1. Trang Chủ
  2. Phần cứng
  3. Giáo trình Cấu trúc máy tính - Nghề: Quản trị mạng - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

Giáo trình Cấu trúc máy tính - Nghề: Quản trị mạng - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

(NB) Mục tiêu của môn học là cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở của cấu trúc máy tính, bao gồm bao gồm cấu trúc máy tính tổng quát, cấu trúc bộ xử lý trung tâm và các thành phần của bộ xử lý trung tâm, cấu trúc tập lệnh máy tính, cơ chế ống lệnh; hệ thống phân cấp của bộ nhớ, bộ nhớ trong, bộ nhớ cache và các loại bộ nhớ ngoài; hệ thống bus và các thiết bị vào ra. ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CẤU TRÚC MÁY TÍNH NGHỀ : QUẢN TRỊ MẠNG TRÌNH ĐỘ : CAO Đ

Thể loại Tài liệu miễn phí Phần cứng

Số trang 135

Ngày tạo 7/8/2020 4:16:49 PM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước 3.29 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Cấu trúc máy tính - Nghề: Quản trị mạng... (.pdf)

Xem mẫu

  1. ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CẤU TRÚC MÁY TÍNH NGHỀ : QUẢN TRỊ MẠNG TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG MẠNG Ban hành kèm theo Quyết định số:        /QĐ­CĐN…   ngày…….tháng….năm ......... …………........... của Hiệu trưởng trường Cao đẳng   nghề tỉnh BR ­ VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2015 1
  2. TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể  được  phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về  đào tạo và tham  khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử  dụng với mục đích kinh  doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
  3. LỜI GIỚI THIỆU Cấu trúc máy tính là một trong các lĩnh vực khoa học cơ sở của ngành Khoa  học máy tính nói riêng và Công nghệ  thông tin nói chung. Cấu trúc máy tính là  khoa học về lựa chọn và ghép nối các thành phần phần cứng của máy tính nhằm  đạt được các mục tiêu về  hiệu năng cao, tính năng đa dạng và giá thành thấp.   Môn học Cấu trúc máy tính là môn học cơ  sở  chuyên ngành trong chương trình   đào tạo công nghệ  thông tin hệ  đại học và cao đẳng. Mục tiêu của môn học là  cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ  sở  của cấu trúc máy tính, bao gồm bao   gồm cấu trúc máy tính tổng quát, cấu trúc bộ  xử  lý trung tâm và các thành phần  của bộ  xử  lý trung tâm, cấu trúc tập lệnh máy tính, cơ  chế   ống lệnh; hệ  thống   phân cấp của bộ  nhớ, bộ  nhớ trong, bộ nhớ cache và các loại bộ  nhớ  ngoài; hệ  thống bus và các thiết bị  vào ra. Cấu trúc máy tính là một lĩnh vực đã được phát  triển trong một thời gian tương đối dài với lượng kiến thức đồ  sộ, nhưng do  khuôn khổ  của tài liệu có tính chất là bài giảng môn học, tác giả  cố  gắng trình   bày những vấn đề cơ sở  nhất phục vụ mục tiêu môn học. Nội dung của tài liệu   được biên soạn thành sáu chương: Chương 5 là phần đại cương giới thiệu các   khái niệm cơ sở của cấu trúc máy tính, như  lịch sử  máy tính, cách phân loại, các  thành quả của máy tính và khái niệm thông tin , các hệ  đếm và cách tổ  chức dữ  liệu trên máy tính cũng được trình bày trong chương này. Chương 2 giới thiệu về  khối xử lý trung tâm, nguyên tắc hoạt động và các thành phần của nó. Khối xử lý  trung tâm là thành phần quan trọng và phức tạp nhất trong máy tính, đóng vai trò  là bộ não của máy tính. Thông qua việc thực hiện các lệnh của chương trình bởi   khối xử  lý trung tâm, máy tính có thể  thực thi các yêu cầu của người sử  dụng.  