Tuần 1: Các khái niệm cơ bản - Kiến trúc máy tính II | Trường Đại học CNTT Thành Phố Hồ Chí Minh
Tuần 1: Các khái niệm cơ bản - Kiến trúc máy tính II | Trường Đại học CNTT Thành Phố Hồ Chí Minh được được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Thực hành môn kiến trúc máy tính
Trường: Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Thông tin:
Tác giả:
Thông tin :
Môn:
Thực hành môn kiến trúc máy tính
Trường:
Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả:
Preview text:
lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
GIỚI THIỆU MÔN HỌC
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Giảng viên: PGS.TS. Vũ Đức Lung Kênh
liên lạc qua: UIT-E Learning, Team lungvd@uit.edu.vn 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 1 1 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 NỘI DUNG 1. Giới thiệu m n học . 2. Mục tiŒu m n học . 3. Nội dung m n học .
4. CÆc th nh phần ánh giÆ m n học . 2 2 NỘI DUNG 1. Giới thiệu m n học. 2. Mục tiŒu m n học. 3. Nội dung m n học.
4. CÆc th nh phần ánh giÆ m n học. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 3 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 3
1 . Giớithiệu mn học (1 / 2)
◼ Môn học này trình bày kiến thức cơ bản v kiến tr甃Āc máy tính bao gồm:
◼ Lịch sử và công nghệ máy tính.
◼ Thành phần cấu tạo, quy tắc hoạt ộng, kiến tr甃Āc tập lệnh và
hiệu suất của một máy tính. ◼ Lập trình hợp ngữ.
◼ Thiết kế datapath cơ bản và cơ chế pipeline của CPU. 4 4
1 . Giớithiệu mn học (2 / 2) ◼ Số tín chỉ: 3.
◼ Phụ trách: Khoa Kỹ thuật Máy tính.
◼ Môn học trước: PH002 Nhập môn Mạch số, IT001 Nhập môn Lập trình.
◼ Giáo trình: Patterson, D. A., and J. L. Hennessy.
Computer Organization and Design:
TheHardware/Software Interface, 4-th ed. San Mateo, CA: Morgan Kaufman, 2009. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
◼ Sách tham khảo: Giáo trình kiến trúc máy tính, V甃̀ Đức
Lung, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2009 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 5 5 NỘI DUNG 1. Giới thiệu m n học . 2. Mục tiŒu m n học . 3. Nội dung m n học .
4. CÆc th nh phần ánh giÆ m n học . 6 6 2 . Mục tiŒumn học
◼ Nắm ược cÆch thức m mÆy t nh thực thi một chương
tr nh phần m m (Microsoft Office, Flappy Bird, Facebook, Grab, …). 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
◼ C khả năng tối ưu h a kỹ năng lập tr nh ể cải thiện tốc ộ
thực thi của chương tr nh.
◼ Hiểu ược quy tr nh thiết kế ược một mÆy t nh cơ bản v
tối ưu thiết kế ể c thể cải thiện hiệu suất của mÆy t nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 7 7 NỘI DUNG 1. Giới thiệu m n học . 2. Mục tiŒu m n học . 3. Nội dung m n học .
4. CÆc th nh phần ánh giÆ m n học . 8 8
3 . Nội dung mn học (1 / 2) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
◼ Tuần 1: Máy tính − Các khái niệm & Công nghệ.
◼ Tuần 2: Hiệu suất máy tính.
◼ Tuần 3: Kiến tr甃Āc tập lệnh.
◼ Tuần 4: Kiến tr甃Āc tập lệnh (tiếp theo).
◼ Tuần 5: Kiến tr甃Āc tập lệnh (tiếp theo).
◼ Tuần 6: Kiến tr甃Āc tập lệnh (tiếp theo).
◼ Tuần 7: Các phép toán số học trong máy tính. ◼ Tuần 8: Ôn tập. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 9 9
3 . Nội dung mn học (2 / 2) ◼ Tuần 9: CÆc phØp toÆn
số học trong mÆy t nh (t iếp theo).
◼ Tuần 10: Datapath trong bộ xử l .
