Bài giảng môn Kiến trúc máy tính: Chương 2 - Lịch sử phát triển của máy tính

+ Chương 2

Lịch sử phát triển của máy tính

+

NỘI DUNG

Thế hệ đầu tiên: ống chân không Thế hệ thứ hai: Transitor Thế hệ thứ ba: mạch tích hợp Các thế hệ tiếp theo

Tốc độ vi xử lý Cân bằng Hiệu suất Cải tiến trong Tổ chức và Kiến trúc Chip

1. Lịch sử phát triển của Máy tính 2. Thiết kế hiệu suất 3. Đa lõi, MICs và GPGPUs 4. Sự phát triển của kiến trúc Intel x86 5. Hệ thống nhúng và ARM 6. Đánh giá hiệu suất

Tốc độ đồng hồ và số lệnh trên giây Tiêu chuẩn Luật Amdahl Luật Little

+

1.1 Thế hệ đầu tiên: Ống chân không

a, ENIAC - Electronic Numerical Integrator And Computer

 Được thiết kế và xây dựng tại trường ĐH Pennsylvania

 Bắt đầu từ 1943 – hoàn thành năm 1946

 Bởi giáo sư John Mauchly và học trò John Eckert

 Là máy tính điện tử số đầu tiên trên thế giới

 Phòng thí nghiệm đạn đạo quân đội (BRL) cần thiết bị có thể cung cấp

 Đã không kịp hoàn thành phục vụ chiến tranh. Được tháo rời vào năm 1955

 Nhiệm vụ đầu tiên của nó là thực hiện một loạt các tính toán giúp xác

định tính khả thi của bomb hydrogen.

bảng quỹ đạo chính xác cho một loại vũ khí mới trong khoảng thời gian cho phép

ENIAC

Nặng 30 tấn

Chiếm 1500 m2 diện tích sàn

Gồm 18000 đèn điện tử, 1500 công tắc điện tử

Tiêu thụ 140 kWh

Có khả năng thực hiện 5000 phép tính trên 1s

Tính toán trên số thập phân

Bộ nhớ gồm 20 thanh ghi, mỗi cái có thể giữ 1 số 10 chữ số

Lập trình bằng tay bằng cách đấu nối các đầu cắm điện và dùng các ngắt điện

+

John von Neumann

b. EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)

 Ý tưởng thiết kế được đưa ra vào năm 1945  Khái niệm chương trình lưu trữ

 Do các nhà thiết kế ENIAC, đặc biệt là nhà toán học John von

Neumann

 Chương trình được lưu vào trong bộ nhớ cùng với dữ liệu  ALU điều khiển để tính toán trên dữ liệu nhị phân  Bộ điều khiển dịch các tập lệnh trong bộ nhớ và thi hành, điều khiển

hoạt động của các thiết bị vào ra

 Máy tính IAS

 Hoàn thiện vào năm 1952 bởi viện nghiên cứu cao cấp Princeton  Là nền tảng cho các máy tính hiện đại ngày nay.

Cấu trúc của Máy von Neumann

+

Format bộ nhớ của máy IAS

 lưu trữ cả dữ liệu và lệnh

 Bộ nhớ của IAS gồm 1000

cell nhớ (gọi là 1 từ) x 40 bit.  2x20 bit tập lệnh

 Chữ số được biểu diễn dưới dạng số nhị phân. Mỗi lệnh là một mã nhị phân

+

Cấu trúc của máy tính IAS

+

Các loại thanh ghi

• Chứa word sắp lưu vào bộ nhớ hoặc sắp được gửi ra cổng

I/O

• Có thể nhận một word từ bộ nhớ hoặc từ các cổng I/O

• Chứa địa chỉ bộ nhớ của từ chuẩn bị được đọc

Thanh ghi đệm dữ liệu (MDR)

hoặc ghi vào MDR.

Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ (MAR)

• Chứa mã lệnh của lệnh sắp được thực thi.

• Được sử dụng để tạm thời lưu trữ lệnh nằm bên tay

Thanh ghi tập lệnh (IR)

phải của 1 từ trong bộ nhớ.