Chương 3 giới thiệu về tập lệnh của máy tính, bao gồm các khái niệm về  lệnh,   dạng lệnh, các thành phần của lệnh; các dạng địa chỉ  và các chế  độ  địa chỉ.   Chương cũng giới thiệu một số  dạng lệnh thông dụng kèm ví dụ  minh hoạ.   3
  4. Ngoài ra, cơ chế ống lệnh – xử lý xen kẽ các lệnh cũng được đề cập. Chương 4   trình bày về  bộ  nhớ  trong: khái quát về  hệ  thống bộ  nhớ  và cấu trúc phân cấp  của hệ thống nhớ; giới thiệu các loại bộ nhớ ROM và RAM. Một phần rất quan  trọng của chương là phần giới thiệu về bộ nhớ cache ­ một bộ nhớ đặc biệt có  khả năng giúp tăng tốc hệ thống nhớ nói riêng và cả hệ thống máy tính nói chung.  Chương 4 giới thiệu về bộ nhớ ngoài, bao gồm các loại đĩa từ, đĩa quang, các hệ  thống RAID, NAS và SAN. Bộ nhớ ngoài là dạng bộ nhớ thường có dung lượng   lớn và dùng để lưu trữ thông tin ổn định, không phụ thuộc nguồn điện nuôi.    Chương 5 trình bày về hệ thống bus và các thiết bị ngoại vi. Phần trình bày về hệ  thống bus đề cập đến các loại bus như ISA, EISA, PCI, AGP và PCI­Express. Tài   liệu được biên soạn dựa trên kinh nghiệm giảng dạy môn học Cấu trúc máy tính,   kết hợp tiếp thu các đóng góp của đồng nghiệp và phản hồi từ sinh viên. Tài liệu   có thể  được sử  dụng làm tài liệu học tập cho sinh viên hệ  cao đẳng các ngành  công nghệ  thông tin. Trong quá trình biên soạn, mặc dù tác giả  đã rất cố  gắng   song không thể tránh khỏi có những thiếu sót. Tác giả rất mong muốn nhận được   ý kiến phản hồi và các góp ý cho các thiếu sót, cũng như ý kiến về việc cập nhật,  hoàn thiện nội dung của tài liệu.  4
  5. MỤC LỤC  TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN                                                                                                     .................................................................................................      2  CHƯƠNG 1 : ĐẠI CƯƠNG                                                                                                  ..............................................................................................      9 5
  6.  CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC CẤU TRÚC MÁY TÍNH Mã số của môn học: MH 13 Thời gian của môn học: 75 giờ ;     (Lý thuyết: 40 giờ; Thực hành: 35 giờ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MÔN HỌC:  ­ Vị  trí:Môn học được bố  trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các  môn   học   cơ   sở   chuyên   ngành   đào   tạo   chuyên   môn   nghề   trước   các   môn   học  chuyên môn nghề như lắp ráp; Sửa chữa máy tính… ­ Tính chất: Là môn học chuyên ngành bắt buộc. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC:  - Trình  bày được lịch sử của máy tính, các thế hệ máy tính và cách phân loại   máy tính.  - Trình  bày được các thành phần cơ bản của kiến trúc máy tính, các tập lệnh.  Các kiểu kiến trúc máy tính: mô tả kiến trúc, các kiểu định vị.  - Trình   bày được cấu trúc của bộ  xử  lý trung tâm: tổ  chức, chức năng và  nguyên lý hoạt động của các bộ  phận bên trong bộ  xử  lý. Mô tả  diễn tiến thi  hành một lệnh mã máy và một số kỹ thuật xử lý thông tin: ống dẫn, siêu ống dẫn,  siêu vô hướng.  - Nêu được chức năng và nguyên lý hoạt động của các cấp bộ nhớ.  - Trình bày được phương pháp an toàn dữ liệu trên thiết bị lưu trữ ngoài.  - Vận dụng các kiến thức khi tiếp cận những công nghệ phần cứng mới. III. NỘI DUNG MÔN HỌC:  1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:  Thời gian Số Lý  Thự Tên chương mục Tổn TT thuyế c  g số t hành 6
  7. I Tổng quan 15 7 7 1 Các thế hệ máy tính 4 2 2 2 Phân loại máy tính 2 2 0 3 Thành quả của máy tính 1 1 0 4 Thông tin và sự mã hoá 7 2 5 5 Kiểm tra chương  1 1 II Kiến trúc phần mềm bộ xử lý 15 8 7 1 Thành phần cơ bản của một máy tính 3 2 1 2 Định nghĩa kiến trúc máy tính 1 1 0 3 Kiểu thi hành một lệnh 2 1 1 4 Kiểu kiến trúc thanh ghi đa dụng 0.25 0.25 0 5 Tập lệnh 3 1.5 1.5 6 Toán hạng 0.25 0.25 0 7 Kiến trúc RISC( Reduced Instruction Set Computer) 0.5 0.5 0 8 Kiểu định vị trong các bộ xử lý RISC 3 1.5 1.5 9 Kiểm tra chương 2 2 III Tổ chức bộ xử lý 12 6 4 1 Đường đi dữ liệu  1 1 0 2 Bộ điều khiển 1 1 0 3 Diễn tiến thi hành lệnh mã máy 2 1 1 4 Ngắt 2 1 1 5 Kỹ thuật ống dẫn 2 1 1 6 Ống dẫn, siêu ống dẫn, siêu vô hướng 2 1 1 Kiểm tra chương  2 2 IV Bộ nhớ 15 9 5 1 Các loại bộ nhớ 4 4 0 2 Các cấp bộ nhớ 4 2 2 3 Cách truy xuất dữ liệu trong bộ nhớ 3 1 2 4 Hiểu về bộ nhớ Cache và cách tổ chức bộ nhớ  3 2 1 Cache trong CPU Kiểm tra chương 1 1 V Thiết bị nhập xuất 18 10 6 1 Đĩa từ 3 2 1 2 Đĩa quang 3 2 1 3 RAID (Redundant Array of Independent Disks) 3 1 2 7
  8. 4 Băng từ 1 1 0 5 Các chuẩn về BUS 2 2 0 6 An toàn dữ liệu trong lưu trữ 4 2 2 7 Kiểm tra chương  2 2 8
  9. CHƯƠNG 1 : ĐẠI CƯƠNG Giới thiệu Mục tiêu: - Trình bày được lịch sử phát triển của máy tính. - Trình bày được các thành phần cơ bản của một máy vi tính. - Trình bày được các thành tựu của máy tính. - Trình bày đ ượ c khái ni ệ m v ề  thông tin. - Trình bày các cách biến đổi cơ bản của hệ thống số, các bảng mã thông  dụng được dùng để biểu diễn các ký tự. Nội dung 1. Các thế hệ máy tính. 1.1. Lịch sử máy tính Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến bộ của các công nghệ  chế  tạo các linh kiện cơ  bản của máy tính như: bộ  xử  lý, bộ  nhớ, các ngoại   vi,.. .Ta có thể nói máy tính điện tử số trải qua bốn thế hệ liên tiếp. Việc chuyển   từ thế hệ trước sang thế hệ sau được đặc trưng bằng một sự thay đổi cơ bản về  công nghệ. Thế hệ đầu tiên (1946­1957) 9
  10. Hình 1.1: Máy tính ENIAC ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) là máy tính điện tử  số  đầu tiên do Giáo sư  Mauchly và người học trò Eckert tại Đại học Pennsylvania   thiết kế vào năm 1943 và được hoàn thành vào năm 1946. Đây là một máy tính  khổng lồ với thể tích dài 20 mét, cao 2,8 mét và rộng vài mét. ENIAC bao gồm:  18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, cân nặng 30 tấn, và tiêu thụ 140KW  giờ. Nó có 20 thanh ghi 10 bit (tính toán trên số  thập phân). Có khả  năng thực   hiện 5.000 phép toán cộng trong một giây. Công việc lập trình bằng tay bằng   cách đấu nối các đầu cắm điện và dùng các ngắt điện. Giáo sư  toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế  máy tính IAS  (Princeton Institute for Advanced Studies): chương trình được lưu trong bộ  nhớ,  bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ, bộ  làm toán và luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) được điều khiển để  tính  toán trên dữ liệu nhị phân, điều khiển hoạt động của các thiết bị  vào ra. Đây là  một ý tưởng nền tảng cho các máy tính hiện đại ngày nay. Máy tính  này còn  được gọi là máy tính Von Neumann. Vào những năm đầu của thập niên 50, những máy tính thương mại đầu tiên  được đưa ra thị trường: 48 hệ máy UNIVAC I và 19 hệ máy IBM 701 đã được  bán ra. Thế hệ thứ hai (1958­1964) Công ty Bell đã phát minh ra transistor vào năm 1947 và do đó thế  hệ  thứ  hai của máy tính được đặc trưng bằng sự  thay thế  các đèn điện tử  bằng các   transistor lưỡng cực. Tuy nhiên, đến cuối thập niên 50, máy tính thương mại   dùng transistor mới xuất hiện trên thị trường. Kích thước máy tính giảm, rẻ tiền   hơn, tiêu tốn năng lượng ít hơn. Vào thời điểm này, mạch in và bộ  nhớ  bằng  xuyến từ  được dùng. Ngôn ngữ  cấp cao xuất hiện (như  FORTRAN năm 1956,  10
  11. COBOL năm 1959, ALGOL năm 1960) và hệ  điều hành  kiểu tuần tự  (Batch  Processing) được dùng. Trong hệ  điều hành này, chương trình của người dùng   thứ  nhất được chạy, xong đến chương trình của người dùng thứ  hai và cứ  thế  tiếp tục. Thế hệ thứ ba (1965­1971) Thế hệ thứ ba được đánh dấu bằng sự xuất hiện của các  mạch kết (mạch  tích hợp ­ IC: Integrated Circuit). Các mạch kết độ  tích hợp mật độ  thấp (SSI:   Small Scale Integration) có thể  chứa vài chục linh kiện và kết độ  tích hợp mật  độ  trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện trên   mạch tích hợp. Mạch in nhiều lớp xuất hiện, bộ  nhớ  bán dẫn bắt đầu thay thế  bộ  nhớ  bằng xuyến từ. Máy tính đa chương trình và hệ  điều hành chia thời gian được  dùng. Thế hệ thứ tư (1972­????) Thế  hệ  thứ  tư  được đánh dấu bằng các IC có mật độ  tích hợp cao (LSI:  Large Scale Integration) có thể  chứa hàng ngàn linh kiện. Các IC mật độ  tích   hợp rất cao (VLSI: Very Large Scale Integration) có thể  chứa hơn 10 ngàn linh  kiện trên mạch. Hiện nay, các chip VLSI chứa hàng triệu linh kiện. Với sự xuất hiện của bộ vi xử lý (microprocessor) chứa cả phần thực hiện   và phần điều khiển của một bộ xử lý, sự phát triển của công nghệ bán dẫn các  máy vi tính đã được chế tạo và khởi đầu cho các thế hệ máy tính cá nhân. Các bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được dùng rộng rãi. Các kỹ  thuật cải tiến tốc độ  xử  lý của máy tính không ngừng được phát  triển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng, xử lý song song mức độ cao,... Việc chuyển từ  thế hệ thứ tư sang thế hệ thứ 5 còn chưa rõ ràng. Người  Nhật đã và đang đi tiên phong trong các chương trình nghiên cứu để  cho ra đời   11
