tử 1 1
Lịch sử phát triển
• Công cụ hỗ trợ tính toán đã xuất hiện từ rất lâu đời
• Phục vụ nhu cầu buôn bán , trao đổi hàng hóa , tiền tệ . 12 12 CMP1047 6 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 1642 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay CMP1047 13 13 Blaise Pascal
( Pháp - 1642) 1642 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học 14 14 CMP1047 7 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 Charles Babbage
( Anh - 1830) 1642 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học CMP1047 15 15 Herman Holle rith
( Hoa ỳ
K - 1890) 16 42 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học 16 16 CMP1047 8 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 ENIAC (1946)
18.000 bóng đèn, 30 tấn, 14 0 kW h 16 42 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử CMP1047 17 17 PDP - 1 (1961) 2,7
00 transistors, 730 kg 1642 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử Transitors 18 18 CMP1047 9 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 Intel 8080 (1974)
6 ,000 transistors 16 42 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử Transitors IC CMP1047 19 1 9 Motorola 6502 (1975)
3 ,510 transistors 1642 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử Transitors IC 20 20 CMP1047 10 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Intel Coffee Lake (8 th gen) (2017) ~217M transistors 16 42 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử Transitors IC
VLSI – ULSI – SoC CMP1047 21 2 1 Apple M1 (2020) ~16B transistors 1642 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử Transitors IC
VLSI – ULSI – SoC 22 22 CMP1047 11 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Lịch sử phát triển 16 42 - 1945
1945 - 1955 1955 - 1965 1965 - 1980 1980 - nay
Máy tính cơ học
Đèn điện tử Transitors IC
VLSI – ULSI – SoC CMP1047 23 2 3
Định luật Moore
• Thông qua các quan sát trong nhiều
năm , Gordon E. Moore 1 cho rằng số
lượng transistors trên máy tính sẽ
tăng gấp đôi cứ mỗi 18 - 24 tháng .
1 Gordon E. Moore, the co - founder of Intel, in 1965. 24 24 CMP1047 12 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Cấu trúc cơ bản của máy tính
• Phần cứng :b
ao gồm toàn bộ máy tính và các thiết bị ngoại vi kết hợp với nhau .
• Thực hiện chức năng xử lý thông tin ở mức thấp nhất : c ác tín hiệu nhị phân
• Phần mềm : Là các chương trình do người dùng tạo ra.
• Điều khiển hoạt động của phần cứng , nhằm thực hiện các nhiệm vụ phức tạp theo yêu cầu của người dùng .
• Gồm phần mềm hệ thống ( system software ) và phần mềm ứng dụng ( application software ) CMP1047 25 2 5 Phần cứng
Thiết bị lưu trữ Thiết Thiết
bị nhập
bi xử lý
Thiết bị xuất 26 26 CMP1047 13 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Thiết bị nhập
• Là các thiết bị có nhiệm vụ đưa dữ liệu vào máy tính để xử lý CMP1047 27 2 7
Thiết bị xử lý
• Là thiết bị xử lý thông tin, điều khiển hoạt động máy tính . 28 28 CMP1047 14 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Thiết bị lưu trữ
• Dùng để lưu trữ thông tin và dữ liệu . Được chia làm hai loại chính :
• Bộ nhớ trong : được gắn trực tiếp vào bo mạch chủ , là nơi lưu trữ chương trình và xử lý thông
tin dưới dạng nhị phân . Bao gồm RAM và ROM.
• Bộ nhớ ngoài : là các thiết bị lưu trữ gắn gián tiếp vào bo mạch chủ thông qua cáp nối dữ liệu , các khe cắm mở rộng . CMP1047 29 2 9
Thiết bị xuất
• Dùng để hiển thị kết quả xử lý của máy tính . 30 30 CMP1047 15 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 Phần mềm
• Phần mềm hệ thống : bao gồm hệ điều hành và các phần mềm đi kèm phần cứng
để điều khiển hoạt động của chúng .
• Hệ điều hành : là một hệ thống phần mềm vận hành mọi hoạt động cơ bản của máy tính và
các thiết bị ngoại vi. Đây là nền tảng cho các ứng dụng vận hành trên máy tính .
• Phần mềm ứng dụng : là các chương trình được thiết kế nhằm phục vụ nhu cầu sử
dụng của con người để thực hiện một hay nhiều công việc nào đó . CMP1047 31 3 1
Hệ thống số học 32 16 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Hệ thống số
• Là một công cụ để biểu thị đại lượng
• Một hệ thống số gồm ba thành phần chính
• Cơ số số lượng các ký số ( ký hiệu để nhận dạng các số cơ bản)
• Quy luật kết hợp các ký số để biểu diễn một đại lượng nào đó .
• Các phép tính cơ bản trên các số .
Chỉ có Cơ số là khác nhau giữa các hệ thống số .
Quy luật kết hợp và các phép tính cơ bản là như nhau CMP1047 33 3 3
Hệ thống số
• Hệ thập phân ( decimal) sử dụng 10 ký số
• Hệ nhị phân ( binary) sử dụng 02 ký số
• Hệ bát phân ( octal) sử dụng 08 ký số
• Hệ thập lục phân ( hexadecimal) sử dụng 16 ký số . 34 34 CMP1047 17 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24
Hệ thống số ( thập phân )
• Trước khi có máy tính điện tử , con người sử dụng hệ đếm thập phân . Ký số
0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 → 8 → 9 → 1 0 → 1 1 → ⋯ → 1 9 → ⋯
20 → 21 → 22 → 23 → 24 → ⋯ → 95 → 96 → 97 → 98 → 99 → ⋯
100 → 101 → 102 → 103 → ⋯ → 996 → 997 → 998 → 999 → ⋯ → ⋯ CMP1047 35 3 5
Hệ thống số ( nhị phân )
• Sau khi xuất hiện máy tính điện tử , các hệ thống số mới ra đời . Ký số 0 → 1 → 10 → 11 →
100 → 101 → 110 → 111 →
1000 → 1001 → 1010 → 1011 → 1100 → ⋯ → 1110 → 1111 → ⋯
10000 → 10001 → 10010 → ⋯ → ⋯ 36 36 CMP1047 18 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 CMP1047 19 lOMoAR cPSD| 58968691 9/9/24 CMP1047 20