◼ Tuần 11: Datapath trong bộ xử l ( tiếp theo).
◼ Tuần 12: Datapath trong bộ xử l ( tiếp theo).
◼ Tuần 13: Kỹ thuật ống dẫn .
◼ Tuần 14: Kỹ thuật ống dẫn ( tiếp theo).
◼ Tuần 15: n tập v kết thœc m n học . 10 10 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 NỘI DUNG 1. Giới thiệu m n học. 2. Mục tiŒu m n học. 3. Nội dung m n học.
4. CÆc th nh phần ánh giÆ m n học. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 11 11 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
4 . CÆcthnh phần ánh giÆmn học
Thành phần ánh giá Tỉ lệ (%) QuÆ tr nh (kiểm tra trŒn 30%
lớp, b i tập, ồ Æn, …) Kiểm tra giữa kỳ 20% Kiểm tra cuối kỳ 50% 12 12
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Tuần1 M`Y T˝NH
CÁC KHÁI NIỆM VÀ CÔNG NGHỆ 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 13 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 13 MỤC TIÊU Giới thiệu cÆc khÆi
niệm cơ bản v mÆy t nh v cÆc c ng nghệ liŒn quan.
Slide ược dịch và ược iều chỉnh nhỏ, các hình ược lấy từ sách tham khảo:
Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface ,
Patterson, D. A., and J. L. Hennessy, Morgan Kaufman, Revised Fourth Edition, 2011. 14 14 NỘI DUNG
1. Lịch sử phÆt triển của mÆy t nh.
2. Ph n loại mÆy t nh.
3. CÆc lớp thực thi bŒn trong mÆy t nh.
4. CÆc chức năng v th nh phần cơ bản của mÆy t nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 15 15 NỘI DUNG
1. Lịch sử phÆt triển của mÆy t nh.
2 . Ph n loại mÆy t nh.
3 . CÆc lớp thực thi bŒn trong mÆy t nh.
4 . CÆc chức năng v th nh phần c ơ bản của mÆy t nh. 16 16
1 . Lịch sử phÆt triểncủa mÆytnh(1/5)
MÆy t nh l cuộc cÆch mạng thứ ba của n n văn minh cøng
với cuộc cÆch mạng v n ng nghiệp v c ng nghiệp) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 ◼ Thế hệ 0: Máy
chuyển ộng cơ học. Ví dụ: Máy sai phân No.2 - Ra ời năm 1849.
- Kết quả tính toán dựa trên các bảng tra. Nguồn:
https://en.wikipedia.org/wiki/Di fferenc03/2017 e_engine Copyrights
2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 17 17
1 . Lịch sử phÆt triểncủa mÆytnh(2/5)
◼ Thế hệ 1: MÆytnh sử dụng
cng nghệ èn chnkhng. V dụ : MÆyEDVAC - Ra ờinăm 1949 - 6000 èn chnkhng - PhØptoÆn: +, -, *, /
- Kchth ước : 45m 2 , nặng 7.8 tấn - GiÆ: 500,000 USD
Nguồn :
https://en.wikipedia.org/wik i /EDVA C 18 18 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
1 . Lịch sử phÆt triểncủa mÆytnh(3/5)
◼ Thế hệ 2: MÆytnh sử dụng transistor. V dụ : MÆyIBM 7094 - Ra ờinăm 1962
- Bộ nhớ : 32 K word (16 bit ) - Chu kỳ : 2 s - GiÆ: ~3 triệu USD
( tương ương 19 triệu 2018)
Nguồn:https03/2017://en.wikipedia.org/wiki/IBM_7090#IBM_Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved.7094 19 19 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
1 . Lịch sử phát triển của máy tính (4/ 5)
◼ Thế hệ 3: Máy tính sử dụng công nghệ mạch tích hợp. Ví dụ: IBM System/360/22 - Ra ời năm 1971 - Chu kỳ: 0.75 µs - GiÆ: 246,000 USD - Nặng 680 kg
Nguồn: https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_System/360_Model_22 20 20
1 . Lịch sử pháttriểncủamáytính(5/5)
◼ Thế hệ 4: MÆytnh sử dụng cng nghệ VLSI.