  12. thế hệ thứ 5 của máy tính, thế hệ của những máy tính thông minh, dựa trên các  ngôn ngữ trí tuệ nhân tạo như LISP và PROLOG,... và những giao diện người ­   máy thông minh. Đến thời điểm này, các nghiên cứu đã cho ra các sản phẩm  bước đầu và gần đây nhất (2004) là sự ra mắt sản phẩm người máy thông minh   gần giống với  con  người   nhất:  ASIMO   (Advanced  Step Innovative  Mobility:   Bước chân tiên tiến của đổi mới và chuyển động).  Với hàng trăm nghìn máy  móc điện tử  tối tân đặt trong cơ  thể, ASIMO có thể  lên/xuống cầu thang một   cách uyển chuyển, nhận diện người, các cử  chỉ  hành động, giọng nói và đáp  ứng một số mệnh lệnh của con người. Thậm chí, nó có thể bắt chước cử động,  gọi tên người và cung cấp thông tin ngay sau khi bạn hỏi, rất gần gũi và thân  thiện. Hiện nay có nhiều công ty, viện nghiên cứu của Nhật thuê Asimo tiếp  khách và hướng dẫn khách tham quan như: Viện Bảo tàng Khoa học năng lượng  và Đổi   mới   quốc  gia,  hãng IBM  Nhật  Bản, Công  ty  điện lực  Tokyo.  Hãng   Honda bắt đầu nghiên cứu ASIMO từ năm 1986 dựa vào nguyên lý chuyển động  bằng hai chân. Cho tới nay, hãng đã chế tạo được 50 robot ASIMO. Các tiến bộ liên tục về mật độ tích hợp trong VLSI đã cho phép thực hiện   các mạch vi xử  lý ngày càng mạnh (8 bit, 16 bit, 32  bit và 64 bit với việc xuất  hiện các bộ  xử  lý RISC năm 1986 và các bộ  xử  lý siêu vô hướng năm 1990).   Chính các bộ xử lý này giúp thực hiện các máy tính song song với từ vài bộ  xử  lý đến vài ngàn bộ xử lý. Điều này làm các chuyên gia về kiến trúc máy tính tiên   đoán thế hệ thứ 5 là thế hệ các máy tính xử lý song song. 1.2. Máy tính hiện tại và tương lai Các nhà khoa học về máy tính đều thừa nhận máy tính lượng tử  hứa hẹn   sẽ  tạo nên một cuộc cách mạng trong công nghệ  máy tính tương lai. Vậy máy  tính lượng tử đang phát triển ở mức độ nào và con người sẽ khai thác năng lượng   12
  13. từ  cơ  học lượng tử  như  thế  nào? Đó là mối quan tâm của không chỉ  người sử  dụng máy tính mà còn là mối quan tâm của các nhà nghiên cứu và hãng máy tính. Ý tưởng máy tính lượng tử được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1980 bởi nhà  toán học người Đức gốc Nga Yuri Manin bằng cách sử dụng các hiệu ứng chồng chập  và vướng víu lượng tử để thực hiện các tính toán trên dữ liệu đưa vào. Khác với máy  tính kỹ thuật số dựa trên tranzitor đòi hỏi cần phải mã hóa dữ liệu thành các chữ số nhị  phân, mỗi số được gán cho 1 trong 2 trạng thái nhất định là 0 hoặc 1, tính toán lượng tử  sử dụng các bit lượng tử ở trong trạng thái chồng chập để tính toán. Điều này có nghĩa   là ở cùng một thời điểm, 1 bit lượng tử ­ đơn vị cơ bản của thông tin trong điện toán,  viết tắt là qubit ­ có thể có giá trị 0 và 1. Về mặt lý thuyết, một máy tính có nhiều qubit  có khả năng xử lý một lượng tác vụ vô cùng lớn như tính toán số học hoặc thực hiện  tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu lớn (Big data) trong thời gian nhanh hơn nhiều so với các  máy tính thông thường. Hiện nay, nhiều phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đã chế tạo ra các thiết bị có   khả năng thực hiện các phép tính lượng tử trên một số nhỏ qubit. Năm 2007, công ty D­ Wave tại Canada đã công bố chiếc máy tính lượng tử đầu tiên có khả năng thương mại  hóa mang tên D­Wave One. Tiếp theo, D­Wave cho ra đời phiên bản thứ 2 của máy tính   lượng tử  mang tên D­Wave 2. Tháng 6/2011, Công ty D­Wave Systems, Inc.,  đã bán  chiếc máy tính lượng tử  thương mại đầu tiên cho đối tác là công ty quốc phòng   Lockheed Martin (Bethesda,Maryland, Hoa Kỳ). Theo lý thuyết, D­Wave có khả năng  giải quyết được những vấn đề  mà các siêu máy tính chưa làm được trên nhiều lĩnh   vực, như mật mã, công nghệ nano, trí tuệ nhân tạo... Hãng D­Wave mô tả đó là một cỗ máy hoạt động theo phương pháp lượng tử và   có thể thực hiện tính toán. Tuy nhiên, D­Wave có rất ít các khách hàng do tính rủi ro.  