Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 2- Nguyễn Kim Khánh

Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT Kiến trúc máy tính 18 March 2007 NKK-HUT Nội dung giáo trình Chương 2 HỆ THỐNG MÁY TÍNH Nguyễn Kim Khánh Trường Đại học Bách khoa Hà Nội ④ Chương 1. Giới thiệu chung ④ Chương 2. Hệ thống máy tính ④ Chương 3. Số học máy tính ④ Chương 4. Bộ xử lý trung tâm ④ Chương 5. Bộ nhớ máy tính ④ Chương 6. Hệ thống vào-ra ④ Chương 7. Kiến trúc máy tính tiên tiến 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 1 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 2 NKK-HUT Nội dung của chương 2 NKK-HUT 2.1. Các thành phần của máy tính 2.1. Các thành phần của máy tính ④Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit) 2.2. Hoạt động của máy tính 2.3. Liên kết hệ thống ④Bộ nhớ ④Hệ thống vào ra ④Liên kết hệ thống (Memory) (Input/Output System) (System Interconnection) 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 3 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 4 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 1 Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT 1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) 18 March 2007 NKK-HUT Cấu trúc cơ bản của CPU ④Chức năng: ④điều khiển hoạt động của máy tính ④xử lý dữ liệu ④Nguyên tắc hoạt động cơ bản: CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính. 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 5 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 6 NKK-HUT Các thành phần cơ bản của CPU NKK-HUT Tốc độ của bộ xử lý ④ Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU): điều khiển hoạt động của máy tính theo chương trình đã định sẵn. ④ Đơn vị số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU): thực hiện các phép toán số học và phép toán logic. ④ Tập thanh ghi (Register File - RF): lưu giữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU. ④ Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit - BIU) kết nối và trao đổi thông tin giữa bus bên trong (internal bus) và bus bên ngoài (external bus). ④Tốc độ của bộ xử lý: ④Số lệnh được thực hiện trong 1 giây ④MIPS (Million of Instructions per Second) ④Khó đánh giá chính xác ④Tần số xung nhịp của bộ xử lý: ④Bộ xử lý hoạt động theo một xung nhịp (Clock) có tần số xác định ④Tốc độ của bộ xử lý được đánh giá gián tiếp thông qua tần số của xung nhịp 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 7 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 8 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 2 Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT Tốc độ bộ xử lý (tiếp) ③Dạng xung nhịp 18 March 2007 NKK-HUT 2. Bộ nhớ máy tính ③T0: chu kỳ xung nhịp ③Tần số xung nhịp: f0 = 1/T0 ③Mỗi thao tác của bộ xử lý cần kT0 ③T0 càng nhỏ ⮳bộ xử lý chạy càng nhanh ③Ví dụ: Máy tính dùng bộ xử lý 2GHz Ta có f0 = 2GHz = 2x109Hz ④Chức năng: lưu trữ chương trình và dữ liệu. ④Các thao tác cơ bản với bộ nhớ: ④Thao tác ghi (Write) ④Thao tác đọc (Read) ④Các thành phần chính: ④Bộ nhớ trong (Internal Memory) ④Bộ nhớ ngoài (External Memory) ⮳T0 = 1/f0 = 1/(2x109) = 0,5 ns. 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 9 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 10 NKK-HUT Các thành phần của bộ nhớ máy tính NKK-HUT Bộ nhớ trong ④Chức năng và đặc điểm: ④Chứa các thông tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp ④Tốc độ rất nhanh ④Dung lượng không lớn ④Sử dụng bộ nhớ bán dẫn: ROM và RAM ④Các loại bộ nhớ trong: ④Bộ nhớ chính ④Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm) 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 11 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 12 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 3 Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT Bộ nhớ chính (Main Memory) 18 March 2007 NKK-HUT Bộ nhớ cache ④ Chứa các chương trình và dữ liệu đang được CPU sử dụng. ④ Tổ chức thành các ngăn nhớ được đánh địa chỉ. ④ Ngăn nhớ thường được tổ chức theo byte. ④ Nội dung của ngăn nhớ có thể thay đổi, song địa chỉ vật lý của ngăn nhớ luôn cố định. ④Bộ nhớ có tốc độ nhanh được đặt đệm giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc độ CPU truy cập bộ nhớ ④Dung lượng nhỏ hơn bộ nhớ chính ④Tốc độ nhanh hơn ④Cache thường được chia thành một số mức ④Cache có thể được tích hợp trên chip vi xử lý. 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 13 18 March 2007 ache có thBài giảng Kiến trúc máy tính ông 14 NKK-HUT Bộ nhớ ngoài (External Memory) NKK-HUT 3. Hệ thống vào-ra (Input-Output) ④Chức năng và đặc điểm ④Lưu giữ tài nguyên phần mềm của máy tính ④Được kết nối với hệ thống dưới dạng các thiết bị vào-ra ④Dung lượng lớn ④Tốc độ chậm ④Các loại bộ nhớ ngoài ④Bộ nhớ từ: đĩa cứng, đĩa mềm ④Bộ nhớ quang: đĩa CD, DVD ④Bộ nhớ bán dẫn: Flash disk, memory card ④Chức năng: Trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên ngoài. ④Các thao tác cơ bản: ④Vào dữ liệu (Input) ④Ra dữ liệu (Output) ④Các thành phần chính: ④Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) ④Các mô-đun vào-ra (IO Modules) 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 15 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 16 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 4 Bài giảng Kiến trúc máy tính NKK-HUT Cấu trúc cơ bản của hệ thống vào-ra 18 March 2007 NKK-HUT Các thiết bị ngoại vi ④Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài máy tính ④Các loại thiết bị ngoại vi cơ bản ④Thiết bị vào: bàn phím, chuột, máy quét ... ④Thiết bị ra: màn hình, máy in ... ④Thiết bị nhớ: các ổ đĩa ... ④Thiết bị truyền thông: MODEM ... 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 17 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 18 NKK-HUT Mô-đun vào-ra NKK-HUT 2.2. Hoạt động của máy tính ④Chức năng: nối ghép các thiết bị ngoại vi với máy tính ④Mỗi mô-đun vào-ra có một hoặc một vài cổng vào-ra (I/O Port). ④Mỗi cổng vào-ra được đánh một địa chỉ xác định. ④Các thiết bị ngoại vi được kết nối và trao đổi dữ liệu với máy tính thông qua các cổng vào-ra. 1. Thực hiện chương trình ④Là hoạt động cơ bản của máy tính ④Máy tính lặp đi lặp lại hai bước: ④Thực hiện lệnh chu trình lệnh ④Thực hiện chương trình bị dừng nếu thực hiện lệnh bị lỗi hoặc gặp lệnh dừng. 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 19 18 March 2007 Bài giảng Kiến trúc máy tính 20 Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 5 ... - tailieumienphi.vn