Bài giảng Kiến trúc máy tính (238tr)

Bài giảng Kiến trúc máy tính trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản nhất về kiến trúc một máy tính. Sau khi hoàn thành bài giảng này người học có thể hiểu được: Lịch sử phát triển máy tính; chức năng và nguyên lý hoạt động của các bộ phận máy tính; cách biểu diễn dữ liệu, tính toán trong máy tính; cách chế tạo, thiết kế các mạch Logic số cơ bản;...và một số nội dung khác. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kiến trúc máy tính (238tr) KIẾN TRÚC MÁY TÍNH (Computer architecture)  Thời gian: - Lý Thuyết: 45 tiết (3 ĐVHT) - Thực hành : 30 tiết  Điểm Lý thuyết: - Điểm thi giữa HK: 30% - Điểm thi cuối kỳ: 60% -Điểm chuyên cần 10%  Điểm Thực hành :  Điểm chung “ (LT *70%) + (TH * 30) 1 Mục đích môn học Nhằm trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản nhất về kiến trúc một máy tính.  Lịch sử phát triển máy tính.  Chức năng và nguyên lý hoạt động của các bộ phận máy tính.  Cách biểu diễn dữ liệu, tính toán trong máy tính  Cách chế tạo, thiết kế các mạch Logic số cơ bản  Phương pháp bảng Carno để rút gọn mạch số.  Các kiến trúc bộ lệnh trong các loại máy tính CISC và RICS  Các nguyên lý hoạt động của bộ xử lý  Sơ lược hệ thống lệnh mã máy 2 Tài liệu học tập & tham khảo 1. TS Vũ Đức Lung . Kiến trúc máy tính . ĐH CNTT thuộc ĐH Quốc gia HCM . 2010 2. Nguyễn Minh Tuấn. Kiến trúc máy tính (Giáo trình lược giản). Trường ĐH Khoa học tự nhiên, ĐHQG TP.HCM, V3.7 3. Cấu trúc máy tính cơ bản, tổng hợp và biên dịch VN-Guide, nhà xuất bản thống kê, 2005. 4. Võ Văn Chín, Nguyễn Hồng Vân, Phạm Hữu Tài. Giáo trình kiến trúc máy tính. ĐH Cần Thơ, 2005. 5. M. Abd-El-Barr, H. El-Rewini, Fundamentals of Computer Organization and Architecture, Wiley, 2005 6. Patterson, D. A., and J. L. Hennessy. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, 3rd ed. San Mateo, CA: Morgan Kaufman, 2004 3 Chương I : Giới thiệu Mục đích - nắm bắt cơ bản về: - Lịch sử phát triển của máy tính qua các thế hệ máy tính: - http://history-pc.narod.ru - http://www.computersciencelab.com - http://www.computerhistory.org - Khuynh hướng hiện tại cho phát triển ngành máy tính - Phân loại máy tính - Các dòng CPU Intel 4 Kiến trúc máy tính  Kiến trúc máy tính đề cập đến những thuộc tính hệ thống mà lập trình viên có thể quan sát được. Đó là các thuộc tính có ảnh hưởng trực tiếp đến việc thực thi một chương trình, ví dụ như tập chỉ thị của máy tính, số bit được sử dụng để biểu diễn dữ liệu, cơ chế nhập/xuất, kỹ thuật định địa chỉ bộ nhớ, v.v... 5 Tổ chức máy tính  Tổ chức máy tính quan tâm đến các đơn vị vận hành và sự kết nối giữa chúng nhằm hiện thực hóa những đặc tả về kiến trúc, chẳng hạn như về tín hiệu điều khiển, giao diện giữa máy tính với các thiết bị ngoại vi, kỹ thuật bộ nhớ được sử dụng 6 Học Kiến trúc máy tính để làm gì? 7 Máy tính là gì? Là máy xử lý dữ liệu, thực thi tự động dưới sự điều khiển của một danh sách các câu lệnh lưu trong bộ nhớ 8 Thị phần bộ vi xử lý 9 1.1.Lịch sử phát triển máy tính 1.1.1.Thế hệ zero –máy tính cơ học (1642-1945) Năm 1642 Pascal phát minh ra máy tính đầu tiên với 2 phép tính + và - 10 1.1.1.Thế hệ zero –máy tính cơ học (1642-1945) Năm 1672 Gotfrid vilgelm Leibnits chế tạo • 1834 Babbage (Anh) – máy tính ra máy tính với 4 phép có 4 bộ phận: bộ nhớ, bộ tính tính cơ bản (+ - * /) toán, thiết bị nhập, thiết bị xuất • 1936 К. Zuse (Đức) máy trên cơ sở rơle (relay) • 1944 G. Iken (Mỹ) – Mark I - nặng 5 tấn, - cao 2.4 m, - dài 15 m, - chứa 800 km dây điện 11 1.1.1.Thế hệ zero –máy tính cơ học (1642-1945) 12 1.1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) 1. 1943 máy tính COLOSSUS (Anh) - 2000 đèn chân không - Giữ bí mật suốt 30 năm Bóng đèn chân không 13 1.1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) COLOSSUS 14 1.1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) 2. Dự án chế tạo máy ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer) được BRL (Ballistics Research Laboratory – Phòng nghiên cứu đạn đạo quân đội Mỹ) bắt đầu vào năm 1943 dùng cho việc tính toán chính xác và nhanh chóng các bảng số liệu đạn đạo cho từng loại vũ khí mới. Các thông số: -18000 bóng đèn chân không - nặng hơn 30 tấn - Tiêu thụ một lượng điện năng vào khoảng 140kW và chiếm một diện tích xấp xỉ 1393 m2 . - 5000 phép cộng/ 1s - Đặc biệt sử dụng hệ đếm thập phân 15 1.1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) Bộ nhớ của ENIAC - 20 'bộ tích lũy', - Mỗi bộ có khả năng lưu giữ một số thập phân có 10 chữ số. -Mỗi chữ số được thể hiện bằng một vòng gồm 10 đèn chân không. Điểm khác biệt giữa ENIAC & các máy tính khác: ENIAC sử dụng hệ đếm thập phân chứ không phải nhị phân như ở tất cả các máy tính khác • Máy ENIAC bắt đầu hoạt động vào tháng 11/1945 16 1.1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) 17 1.1.2.Thế hệ I – bóng đèn điện (1945-1955) 3. Nhà toán học John von Neumann ...