Bài giảng Hệ thống máy tính: Phần cứng

Ệ Ố Ệ Ố

H TH NG MÁY TÍNH H TH NG MÁY TÍNH

Ị

ả

Ề

ệ

ườ

Gi ng viên: LÝ TH HUY N CHÂU Khoa Công Ngh Thông Tin ng ĐHDL Văn Lang

Ớ Ệ GI I THI U

2

Ộ N I DUNG

ớ ư

ữ ộ ử ớ

(Magnetic Tape Unit)

ứ ộ 1. B nh l u tr (Memory) ế 2. Ki n trúc B x lý (CPU) ộ ấ 3. C u trúc b nh ừ ộ (Magnetic Disk Unit) 4. B đĩa t ừ ộ 5. B băng t 6. Đĩa c ng (Hardware)

3

ữ ượ ọ

ầ ử ư

Ộ Ớ

c g i là

l u gi

1. B NH (MEMORY)  Ph n t

ộ ớ b nh bán ợ và nói chung

ượ

đ ộ ớ ạ d n ẫ hay b nh m ch tích h p c chia thành chúng đ

RAM và ROM.

4

ộ ậ

ẫ ể ọ ớ ẫ ớ

ữ ệ

ấ 1.1 RAM (Random Access Memory) RAM (B nh truy c p ng u nhiên) là ữ ộ b nh bán d n nó có th đ c và ghi d ệ li u. Khi t ượ ư đ t máy tính đi, thì d li u ữ ạ i đó cũng m t. t ắ c l u gi

5

ượ ạ c phân lo i thành DRAM và

1.1 RAM (Random Access Memory) RAM đ SRAM.

6

ớ ỉ ử ụ

1.2 ROM (ReadOnly Memory) ROM là b nh bán d n ch s d ng đ ể ữ ng trình và d

ROM, thông tin ể ả ị ấ

ẫ ộ ươ ữ ừ ầ ọ đ c. T đ u, nh ng ch ữ ở ệ ượ ư c l u gi li u đ ữ ượ ư c l u gi đ ị ắ máy tính b t không b m t đi k c khi t đi.

7

ượ ạ 1.2 ROM (ReadOnly Memory) ROM đ c phân lo i thành Mask ROM

ể ậ ầ

i s d ng.

 ROM:

và ROM có th l p trình theo yêu c u ườ ử ụ ng  Mask ROM:

8

ớ

Các b nh bán d n, tùy theo m c đích s d ng

ặ

ị

ắ

ệ

ồ

ượ ế ị ẫ

ầ

ượ

c, là thi

ộ ụ ử ụ ẫ ộ ố ạ c chia làm m t s lo i khác và đ c tính, đ ả ạ t b mà ngay c khi b ng t đi n nhau. Lo i thi ể ị ấ ữ ệ ngu n, d li u v n không b m t và có th ghi ế ị ồ t b ch ng lên bao nhiêu l n cũng đ ướ nào d i đây. a. Mask ROM b. SRAM c. DRAM d. Flash memory e. SIMM

Bài t p 1ậ

9

ạ

̀ ộ

ế

ậ ấ

i đây?

ậ

Bài t p 2ậ SRAM (Static RAM) la m t lo i RAM, có ắ ị ố ộ t c đ truy c p r t nhanh, n u không b ng t ờ ị ấ ồ ữ ệ ẽ ệ b m t. đi n ngu n, d li u s không bao gi ượ ạ ạ ử ụ ằ c t o ra b ng cách s d ng lo i SRAM đ ướ ạ m ch nào d a. M ch AND ạ b. M ch l ạ t (flipflop) c. B c ng đ y đ (full adder) ầ ủ ộ ộ d. B c ng bán ph n (half adder) ầ ộ ộ e. M ch NOT ạ

10

Ế Ộ Ử

ấ 2. KI N TRÚC B X LÝ C u trúc c a máy tính: ủ

11

Ế

Ộ Ử 2. KI N TRÚC B X LÝ Control unit và Operation unit đ u ề ộ ử c g i là Processing unit (b x

ặ

ộ ử

ượ ọ đ lý) ho c Central processing unit (CPU, b x lý trung tâm).