Bên cạnh đó, chưa có ai có thể sử dụng D­Wave để thực hiện tính toán cụ thể như các   máy tính cổ điển. Gần đây, Google cũng đã bắt tay với  NASA nhằm thực hiện nghiên  13
  14. cứu điện toán lượng tử bằng cỗ máy D­Wave. Do đó, cho tới hiện tại, cỗ máy trên chỉ  phục vụ cho công tác nghiên cứu nhằm tiếp tục phát triển lý thuyết hơn là được sử  dụng thực tiễn. Smelyanskiy, nhà nghiên cứu cho dự án hợp tác nghiên cứu điện toán  lượng tử giữa  NASA và Google, cho biết rằng dự án vẫn chưa đạt được thành tựu đột  phá và vẫn cần ít nhất là từ 15 đến 25 năm nữa để chứng minh khả năng ứng dụng   thực tế của D­Wave.  Vậy khi nào chúng ta có thể sử dụng máy tính lượng tử như với máy tính cá nhân  hiện nay? Theo Smelyanskiy, chúng ta sẽ khó có thể sở  hữu một máy tính lượng tử  trong vài thập kỷ tới. Hơn nữa, chức năng của máy tính lượng tử là giải quyết các vấn   đề tính toán lớn và rất phức tạp, chứ không giống như cách chúng ta sử dụng như máy   tính cá nhân truyền thống. 2. Phân loại máy tính.      2.1. Theo kích thước, công dụng ( tính năng và giá tiền) ­  Siêu máy tính  Một siêu máy tính là một máy tính vượt trội trong khả năng và tốc độ  xử  lý. Thuật ngữ Siêu Tính Toán được dùng lần đầu trong báo New York World vào  năm 1920 để   nói   đến   những   bảng   tính   (tabulators)   lớn   của IBM làm   cho  trường Đại   học   Columbia.   Siêu   máy   tính   hiện   nay   có   tốc   độ   xử   lý   hàng  nghìn teraflop (một   teraflop   tương   đương   với   hiệu   suất   một   nghìn   tỷ   phép  tính/giây) hay bằng tổng hiệu suất của 6.000 chiếc máy tính hiện đại nhất hiện  nay gộp lại (một máy có tốc độ khoảng từ 3­3,8 gigaflop). ­  Siêu máy tính cỡ nhỏ  Siêu   máy  tính  cỡ  nhỏ (minisupercomputers) là  một  dòng máy tính xuất  hiện vào giữa thập kỉ 1980. Khi việc tính toán khoa học dùng bộ  xử  lí vector trở  nên phổ  biến hơn, nhu cầu sử  dụng hệ thống giá thành thấp để  dùng  ở  cấp độ  phòng ban thay vì  ở  cấp độ  doanh nghiệp mang đến cơ  hội cho các nhà kinh  14
  15. doanh máy tính mới bước vào thị trường. Nhìn chung, mục tiêu về giá cả của các   máy tính nhỏ  hơn này là 1/10 các siêu máy tính lớn hơn. Đặc trưng của các máy  tính này là sự kết hợp giữa xử lí vector và đa xử lí cỡ nhỏ (small­scale). Sự   xuất   hiện   của máy   trạm khoa   học   với   giá   còn   thấp   hơn   nữa   dựa   trên bộ  vi xử  lí cùng với đơn vị  dấu chấm động (floating point unit, FPU) hiệu  năng   cao   vào   thập   kỉ 1990 (nhưR8000 của   hãng MIPS và POWER2 của  hãng IBM) đã xoá bỏ nhu cầu của dòng máy tính này. ­  Mainframe  Máy   tính   lớn (tiếng   Anh: Mainframe)   là   loại máy   tính có   kích   thước   lớn  được sử  dụng chủ  yếu bởi các công ty lớn như  các ngân hàng, các hãng bảo   hiểm... để chạy các ứng dụng lớn xử lý khối lượng lớn dữ liệu như kết quả điều  tra dân số, thống kê khách hàng và doanh nghiệp, và xử  lý các giao tác thương   mại. Hiện nay thị trường máy tính lớn do IBM chiếm 99%, với máy IBM ZSeries  (hệ  điều hành MVS). Z có nghĩa Zero, Zero downtime, có nghĩa là máy có thể  hoạt động 24/24 giờ mỗi ngày, 7/7 ngày mỗi tuần, và 365/365 ngày không ngừng.  