V dụ : SiŒumÆytnhIBM Summit - Ra ờinăm 2018 - Tốcộ : 148.6 petaflops
V dụ: MacBook Pro 15’ 2019 - Tốcộ : 2.6 Ghz - GiÆ: 2,399 USD
Nguồn : https://en.wikipedia.org/wiki/MacBook_Pro 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 21 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 21 Đọc thŒm
◼ MÆy t nh c ch ương tr nh ược lưu trữ :
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_computing_har dware#Stored-program_computer 22 22 Quiz (1/2)
1. Chu kỳ clock của mÆy t nh IBM 7094 l bao nhiŒu? A. 2 s B. 0.75 s C. 2.6 Ghz D. 146.8 petaflop
2. KhÆi niệm chương tr nh ược lưu trữ bắt ầu từ thế hệ mÆy t nh n o?
A. Thế hệ 0 B. Thế hệ 1 C. Thế hệ 2 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 D. Thế hệ 3 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 23 23 Quiz (1/2) – Đáp Æ n
1. Chu kỳ clock của mÆy t nh IBM 7094 l bao nhiŒu? A. 2 s B. 0.75 s C. 2.6 Ghz D. 14 6.8 petaflop
2. KhÆi niệm ch ương tr nh ược lưu trữ bắt ầu từ thế hệ mÆy t nh n o? A. Thế hệ 0 B. Thế hệ 1 C. Thế hệ 2 D. Thế hệ 3 24 24 Quiz (2/2)
CÆc mÆy t nh hiện ại ã giải quyết ược cÆc vấn n o sau ây? Điện toÆn ám m y Mạng to n cầu Dự bÆo thời tiết Giải mª gene người 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 T nh toÆn di ộng
M phỏng một mÆy t nh khÆc 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 25 25 Quiz (2/2) – Đáp Æ n
CÆc mÆy t nh iện ại ã giải quyết ược cÆc vấn n o sau ây ? ◼ Điện toÆn ám m y ◼ Mạng to n cầu ◼ Dự bÆo thời tiết ◼ Giải mª gene ng ười ◼ T nh toÆn di ộng
◼ M phỏng một mÆy t nh khÆc 26 26 NỘI DUNG
1. Lịch sử phÆt triển của mÆy t nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
2. Ph n loại mÆy t nh.
3. CÆc lớp thực thi bŒn trong mÆy t nh.
4. CÆc chức năng v th nh phần cơ bản của mÆy t nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 27 27 2 . Phn loại mÆytnh(1/5)
MÆy t nh ược sử dụng trong 3 lớp ứng dụng ch nh:
◼ MÆy t nh cÆ nh n (Personal computers) ◼ MÆy chủ ( Servers )
◼ MÆy t nh nhœng (Embedded computers) 28 28 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
2 . Phânloạimáytính(2/ 5) ◼ MÆytnhcÆnhn Kchth ước : nhỏgọn
Tốcộ : lŒn ến 238,310 MIPS ở 3.0 GHz
Khảnăng xử l: adụng chocÆc ứng
dụngvăn phng, họctập , giải tr.
V dụ : MÆytnh ể bn, MÆytnh xÆchtay 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 29 29 2 . Phn loại mÆytnh(3/5) ◼ MÆy chủ Kchth ước lớn . Tốcộ : lŒn ến 148.6 petaflops
Khảnăng xử l: tnhtoÆn với
tốcộ siŒunhanh, ộ chnhxÆc cựclớn .
Khảnăng l ư u trữdữliệu : cực lớn .
Nguồn : https://en.wikipedia.org/wiki/Summit_(supercomputer ) 30 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 30 2 . Phn loại mÆytnh(4/5)
◼ Ph n loại mÆy chủ (giÆ th nh v hiệu năng)
Low-end servers: Ứng dụng lưu trữ, doanh nghiệp nhỏ, dịch
vụ web, chi ph khoảng 1000$. Supercomputers:
T nh toÆn kĩ thuật v khoa học phức tạp với hiệu năng cao nhất.