12

ị ị ứ ươ ng th c xác đ nh đ a

ỉ

ị

ỉ ủ ệ

ị

ị ng pháp xác đ nh đ a ch là ị ị ầ

ữ 2.1 Nh ng ph chỉ Ph ươ ầ ph n đ a ch c a l nh xác đ nh đ a ớ ỉ ộ ch b nh chính và thanh ghi c n cho x lý.ử

13

ườ ố ng ng

ng ng, khi

ử 2.3 X lý đ Trong ki n trúc x lý đ ườ ế ự ệ

ử ố ự ượ ộ ệ c th c th c hi n, thì l nh m t đang đ ờ ượ ọ ồ ế ệ l nh ti p theo là đ ng th i đ c đ c và x lý.ử

14

ườ ố ng ng

ự c th c hi n ch

chính

ỳ ệ

ệ

ượ

ả

ị

• Chu k l nh (2): L nh đ

c gi

ỉ i mã và đ a ch

ượ

ệ ọ

ộ

• Chu k th c hi n (3): Vi c đ c và ghi b nh ớ

chính đ

ượ

ộ

c xác

ự

ệ

c tính toán ỳ ự ệ ượ ệ ự c th c hi n • Chu k th c hi n (4): Các hành đ ng đ ệ ỳ ự ượ ở ệ ị đ nh b i l nh đ

c th c hi n

ướ ỳ ệ ệ ệ ử 2.3 X lý đ T ng b ừ • Chu k l nh (1): L nh đ ươ ượ ọ ừ ộ c đ c t ng trình là: ớ b nh

15

Ộ Ế Ớ 3. KI N TRÚC B NH

ấ ủ ộ ớ

ấ

 C u trúc phân c p c a b nh

16

ộ ớ

ậ

ả

Bài t p 3ậ B (byte) là đ n v th hi n đ l n v d li u ề ữ ệ ị ể ệ ử x lý trong máy tính, 1B = 8bit. V y, 0.5GB ằ b ng kho ng bao nhiêu bit? A 3,200,000 bit B 50,000,000 bit C 3,200,000,000 bit D 4,000,000,000 bit E 5,000,000,000 bit

17

ộ

ớ ự

ớ ặ ằ ụ

ế ị

ệ t b nào

ề chính, có tác d ng gi m b t s chênh l ch v ố ộ ữ t c đ gi a hai thi ướ i đây? d a. Thanh ghi ớ ệ ẩ ộ b. B nh đ m n ớ ộ c. B nh ngoài ộ ệ d. B đ m đĩa ộ ộ e. Kênh n i b (internal bus)

Bài t p 4ậ  B nh đ t n m gi a b x lý và b nh ớ ữ ộ ử ả ế ị t b trên là thi

18

ể ệ ở

ươ ứ

ng ng v i đáp án nào?

ậ ỹ ơ ồ ướ s đ d

i đây t

ố

ệ

ồ

ị

ườ a. Đ ng ng l nh b. MIPS ồ c. Tăng nh p đ ng h (clockup) d. CISC e. CPU đa năng

Bài t p 5ậ K thu t tăng t c đ ch y c a máy tính th hi n ố ộ ạ ủ ơ

19

Ộ Ừ

ữ ệ ủ

ề ặ

ừ

4. B ĐĨA T (Magnetic Disk Unit) B m t ghi d li u c a đĩa t

20

Ộ Ừ

4. B ĐĨA T (Magnetic Disk Unit) Rãnh và Trụ

21

Công th c:ứ

ượ ữ 4. 1 Tính toán dung l ư ng l u tr

ừ

c a đĩa t

(cid:0)

ữ ủ ố

= Dung l ụ (cid:0) S rãnh trên 1 tr

ượ ng ố ụ S tr

ừ

ư ượ ng l u gi Dung l ộ ủ c a m t rãnh ủ c a đĩa t

22

ượ ữ 4. 1 Tính toán dung l ư ng l u tr

ặ ả sau:

ượ

 Ví d :ụ  Cho m t đĩa t ừ ớ ộ v i các đ c t  S tr : 800 tr ụ ố ụ  S rãnh/s tr : 19 rãnh ố ụ ố  Dung l ư ng l u gi ượ Hãy tính dung l trên.

