Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương 2 - ThS. Nguyễn Khắc Quốc

Nội dung chính của bài giảng Cấu trúc máy tính trình bày về khái niệm máy tính, mô hình cấu trúc cơ bản của máy tính, Central processing unit, Computer memory, Computer bus, Peripheral devices và Software. Bài giảng trình bày khoa học và súc tích giúp các bạn tiếp thu nhanh cấu trúc máy tính cơ bản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương 2 - ThS. Nguyễn Khắc Quốc CẤU TRÚC MÁY TÍNH Th.S Nguyễn Khắc Quốc IT-Deparment Chương 2 Cấu trúc máy tính 1. Máy tính là gì? 2. Mô hình cấu trúc cơ bản của máy tính 3. Central processing unit 4. Computer memory 5. Computer bus 6. Peripheral devices 7. Software 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 2 / 26 2.1. Máy tính là gì?  Xử lý dữ liệu để có thông tin mong muốn  Nhận dữ liệu vào  Xử lý dữ liệu theo chương trình lập sẵn  Đưa thông tin ra  Máy tính tạo nên bởi  Phần cứng (hardware): các thiết bị vật lý của máy tính  Phần mềm (software): chương trình lập sẵn  Trải qua 4 thế hệ  Các loại máy tính  Máy tính cá nhân (PC - Personal Computer)  Máy chủ chuyên dụng (server)  Máy tính lớn: mainframe, supercomputer  Các hệ vi điều khiển (microcontroller) 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 3 / 26 Đây là một chiếc máy vi tính 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 4 / 26 2.2. Mô hình cấu trúc cơ bản của máy tính 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 5 / 26 2.3. Central Processing Unit (CPU)  Chức năng  Điều khiển MT hoạt động theo chương trình  Xử lý dữ liệu  Nguyên tắc  Nhận lệnh từ chương trình nằm trong bộ nhớ chính  Giải mã lệnh  Thực hiện lệnh tuần tự  Bao gồm  CU – Control Unit  ALU – Arithmetic and Logic Unit  Bus Interface Unit - Bus nội bộ 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 6 / 26 Khối điều khiển (CU - Control Unit)  Điều khiển hoạt động của CPU và các thành phần khác:  Đọc lệnh từ chương trình trong bộ nhớ chính (instruction fetch).  Giải mã lệnh (instruction decode).  Thực thi lệnh đã giải mã một cách tuần tự (instruction excution). 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 7 / 26 Khối tính toán (ALU - Arithmetic Logic Unit)  Thực hiện các phép toán số học và logic  Các phép toán số học: +,-,*,/.  Các phép toán logic: NOT, AND, OR,…  Các phép so sánh. …  Dữ liệu  Số nguyên (integer).  Số dấu phảy tĩnh (fixed point number).  Số dấu phảy động (floating point number). 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 8 / 26 Tập thanh ghi (Registers)  Lưu trữ toán hạng, kết quả và các thông số khác trong quá trình tính toán của CPU.  Bao gồm:  Con trỏ chương trình (PC - Program Counter).  Các thanh ghi đa chức năng.  Thanh ghi chỉ số (index register).  Thanh ghi cờ (flag register). 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 9 / 26 Một vài bộ vi xử lý  Intel processor  AMD processor Đây là các bộ vi xử lý (microprocessor) chứa trong nó CPU và các thành phần khác nữa 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 10 / 26 2.4. Computer memory  Bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ chương trình, dữ liệu.  Bao gồm  Bộ nhớ đệm (cache)  Bộ nhớ chính (main memory)  Bộ nhớ ngoài (auxiliary or external memory)  Bộ nhớ nào càng “gần” CPU thì tốc độ và giá thành chế tạo càng cao 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 11 / 26 Bộ nhớ chính (main memory)  Chứa chương trình và dữ liệu đang xử lý  Được kết nối và có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với CPU  Được tổ chức thành các ngăn nhớ, đánh địa chỉ trực tiếp bởi CPU  Bao gồm  ROM (Read Only Memory)  CPU chỉ đọc bộ nhớ này  Chứa các chương trình, dữ liệu cơ bản của máy tính  RAM (Random Access Memory)  CPU có thể đọc và ghi bộ nhớ này  Chứa dữ liệu, chương trình được nạp, đang thực hiện 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 12 / 26 Một vài thanh nhớ RAM 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 13 / 26 Bộ nhớ đệm (cache)  Đặt giữa CPU là bộ nhớ chính  Tốc độ rất cao  Dung lượng nhỏ  Mục đích: Tăng tốc độ trao đổi thông tin giữa CPU và RAM  Được chia thành nhiều mức  Cache L1 (Level 1)  Cache L2  Càng gần CPU thì tốc độ càng cao  Ví dụ: CPU Intel Petium III 256KB Cache 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 14 / 26 2.5. Computer bus  Tập hợp các đường dây kết nối các thành phần của máy tính lại với nhau  Độ rộng bus: số lượng dây có khả năng vận chuyển thông tin đồng thời (dùng cho bus địa chỉ và dữ liệu)  Bao gồm  Bus địa chỉ (address bus): Vận chuyển địa chỉ từ CPU đến mô-đun nhớ (bộ nhớ trong được tạo bởi nhiều mô-đun).  Bus dữ liệu (data bus) vận chuyển:  Lệnh từ bộ nhớ tới CPU  Dữ liệu giữa các thành phần  Bus điều khiển (control bus): vận chuyển tín hiệu điều khiển (đọc, ghi, ngắt,…) 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 15 / 26 Hình ảnh bên trong một chiếc máy tính 12/07/2014 Chương 2. Cấu trúc máy tính 16 / 26 2.6. Thiết bị ngoại vi  Thiết bị ngoại vi (peripheral devices) hay thiết bị vào/ra (I/O - Input/Output devices), có chức năng:  Trao đổi thông tin giữa máy tính và thế giới bên ngoài  Vào: N ...