Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3 - Phạm Ngọc Hưng

Chia sẻ: Codon_03 Codon_03 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:256

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3 - Hệ thống máy tính của Phạm Ngọc Hưng hướng đến trình bày cấu trúc và hoạt động cơ bản của máy tính. Mời các bạn cùng tìm hiểu và tham khảo nội dung thông tin tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3 - Phạm Ngọc Hưng

Cấu trúc máy tính Chương 3 HỆ THỐNG MÁY TÍNH 1
Nội dung chương 3 3.1. Cấu trúc v{ hoạt động cơ bản của m|y tính 3.2. Bộ xử lý trung t}m 3.3. Bộ nhớ m|y tính 3.4. Hệ thống v{o ra 2
3.1. Cấu trúc và hoạt động cơ bản của máy tính  3.1.1. C|c th{nh phần cơ bản của m|y tính  3.1.2. Hoạt động cơ bản của m|y tính 3
3.1.1. Các thành phần cơ bản của máy tính  Bộ xử lý trung t}m (Central Processing Unit)  Bộ nhớ (Memory)  Hệ thống v{o-ra (Input-Output System)  Bus liên kết hệ thống (System Interconnection Bus) 4
1. Bộ xử lý trung tâm (CPU)  Chức năng:  Điều khiển hoạt động của to{n bộ hệ thống m|y tính  Xử lý dữ liệu  Nguyên tắc hoạt động cơ bản:  CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính. 5
Cấu trúc cơ bản của CPU 6
Các thành phần cơ bản của CPU  Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU): điều khiển hoạt động của m|y tính theo chương trình đ~ định sẵn.  Đơn vị số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU): thực hiện c|c phép to|n số học v{ c|c phép to|n logic trên c|c dữ liệu cụ thể.  Tập thanh ghi (Register File - RF): lưu giữ c|c thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU.  Bus bên trong (Internal Bus): kết nối c|c th{nh phần bên trong CPU với nhau.  Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit - BIU) kết nối v{ trao đổi thông tin với nhau giữa bus bên trong (internal bus) với bus bên ngoài (external bus). 7
Tốc độ của bộ xử lý  Tốc độ của bộ xử lý:  Số lệnh được thực hiện trong 1 gi}y  MIPS (Millions of Instructions per Second)  Khó đ|nh gi| chính x|c  Tần số xung nhịp của bộ xử lý:  Bộ xử lý hoạt động theo một xung nhịp (Clock) có tần số x|c định  Tốc độ của bộ xử lý được đ|nh gi| gi|n tiếp thông qua tần số của xung nhịp 8
Tốc độ của bộ xử lý (tiếp)  Dạng xung nhịp: T0  T0: chu kỳ xung nhịp  Mỗi thao t|c của bộ xử lý mất một số nguyên lần chu kỳ T0  T0 c{ng nhỏ thì bộ xử lý chạy c{ng nhanh  Tần số xung nhịp: f0=1/T0 gọi l{ tần số l{m việc của CPU  VD: M|y tính dùng bộ xử lý Pentium IV 2GHz Ta có: f0 = 2GHz = 2 x 109Hz  T0 = 1/f0 = 1 / (2 x 109) = 0,5 ns 9
2. Bộ nhớ máy tính  Chức năng: lưu trữ chương trình v{ dữ liệu  C|c thao t|c cơ bản với bộ nhớ:  Thao t|c đọc (Read)  Thao tác ghi (Write)  C|c th{nh phần chính:  Bộ nhớ trong (Internal Memory)  Bộ nhớ ngo{i (External Memory) 10
Các thành phần bộ nhớ máy tính Bộ nhớ Bộ nhớ CPU ngoài trong 11
Bộ nhớ trong  Chức năng v{ đặc điểm:  Chứa c|c thông tin m{ CPU có thể trao đổi trực tiếp  Tốc độ rất nhanh  Dung lượng không lớn  Sử dụng bộ nhớ b|n dẫn: ROM v{ RAM  C|c loại bộ nhớ trong:  Bộ nhớ chính  Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm nhanh) 12
Bộ nhớ chính (Main Memory)  L{ th{nh phần nhớ tồn tại trên mọi hệ thống m|y tính  Chứa c|c chương trình v{ dữ liệu đang được CPU sử dụng  Tổ chức th{nh c|c ngăn nhớ được đ|nh địa chỉ  Ngăn nhớ thường được tổ chức theo Byte  Nội dung của ngăn nhớ có thể thay đổi, song địa chỉ vật lý của ngăn nhớ luôn cố định  Thông thường, bộ nhớ chính bao gồm 2 phần:  Bộ nhớ RAM  Bộ nhớ ROM 13
Bộ nhớ đệm nhanh (Cache)  L{ th{nh phần nhớ tốc độ nhanh được đặt đệm giữa CPU v{ bộ nhớ chính nhằm tăng tốc độ truy cập bộ nhớ của CPU.  Tốc độ của cache nhanh hơn bộ nhớ chính nhưng dung lượng nhỏ hơn.  Cache thường được chia ra th{nh một số mức: cache L1, cache L2, ...  Hiện nay cache được tích hợp trên c|c chip vi xử lý.  Cache có thể có hoặc không. 14
Bộ nhớ ngoài  Chức năng v{ đặc điểm:  Lưu giữ t{i nguyên phần mềm của m|y tính, bao gồm: hệ điều h{nh, c|c chương trình v{ c|c dữ liệu  Bộ nhớ ngo{i được kết nối với hệ thống dưới dạng c|c thiết bị v{o-ra  Dung lượng lớn  Tốc độ chậm  C|c loại bộ nhớ ngo{i:  Bộ nhớ từ: đĩa cứng, đĩa mềm  Bộ nhớ quang: đĩa CD, DVD  Bộ nhớ b|n dẫn: Flash disk, memory card 15
3. Hệ thống vào-ra (Input-Output)  Chức năng: Trao đổi thông tin giữa m|y tính với thế giới bên ngo{i.  C|c thao t|c cơ bản:  V{o dữ liệu (Input)  Ra dữ liệu (Output)  C|c th{nh phần chính:  C|c thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices)  Các mô-đun nối ghép v{o-ra (IO Modules) 16
Cấu trúc cơ bản của hệ thống vào-ra Cổng Thiết bị vào- ngoại vi ra Cổng Thiết bị Bên vào- ngoại vi trong Module ra máy Vào-ra tính Cổng Thiết bị vào- ngoại vi ra 17
Các thiết bị ngoại vi  Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong v{ bên ngoài máy tính  C|c loại thiết bị ngoại vi cơ bản:  Thiết bị v{o: b{n phím, chuột, m|y quét ...  Thiết bị ra: m{n hình, m|y in ...  Thiết bị nhớ: c|c ổ đĩa ...  Thiết bị truyền thông: modem ... 18
Mô-đun vào-ra  Chức năng: nối ghép thiết bị ngoại vi với m|y tính  Kh|i niệm cổng v{o-ra:  Trong mỗi mô-đun v{o-ra có một hoặc một v{i cổng v{o-ra (I/O Port).  Mỗi cổng v{o-ra cũng được đ|nh một địa chỉ x|c định.  Thiết bị ngoại vi được kết nối v{ trao đổi dữ liệu với bên trong m|y tính thông qua c|c cổng v{o-ra. 19
4. Bus liên kết hệ thống  Luồng thông tin trong m|y tính  Cấu trúc bus cơ bản  Ph}n cấp bus trong m|y tính 20