H ng trăm ến h ng ng n bộ xử l , bộ nhớ k ch cỡ
gigabytes ến terabytes v khả năng lưu trữ dữ liệu terabytes
ến petabytes, chi ph h ng triệu ến h ng trăm triệu ôla.
Datacenter: ược sử dụng bởi những c ng ty như eBay, Google
c甃̀ng chứa h ng ng n bộ xử l , với bộ nhớ h ng terabytes, v khả
năng lưu trữ h ng petabytes. Datacenter thường ược xem
như l cÆc cụm mÆy t nh lớn. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 31 31 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 2 . Phn loại mÆytnh(5/5) ◼ MÆytnhnhœng
Kchth ước nhỏgọn, ược tch hợp
bŒntrong mộtthiếtbị : mÆy giặt , xe hơi , iệnthoại, …
Tốcộ xử l: khng cần cao
( th ường d ưới 400 Mhz ).
Khảnăng xử l : ược tốiư u cho
một số chứcnăng cụ thể . V dụ : Raspberry Pi 32 32 Đọc thŒm
◼ Classes of Computing Applications and Their
Characteristics (Phần 1.1 của GiÆo tr nh) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 33 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 33 Quiz
1. Chọn loại máy tính 甃Ānnhất cho các phát biểu sau: a) Tính t g oán khoa học phức tạp và cao cấp.
b) Chạy các ứng dụng nhỏ phù hợp với a số người dùng.
c) Được tối ưu cho một ứng dụng cụ thể nhằm tối ưu công suất,
giá cả, năng lượng, …
2. 1 terabyte và 1 petabyte lần lượt bằng bao nhiêu byte? 34 34 Quiz – Đáp Æ n
1. Chọn loại mÆy t nh 甃Āng nhất cho cÆc phÆt biểu sau:
a) T nh toÆn khoa học phức tạp v cao cấp
MÆy chủ (SiŒu mÆy t nh)
b) Chạy cÆc ứng dụng nhỏ phø hợp với a số người døng
MÆy t nh cÆ nh n (mÆy t nh ể b n, mÆy t nh xÆch tay)
c) Được tối ưu cho một ứng dụng cụ thể nhằm tối ưu c ng suất,
giÆ cả, năng lượng, … 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
MÆy t nh nhœng (trong cÆc mÆy giặt, tivi, l vi s ng, …) 2.
1 terabyte v 1 petabyte lần lượt bằng bao nhiŒu byte? 1 terabyte = 240byte
1 petabyte = 210 terabyte = 250byte 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 35 35 NỘI DUNG
1. Lịch sử phÆt triển của mÆy t nh.
2 . Ph n loại mÆy t nh.
3 . CÆc lớp thực thi bŒn trong mÆy t nh
4 . CÆc chức năng v th nh phần c ơ bản của mÆy t nh. 36 36
3. CÆc lớp thực thi bŒn trong mÆy t nh (1/2) ◼ Phần m m ứng dụng
Được viết bằng ng n ngữ cấp cao (HLL) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 ◼ Phần m m hệ thống
Tr nh biŒn dịch: chuyển từ mª HLL sang mª mÆy
Hệ i u h nh: Microsoft, Linux, MacOS
◼Xử l nhập/xuất: b n ph m, m n h nh, … ◼Quản l bộ nhớ
◼Lập lịch v chia sẻ t i nguyŒn cho nhi u
chương tr nh chạy cøng lœc ◼ Phần cứng
Bộ xử l , Bộ nhớ, CÆc bộ i u khiển I/O 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 37 37
3 . CÆc lớpthực thibŒntrongmÆytnh (2 / 2) ◼ Ngn ngữ cấp cao
Gần ngn ngữ tự nhiŒn của con ng ười
Tốcộviết nhanhvlinh ộng trong việcsửachữa ◼ Hợp ngữ ( Assembly )
Sử dụng cÆ từ gợinhớ thaycho cÆcmª c mÆy ◼ MªmÆy(Machine code) Nhị phn(bits) Mªha lệnh v dữliệu 38 38 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 Đọc thŒm
◼ From a High-Level Language to the Language of
Hardware (Phần 1.2 của GiÆo tr nh) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 39 39 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 Quiz
1. Lớp phần m m n o nằm giữa phần cứng v cÆc ch ương tr nh ứng dụng ?
2. Phần m m n o c chức năng chuyển từ ng n ngữ lập
tr nh cấp cao xuống mª mÆy?