So với các máy tính loại nhỏ như máy tính cá nhân, máy tính lớn cũng như 1 chiếc  xe tăng: vững chắc, có thể  nhận hàng ngàn lệnh cùng 1 lúc. Ví dụ  máy IBM Z9  (2008) có thể được cài 20 processor và đáp ứng 8000.000.000 (8 tỉ) lệnh 1 giây ­  Máy chủ doanh nghiệp  Là một hệ thống máy tính chủ yếu dùng để phục vụ cho một doanh nghiệp   lớn. Ví dụ các loại máy chủ như máy chủ web, máy chủ in ấn, và máy chủ cơ sở  dữ liệu. Tính chất chủ yếu để phân biệt một máy chủ doanh nghiệp là ở  tính ổn   định vì ngay cả một sự cố ngắn hạn cũng có thể  gây thiệt hại hơn cả  việc mua  mới và cài đặt mới hệ thống. Lấy ví dụ, một hệ thống máy tính trong  thị trường  chứng khoán cấp quốc gia có trục trặc, chỉ  cần ngưng hoạt động trong vòng vài  15
  16. phút có thể cho thấy việc thay thế toàn bộ hệ thống hiện tại bằng một hệ thống   đáng tin cậy hơn vẫn là giải pháp tốt hơn. ­  Máy trạm  (workstation) Workstation   (một   số   tài   liệu   gọi   là máy   trạm)   được   sử   dụng   theo   các   nghĩa:  Workstation   là   một http://en.wikipedia.org/wiki/Microcomputer được   thiết   kế  dành để chạy các ứng dụng kỹ thuật hoặc khoa học.Mục đích chính cho việc tạo   ra máy tính này là để  phục vụ  cho 1 người tại 1 thời điểm. có thể  kết nối với   nhau qua mạng máy tính và phục vụ  nhiều User cùng lúc. Một nhóm các máy  trạm có thể xử lý các công việc của một máy tính lớn Main Frame nếu như được  kết nối mạng với nhau. Các máy trạm cung cấp hiệu suất cao hơn máy tính để  bàn, đặc biệt là về CPU, đồ  họa, bộ  nhớ  và khả  năng xử  lý đa nhiệm. Nó được   tối ưu hóa cho việc xử lý các loại dữ liệu phức tạp như các bản vẽ 3D trong cơ  khí, các mô phỏng trong thiết kế, vẽ và tạo ra các hình  ảnh động, các logic toán   học. Thông thường các bộ  phận giao tiếp với máy trạm bao gồm: màn hình với   độ  phân giải cao, bàn phím và chuột. Đôi khi cũng cấp kết nối với nhiều màn  hình, máy tính bảng đồ  họa và chuột 3D. Hiện nay, thị  trường máy trạm do các   ông lớn trong ngành máy tính như  DELL,HP... và bán cũng các bản Windows/  Linux chạy trên CPU Intel Xeon/AMD Opteron. ­  Máy tính cá nhân  (PC_ personal computer ) là một loại máy vi tính nhỏ  với giá cả, kích thước và sự tương thích của nó khiến nó hữu dụng cho từng cá  nhân. + Máy tính để bàn( Desktop) + Máy tính xách tay ( laptop). + Máy tính bản  + Thiết bị kỹ thuật số PDA 16
  17. 2.2 Theo kiến trúc ­ Kiến trúc máy tính von­neumann   Sơ  đồ  kiến trúc máy tính von­Neumann Kiến trúc máy tính von­Neumann được  nhà toán học John von­Neumann đưa ra vào năm 1945 trong một báo cáo về máy  tính EDVAC như  minh hoạ  trên Hình 1.2 ­ Kiến trúc máy tính von­Neumann  nguyên thuỷ.    Hình 1.2: Kiến trúc máy tính von­Neumann nguyên thuỷ Các máy tính hiện đại ngày nay sử  dụng kiến trúc máy tính von­Neumann  cải tiến – còn gọi là kiến trúc máy tính von­Neumann hiện đại, như minh hoạ trên  Hình 1.3.    Hình 1.3: Kiến trúc máy tính von­Neumann hiện đại 17