ữ ủ ữ /rãnh: 20.000 byte ừ ư ng l u tr c a đĩa t

23

 Ví d :ụ

ư ng l u gi

ụ ữ theo tr là nh sau: 19 rãnh/cylinder =

800 cylinders = 304,000

ượ Dung l 20.000 byte/rãnh (cid:0) 380.000 bytes/cylinder = 380 kB (kilo bytes) ố ụ ủ ượ Vì s tr c a đĩa này là 800 nên dung l ừ đĩa t này là: 380 kB/cylinder (cid:0) kB = 304 MB (Mega bytes)

ượ ữ 4. 1 Tính toán dung l ư ng l u tr

24

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

Hi u năng c a b đĩa t

c đo theo ư ượ ng l u

ừ ượ ủ ộ đ ậ th i gian truy nh p và dung l gi ệ ờ . ữ

25

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

ờ Th i gian truy nh p:

ậ ị ầ ừ ế

ề ữ ệ

ờ ờ ờ

 Th i gian đ nh v đ u t ị  Th i gian tìm ki m d li u ữ ệ  Th i gian truy n d li u

26

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

ờ Th i gian truy nh p:

ờ ậ ị ầ ừ  Th i gian đ nh v đ u t ị :

27

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

ờ Th i gian truy nh p:

ữ ệ ờ ậ ế  Th i gian tìm ki m d li u:

28

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

ờ Th i gian truy nh p:

ậ ề ữ ệ

ờ

ầ ừ ắ ầ

ề ữ ệ ờ

Th i gian truy n d li u : ừ ờ ả khi Kho ng th i gian trôi qua t ậ ữ ệ đ u t b t đ u truy nh p d li u và khi truy n d li u hoàn thành ề ữ ượ ọ c g i là th i gian truy n d đ li u.ệ

29

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

ờ ậ Th i gian truy nh p:

ờ

ậ ủ ộ

ừ

ờ

ị ầ ừ

ị ữ ệ

ờ

ề

= Th i Th i gian truy nh p c a b đĩa t ờ gian đ nh v đ u t trung bình + Th i gian tìm d li u trung bình + Th i gian truy n.

30

ệ 4. 2 Tính toán hi u năng

ừ ớ ặ ả v i đ c t sau:

ủ

15.000 bytes 3.000 vòng/phút

ị ầ ừ

 Dung l ng theo rãnh:  T c đ quay c a đĩa: ố ộ  Th i gian đ nh v đ u t ị ờ

 Ví d :ụ Cho m t b đĩa t ộ ộ ượ

ờ

trung bình: ậ ủ ượ

20 milligiây ừ khi ệ c th c hi n.

Tính th i gian truy nh p c a đĩa t ự ủ ả 9.000 byte c a b n ghi đ

31

 Ví d :ụ

60 giây/phút = 50 vòng/s

2 = 10 ms 15.000 bytes/rãnh

10^3 byte/s

10^3 byte/s) = 0,012 giây =

10^3 byte) (cid:0)

(750 (cid:0)

Trước hết, thời gian tìm kiếm trung bình được tính. 3.000 vòng/phút (cid:0) 1 vòng (cid:0) 50 vòng/s = 0,02 giây/vòng = 20 ms Vì thời gian tìm dữ liệu trung bình là thời gian cần thiết cho ½ vòng quay, qua đó ta có:20 ms (cid:0) Tốc độ truyền dữ liệu = 50 rãnh/s (cid:0) = 750 (cid:0) (9 (cid:0) 12ms Thời gian định vị đầu từ trung bình + thời gian tìm kiếm trung bình + thời gian truyền dữ liệu= 20ms + 10ms + 12ms = 42ms.

ượ ữ 4. 1 Tính toán dung l ư ng l u tr