3. Hệ thống số n o ược sử dụng trong cÆc mÆy t nh iện ại ? 40 40 Quiz – Đáp Æ n
1. Lớp phần m m n o nằm giữa phần cứng v cÆc chương tr nh ứng dụng?
Chương tr nh hệ thống
2. Phần m m n o c chức năng chuyển từ ng n ngữ lập tr nh cấp cao xuống mª mÆy? Tr nh biŒn dịch
3. Hệ thống số n o ược sử dụng trong cÆc mÆy t nh hiện ại?
Hệ thống số nhị ph n (0 v 1) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 41 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 41 NỘI DUNG
1. Lịch sử phát triển của máy tính.
2. Phân loại máy tính.
3. Các lớp thực thi bên trong máy tính.
4. Các chức năng và thành phần cơ bản của máy tính. 42 42
4. CÆc chức năng v th nh phần cơ bản của mÆy t nh
a. Tổng quan về cÆc th nh phần cơ bản của mÆy t nh b. Bộ vi xử l c. Bộ nhớ d. Mạng mÆy t nh
e. C ng nghệ chế tạo chip 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 f. Ảnh m u 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 43 43
Tổng quan v cÆcthnh phần c ơbảncủa mÆytnh(1/7)
Phầncứngcủamột mÆytnh bất kỳ thựchiệnnhữngchứcnăng cơ bản sau:
Nhập dữ liệu
Xuất dữ liệu
Lưutrữ dữ liệu
Xử l dữ liệu
Năm thnh phần căn bảncủa mÆytnhbao gồm :
Ngı nhập ( Input)
Ngı xuất ( Output )
Bộ nhớ ( Memory )
Đường dữ liệu
( Datapath )
Khối iềukhiển
( Control )
Data path vControl thường ượckếthợplạivới tŒ gọi bộ xử l(Processor) n 44 44 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
Tổng quan v cÆcthnh phần c ơbảncủa mÆytnh(2/7)
Bộ xử l(Processor): Nhận
lệnh v dữ liệu từ bộnhớể xử l.
Ngı nhập ( input ) ghi dữ
liệu vo bộnhớ v ngı xuất
( output ) ọc dữ liệu ra từ bộ nhớ .
Bộ nhớ M
( emory ): L ưu trữ chương trnh angchạy v dữliệucầnbởichương trnh ó . 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 45 45
Tổng quan v cÆcthnh phần c ơbản của mÆytnh(3/7)
Thùngmáy(Case)chứa bộ xử
lý và các thiết bị I/Okhác
Các thành phần ngoại vi
( peripheralshoặcI/O)thường gặpcủamáytínhgồm:
• Thiết bị nhập(Inputdevice): chuột ( mouse), bàn phím k ( eyboard )
• Thiết bị xuất ( Output device):mànhình(screen)
*Một số thiết bị vừaxuấtvừa
nhập:ổ ĩa(disk),cardmạng o Chuột cơ iện El ( ectromechanical mouse,
LCD – Liquid Crystal Displays original mouse) CRT - Cathode Ray Tube
o Chuột quang (Optical mouse) 46 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 46
Tổng quan v cÆcthnh phần c ơbản của mÆytnh(4/7) BŒn trong mÆy t nh ể b n 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 47 47 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
Tổng quan v cÆcthnh phần c ơbản của mÆytnh(5/7) Cấutạo bŒntrong củamột mÆytnh xÆchtay 48 48
Tổng quan v cÆcthnh phần c ơbản của mÆytnh(6/7)
BŒn trong thøng mÆy
• Board mạch chủ (Mother-board/Main-board): L một bảng mạch bằng plastic,
chứa cÆc khối mạch t ch hợp (Integrated circuits hay chips), gồm c bộ xử l ,
cache, bộ nhớ v kết nối cho cÆc thiết bị I/O.
