TRƢỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
BÀI GIẢNG
CẤU TRÚC MÁY TÍNH
VÀ GIAO DIỆN
Bậc học: Cao đẳng
Giảng viên: Nguyễn Phạm Hoàng Dũng
Bộ môn: Điện – Điện tử
Khoa: Kỹ thuật – Công nghệ
Quảng Ngãi, tháng 12/2015
TRƢỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
BÀI GIẢNG
CẤU TRÚC MÁY TÍNH
VÀ GIAO DIỆN
Bậc học: Cao đẳng
(Số tiết: 30)
Giảng viên: Nguyễn Phạm Hoàng Dũng
Bộ môn: Điện – Điện tử
Khoa: Kỹ thuật – Công nghệ
Quảng Ngãi, tháng 12/2015
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 1
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ 2
Chƣơng 1 . GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SỐ ............................................................ 3
1.1. Các hệ đếm ....................................................................................................... 3
1.1.1. Hệ thập phân (decimal) ............................................................................. 3
1.1.2. Hệ nhị phân (binary) ................................................................................. 3
1.1.3. Hệ thập lục phân (hexadecimal) ................................................................ 5
1.2. Các phép toán ................................................................................................... 7
1.2.1. Các phép toán logic ................................................................................... 7
1.2.2. Các phép toán số học ................................................................................ 8
1.3. Biểu diễn số .................................................................................................... 11
1.4. Biểu diễn ký tự ............................................................................................... 14
Chƣơng 2 . GIỚI THIỆU CÁC HỆ MÁY TÍNH ................................................. 17
2.1. Các thế hệ máy tính ........................................................................................ 17
2.1.1. Thế hệ zero .............................................................................................. 17
2.1.2. Thế hệ đầu tiên (1945 – 1953) ................................................................ 18
2.1.3. Thế hệ thứ hai (1954 – 1965) .................................................................. 19
2.1.4. Thế hệ thứ ba (1965 – 1980) ................................................................... 20
2.1.5. Thế hệ thứ tư (1980 đến nay) .................................................................. 20
2.2. Chức năng máy tính ....................................................................................... 21
2.3. Cấu trúc và tổ chức máy tính ......................................................................... 22
2.4. Phân loại ......................................................................................................... 23
2.4.1. Phân loại theo cấu trúc tập lệnh .............................................................. 23
2.4.2. Phân loại theo khả năng xử lý của máy tính ........................................... 25
2.5. Máy tính Von Neumann ................................................................................. 26
Chƣơng 3 . CẤU TRÚC TỔNG QUÁT ................................................................ 28
3.1. Thùng máy – nguồn ....................................................................................... 28
3.2. Mainboard ...................................................................................................... 30
3.3. CPU ................................................................................................................ 33
3.4. RAM ............................................................................................................... 36
3.5. BIOS VÀ CMOS RAM ................................................................................. 39
3.6. Interfaces ........................................................................................................ 40
3.7. Chipset ............................................................................................................ 43
3.8. Ổ đĩa cứng ...................................................................................................... 44
3.9. Ổ đĩa quang .................................................................................................... 48
3.10. Màn hình ...................................................................................................... 49
Chƣơng 4 . CẤU TRÚC BÊN TRONG MÁY TÍNH ........................................... 50
4.1. Vi xử lý ........................................................................................................... 50
4.1.1. Kiến trúc .................................................................................................. 50
4.1.2. Cấu trúc pipeline ..................................................................................... 51
4.1.3. Kỹ thuật superscalar ................................................................................ 54
4.1.4. Thanh ghi ................................................................................................ 54
4.1.5. Tập lệnh ................................................................................................... 56
4.2. Bộ nhớ ............................................................................................................ 58
4.2.1. Phân loại bộ nhớ ...................................................................................... 59
4.2.2. Cấu trúc cơ bản ....................................................................................... 62
4.3. Hệ thống kết nối (bus) .................................................................................... 63
4.3.1. Phân loại .................................................................................................. 63
4.3.2. Chức năng ............................................................................................... 65
4.4. Hệ thống cache ............................................................................................... 68
4.4.1. Giới thiệu ................................................................................................. 68
4.4.2. Chức năng ............................................................................................... 69
4.4.3. Cache nhiều tầng ..................................................................................... 70
4.4.4. Phân loại .................................................................................................. 71
Chƣơng 5 . HỆ THỐNG XUẤT NHẬP ................................................................ 73
5.1. Hệ thống ngắt ................................................................................................. 74
5.2. Truy cập trực tiếp bộ nhớ ............................................................................... 77
5.3. Thiết bị bên ngoài ........................................................................................... 80
5.4. Các ngoại vi .................................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 84
1
LỜI NÓI ĐẦU
Bài giảng “Cấu trúc máy tính và giao diện” được biên soạn dùng làm tài liệu
học tập cho sinh viên bậc cao đẳng chính qui ngành công nghệ kỹ thuật Điện – Điện
tử trường Đại học Phạm Văn Đồng. Bài giảng bao gồm 5 chương, cung cấp cho
sinh viên những kiến thức cơ bản về quá trình phát triển của máy vi tính, cấu trúc cơ
bản của một máy vi tính hiện đại, các chuẩn và thông số kỹ thuật của các thành
phần tạo nên một chiếc máy tính, một số kỹ thuật xử lý nhằm cải thiện tốc độ xử lý
của máy tính theo thời gian, một số chi tiết của hệ thống máy tính như: bộ xử lý
trung tâm, bộ nhớ, cache, … Bài giảng này cũng góp phần giúp sinh viên cập nhật
những công nghệ mới thông qua các ví dụ thực tế.
Nội dung chi tiết của bài giảng như sau:
- Chương 1: Giới thiệu hệ thống số
- Chương 2: Giới thiệu các hệ máy tính
- Chương 3: Cấu trúc tổng quát
- Chương 4: Cấu trúc bên trong máy tính
- Chương 5: Hệ thống xuất nhập
Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận được sự góp ý của bạn đọc để bài giảng được hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng
góp xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Điện – Điện tử, Khoa Kỹ thuật – Công nghệ,
Trường Đại học Phạm Văn Đồng.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!