  18. Các đặc điểm của kiến trúc von­Neumann Kiến trúc von­Neumann dựa trên  3 khái niệm cơ sở: (1) Lệnh và dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ đọc ghi chia sẻ  ­ một bộ nhớ duy nhất được sử dụng để lưu trữ cả lệnh và dữ  liệu, (2) Bộ nhớ  được đánh địa chỉ theo vùng, không phụ thuộc vào nội dung nó lưu trữ và (3) Các  lệnh của một chương trình được thực hiện tuần tự. Quá trình thực hiện lệnh   được chia thành 3 giai đoạn (stages) chính: (1) CPU đọc (fetch) lệnh từ  bộ  nhớ,   (2) CPU giải mã và thực hiện lệnh; nếu lệnh yêu cầu dữ  liệu, CPU đọc dữ  liệu  từ bộ nhớ; và (3) CPU ghi kết quả thực hiện lệnh vào bộ nhớ (nếu có).  ­ Kiến trúc máy tính Harvard:  Kiến trúc máy tính Harvard là một kiến trúc tiên tiến như minh hoạ trên Hình 6.    Hình 1.4:  Kiến trúc máy tính Harvard Kiến trúc máy tính Harvard chia bộ nhớ trong thành hai phần riêng rẽ: Bộ nhớ  lưu chương trình (Program Memory) và Bộ  nhớ  lưu dữ liệu (Data Memory). Hai  hệ  thống bus riêng được sử  dụng để  kết nối CPU với bộ  nhớ  lưu chương trình   và bộ nhớ lưu dữ liệu. Mỗi hệ thống bus đều có đầy đủ ba thành phần để truyền   dẫn các tín hiệu địa chỉ, dữ  liệu và  điều khiển. Máy tính dựa trên kiến trúc   Harvard có khả  năng đạt được tốc độ  xử  lý cao hơn máy tính dựa trên kiến trúc  von­Neumann do kiến trúc Harvard hỗ  trợ  hai hệ  thống bus độc lập với băng   thông lớn hơn. Ngoài ra, nhờ  có hai hệ  thống bus độc lập, hệ  thống nhớ  trong   kiến trúc Harvard hỗ  trợ  nhiều lệnh truy nhập bộ  nhớ  tại một thời điểm, giúp  18
  19. giảm xung đột truy nhập bộ nhớ, đặc biệt khi CPU sử dụng kỹ thuật đường ống   (pipeline). 3. Thành quả của máy tính  Qui luật Moore về sự phát triển của máy tính Hình 1.5: Đánh giá thành quả của máy tính Hình 1.5 cho thấy diễn biến của thành quả tối đa của máy tính. Thành quả  này tăng theo hàm số  mũ, độ  tăng trưởng các máy vi tính là 35% mỗi năm, còn  đối với các loại máy khác, độ  tăng trưởng là 20% mỗi năm. Điều này cho thấy  tính năng các máy vi tính đã vượt qua các loại máy tính khác vào đầu thập niên   90 . Máy tính dùng thật nhiều bộ xử lý song song rất thích hợp khi phải làm tính   thật nhiều. Sự tăng trưởng theo hàm số mũ của công nghệ chế tạo transistor  MOS là nguồn  gốc của thành quả các máy tính. Hình 1.4 cho thấy sự tăng trưởng về tần số xung nhịp của các bộ xử lý MOS. Độ  tăng trưởng của tần số xung nhịp bộ xử lý tăng gấp đôi sau mỗi thế hệ và độ trì   hoãn trên mỗi cổng I xung nhịp giảm 25% cho mỗi năm . 19
  20. Sự phát triển của công nghệ máy tính và đặc biệt là sự phát triển của bộ vi xử lý  của các máy vi tính làm cho các máy vi tính có tốc độ  vượt qua tốc độ  bộ  xử lý   của các máy tính lớn hơn. Hình 1.6: Sự phát triển của bộ xử lý Intel dựa vào số lượng  Transistor trong một mạch tích hợp theo quy luật Moore Từ năm 1965, Gordon Moore (đồng sáng lập công ty Intel) quan sát và nhận  thấy số  transistor trong mỗi mạch tích hợp có thể  tăng gấp đôi sau mỗi năm, G.  20
nguon tai.lieu . vn
Tin học văn phòng Đồ họa - Thiết kế - Flash Quản trị Web Cơ sở dữ liệu Quản trị mạng Kỹ thuật lập trình Hệ điều hành Phần cứng An ninh - Bảo mật Chứng chỉ quốc tế Thủ thuật máy tính Điện - Điện tử Kinh tế học Hoá học Xã hội học Môi trường