Mạch t ch hợp (Integrated circuits): C n ược gọi l chip, chứa ựng h ng
chục ến h ng triệu transistors.
• Bộ nhớ (Memory): L vøng lưu trữ chứa ựng chương tr nh ang chạy v chứa dữ
liệu m chương tr nh ang chạy cần døng
RAM (Random access memory): KhÆc với cÆc bộ nhớ truy cập tuần tự,
như ĩa từ (magnetic tapes - sequential access memory), thời gian truy cập
v o bất k vị tr n o trong bộ nhớ RAM cơ bản l như nhau.
DRAM (Dynamic random access memory), SRAM (Static random
access memory ), flash.
DIMM (dual inline memory module): Một board nhỏ chứa chip DRAM
trŒn cả hai mặt của board. SIMM (single inline memory module) c DRAM chỉ trŒn một mặt. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 49 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 49
Tổng quanv các thành phầncơbản của máy tính (7 / 7)
BŒn trong thøng mÆy
• Đơn vị xử l trung t m (Central processor unit - CPU): c甃̀ng gọi l bộ xử l
(Processor), bộ phận xử l ch nh của mÆy t nh, chứa ường dữ liệu (data path)
v khối i u khiển (control), thực hiện cÆc thao tÆc như cộng, kiểm tra số,
k ch hoạt cÆc thiết bị I/O, …
Datapath: Th nh phần của bộ xử l , thực hiện cÆc t nh toÆn toÆn học
Control: Th nh phần của bộ xử l , i u khiển ường dữ liệu, bộ nhớ, v
cÆc thiết bị I/O tøy theo lệnh n o ang thực thi của chương tr nh.
Khối Datapath thực hiện cÆc t nh toÆn toÆn học v khối Control sẽ
i u khiển ường dữ liệu, bộ nhớ v cÆc thiết bị I/O những việc cần l m dựa
trŒn yŒu cầu của từng lệnh trong chương tr nh.
Datapath v Control lần lượt giống như cơ bắp v bộ nªo của bộ xử l . 50 50 Đọc thŒm
◼ Under cover (Phần 1.4 của Giáo trình) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 51 51 Quiz
1. Nêu các thành phần cấu tạo nên máy tính?
2. Bên trong bộ xử lý trung tâm gồm những phần nào? 52 52 Quiz – Đáp Æ n
1. Nêu các thành phần cấu tạo nên máy tính?
Ngõ nhập, ngõ xuất, bộ nhớ, vi xử lý
2. Bên trong bộ xử lý trung tâm gồm những phần nào? Datapath v Control 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 53 53 Bộ vi xử lý (1 / 2)
Chi tiếtmột vi xử l
BŒn trong bộ vi xử l AMD Barcelona. H nh bŒn trÆi l ảnh vi m
của chip xử l AMD Barcelona, h nh bŒn phải thể hiện cÆ khối
ch nh trong bộ xử l . Chip n y c 4 nh n xử l , hay c n c gọi l 4 “core”. 54 54 Bộ vi xử lý (2 / 2)
Chi tiết một vi xử l Cache: BŒn trong bộ xử l c n c
một dạng bộ nhớ, gọi l bộ nhớ ệm (Cache memory)
Bộ nhớ Cache l một bộ nhớ nhỏ, nhanh, hoạt ộng như một bộ ệm cho bộ nhớ DRAM. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
Cache ược x y dựng trŒn một c ng nghệ thiết kế bộ nhớ khÆc biệt,
dựa trŒn static random access memory (SRAM). SRAM c tốc ộ truy
cập nhanh hơn v t d y ặc hơn, do ó mắc hơn DRAM. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 55 55 Bộ nhớ (1/2) ◼ Bộ nhớ :
ROM: Read only memory - BIOS
RAM: Random access memory – Volatile memory
SRAM: Static random access memory (Fast, high cost) – Cache memory
DRAM: Dynamic random access memory (Slow, low cost) – Primary memory
• DIMM: dual inline memory module
• SIMM: single inline memory module
Flash: Secondary memory – nonvolatile memory
Hard Disk: Secondary memory - nonvolatile memory
CD/DVD: Secondary memory - nonvolatile memory ◼ Cổng vào/ra :
USB, VGA, HDMI, Mini-Display, Ethernet LAN, Wifi, Bluetooth. 56 56 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 Bộ nhớ (2 / 2) 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 57 57 Mạngmáytính(1/2)
Mạng mÆytnh: Kếtnốitất cả mÆytnh,chophØp người døng
mÆytnh mở rộngnănglực tnh
toÆnthngquagiao tiếpgiữa cÆ mÆytnh. c
MÆytnh ượckếtnốimạng c
nhiềuthuậnlợi : ◼ Giao tiếp ◼ Chia sẻ tinguyŒn ◼ Truy cập từ xa 58 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 58 Mạng mÆytnh(2/2)
Mạng mÆytnhkhÆcnhau v khoảng cÆch
v hiệunăng . Một số mạng mÆytnh hiện nay: ◼ Ethernet :
hữu chkhi kếtnối cÆcmÆytnh trongcøng mộttầngcủa tanh,l
một v dụ củadạng mang cục bộ ( local areanetwork-LAN )
◼ Wideareanetworks ( mạng xuyŒn lục
ịa, l xươngsốngcủamạng Internet)
thường ược xy dựng trŒncng
nghệsợi quang(opticalfibers)v ược
cung cấp bởi cÆccngty viễn thng.
◼ Wirelesstechnology: Mạng khngdy phổbiếnhiện naytheo chuẩn IEEE 802.11. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 59 59 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
Cng nghệchếtạo chip(1/3)
◼ Transistor : C ng tắc óng / mở ược i u khiển bằng iện .
◼ Very large scale integrated circuit (VLSI) : Mạch t ch hợp chứa
h ng trăm ng n ến h ng triệu transistor.
◼ Moore’s law : Số lượng transistor của mạch t ch hợp sẽ tăng gấp ôi
trong khoảng thời gian mỗi 18 – 24 thÆng
( Gordon Moore, một trong những nh sÆng lập Intel v o những năm 1960s.) 60 60
Cng nghệchếtạo chip (2/3) Định luật Moore
[Nguồn: https://www.extremetech.com/extreme/210872-extremetech-explains-what-is-moores-law] 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 61 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 61 Moore’s Law 62 62 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 63 Đọc thŒm
◼ Technologies for Building Processors and Memory
( Phần 1.5 của Giáo trình ) ◼ Xem them video:
https://www.youtube.com/watch?v=aOA_MnhOJE Y 64 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 64 Quiz
1. Bộ nhớ nào có tốc ộ truy xuất nhanh nhất?
2. Phần tử vật lý cơ bản nào ược sử dụng trong công nghệ chế tạo chip hiện nay? 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 65 65 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 Quiz – Đáp Æ n
1. Bộ nhớ nào có tốc ộ truy xuất nhanh nhất? Thanh ghi
2. Phần tử vật lý cơ bản nào ược sử dụng trong công
nghệ chế tạo chip hiện nay?
Transistor (bán dẫn) 66 66 Ảnh mu(1/3)
• Để biểu diễn ược ảnh m u trŒn m n h nh mÆy t nh, ảnh v m n h nh u
ược chia th nh cÆc h ng v cột, tạo th nh một ma trận cÆc . Mỗi như vậy gọi l 1 pixel.
Pixel: Phần tử ảnh nhỏ nhất. M n h nh bao gồm h ng trăm, hoặc ng
n, hoặc triệu pixel ược tổ chức th nh một ma trận.
• Tøy v o k ch cỡ m n h nh v ộ ph n giải (resolution), ma trận hiển thị c thể
c ộ lớn từ 640 480 ến 2560 1600 pixels (trong năm 2008)
V dụ: M n h nh với ộ ph n giải Full HD 1920 1080, tức ộ rộng n 1920
(1920 cột) v cao l 1080 (1080 h ng), v c tổng cộng 1920 1080 =
2073600 pixels tồn tại trŒn m n h nh, hay 2.0736 Megapixels (1
Megapixels = 1 triệu pixels). 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 67 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021 67 Ảnh mu(2/3) • Mỗi pixelmang một muv sẽ døng một số bitno ó ểthểhiện mu
n y. V vậy , một h nh ảnh trong mÆy t nh sẽ ược thể hiện như một ma
trận cÆc bit, gọi l “ bit map ” .
• Khi h nh ảnh ược thể hiện ra m n h nh, trong mÆy t nh sẽ c một phần
cứng tŒ “raster refresh buffer” , hay c n gọi l “frame buffer” , ể lưu nội n
dung bitmap trước khi n ược thể hiện ra m n h nh.
H nh 9. V dụ thiết kế ơn giản của Frame buffer với chỉ 4 bits cho một pixel.
Pixel (X0, Y0) chứa th ng tin bit 0011, quy ịnh tương ứng với m u xanh nhạt trŒn m n h nh;
Pixel (X1, Y1) chứa th ng tin bit 1101, quy ịnh tương ứng với m u xanh ậm trŒn m n h nh. 68 68 Ảnh mu(3/3)
Một m u tương ứng trong hầu hết cÆc mÆy t nh hiện tại l tổ hợp
từ ba m u cơ bản: ỏ (Red), xanh lÆ (Green) v xanh dương (Blue).
Døng bao nhiŒu bit ể hiển thị cho mỗi m u cơ bản n y tøy v o từng hệ thống
V dụ: M n h nh mÆy t nh c ộ ph n giải 640 480, sử dụng 8 bits ể biểu
diễn cho mỗi m u cơ bản Red hoặc Green hoặc Blue. Nếu một h nh biểu
diễn lŒn hệ thống n y, mỗi pixel sẽ cần tới 3 8 = 24 bit, v frame buffer 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
phải c k ch thước tối thiểu 640 480 24 = 7372800 bits ể lưu ược trọn một h nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 69 69 Đọc thŒm
◼ Through the Looking Glass ( Trong phần 1.4 của GiÆo tr nh) 70 70 NỘI DUNG
1. Lịch sử phÆt triển của mÆy t nh.
2. Ph n loại mÆy t nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
3. Phần mềm hệ thống mÆy t nh.
4. CÆc chức năng v th nh phần cơ bản của mÆy t nh. 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 71 71
M`Y T˝NH –CÁC KHÁI NIỆM v CÔNG NGHỆ Tổngkết :
◼ Ba loại mÆytnhchnh:mÆy tnhcÆnhn,mÆy chủ , mÆy tnhnhœng
◼ Phần m m v phầncứng trong mÆytnhphnlmba cấp :
Ứngdụng ( Application), Phần m m hệ thống ( System software) v Phần cứng ( Hardware ).
◼ Ng n ngữ trong mÆy t nh c甃ng ◼ V phần cứng , ã giới thiệu một
ph n chia từ : Ng n ngữ cấp
mÆy t nh c cÆc phần cứng cơ bản
cao, hợp ngữ , ến ng n ngữ n o v
cÆc kỹ thuật chế tạo liŒn mÆy. quan 72 72 Terminology 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
Desktop, Server, Embedded computer
Systems software, Operating system, Compiler Hardware
Very Large Scale Intergrated Circuit (VLSI) Moore’s law 73 73
M`Y T˝NH – CÁC KHÁI NIỆM v CÔNG NGHỆ
L thuyết: Đọc sÆch tham khảo • CÆc mục 1.1, 1.2, 1.3
• SÆch: Computer Organization and Design:
The Hardware/Software Interface,
Patterson, D. A., and J. L. Hennessy, Morgan
Kaufman, Revised Fourth Edition, 2011.
B i tập: file ính kŁm 74 74 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. lOMoAR cPSD| 40342981 09/09/2021
Câu hỏi cho SV tìm hiể ở nhà
1. Tìm hiểu công nghệ chế tạo máy tính mới nhất? Dự kiến trong thiết bị nào?
2. Máy tính mạnh nhất thế giới hiện nay, thông số chính?
3. Chip nhớ có số Transistors nhi u nhất hiện nay? Được
sử dụng trong thiết bị, máy nào? 03/2017
Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 75 75
Downloaded by Mai Nguy?t (nguyetmai131203@gmail.com) 46