• Chứa địa chỉ của cặp lệnh tiếp theo cần lấy từ bộ

Thanh ghi đệm chứa tập lệnh (IBR)

nhớ

• Được sử dụng để tạm thời giữ các toán hạng và kết

Bộ đếm chương trình (PC)

Bộ cộng tích luỹ (AC) và bộ nhân chia (MQ)

quả của các phép tính trong ALU.

+

Tập lệnh trong IAS

+

Máy tính thương mại

c. UNIVAC - Universal Automatic Computer

sản xuất máy tính thương mại

 1947 – Thành lập Công ty máy tính Eckert-Mauchly để

 Là máy tính thương mại thành công đầu tiên  Được dùng cho cả các ứng dụng khoa học và thương mại  Uỷ quyền bởi Cục điều tra dân số Mỹ để tính toán vào năm 1950

 UNIVAC II – hoàn thành vào cuối những năm 1950

 Có dung lượng bộ nhớ lớn hơn, nhanh hơn, hiệu suất cao hơn

 UNIVAC I

 Tương thích ngược

+

 Từng là hãng sản xuất thiết bị

đục lỗ thẻ.

 1953 - Máy tính điện tử

chương trình lưu trữ đầu tiên - 701

 Dùng cho tính toán khoa học

d. IBM

 1955 - Dòng sản phẩm 702  Tính năng phần cứng làm nó phù hợp với các ứng dụng kinh doanh

 Dòng máy tính thế hệ

700/7000 đã giúp IBM là nhà sản xuất máy tính hàng đầu

+

1. Lịch sử phát triển máy tính

1.2 Thế hệ thứ hai: Transistor

 Nhỏ gọn hơn

 Giá thành rẻ

 Toả nhiệt ít hơn ống chân không

 Là một thiết bị bán dẫn làm từ silicon

 Mãi đến cuối những năm 1950, máy tính bán dẫn hoàn toàn mới chính thức đưa vào thị trường thương mại

 Được phát minh bởi Bell Labs vào năm 1947

+

Máy tính thế hệ thứ hai

 Đặc điểm:

 Bộ điều khiển và bộ số học

logic phức tạp hơn

 1957 - Sự xuất hiện của Tập đoàn thiết bị số (Digital Equipment Corporation -DEC)

 Sử dụng các ngôn ngữ lập

trình bậc cao

 PDP-1 là máy tính đầu tiên

 Có các phần mềm hệ thống

của DEC

 Bắt đầu sự xuất hiện của máy tính mini – dòng máy thống trị ở thế hệ máy tính thứ ba.

cung cấp khả năng:  Tải chương trình  Di chuyển dữ liệu tới thiết bị ngoại vi và thư viện  Thực hiện các tính toán

thông thường

IBM 700/7000 Series

Example Members of the IBM 700/7000 Series

Cấu hình IBM 7094

Lịch sử phát triển máy tính

1.3 Thế hệ thứ ba: Mạch tích hợp

 1958 –mạch tích hợp ra đời

 Linh kiện rời

 Các transistor đơn lẻ, đóng gói khép kín.  Được chế tạo rời, đóng gói trong riêng và được hàn hoặc

nối với nhau lên trên bảng mạch.

 Quá trình sản xuất tốn kém và cồng kềnh.

 Hai thành viên quan trọng nhất của thế hệ máy tính thứ ba

là IBM System/360 và DEC PDP-8

+

Vi điện tử

+

Mạch tích hợp

 Lưu trữ dữ liệu – trên các

cell nhớ

 Máy tính bao gồm các cổng, các cell nhớ và đường kết nối giữa các bộ phận.

 Xử lý dữ liệu –qua các cổng

 Cổng và các cell nhớ được xây dựng bằng những linh kiện điện tử kỹ thuật số đơn giản.

 Các linh kiện như điện trở,

 Di chuyển dữ liệu – Dữ liệu được di chuyển trên các đường dẫn giữa các bộ phận của máy tính đi vào/ra bộ nhớ và từ bộ nhớ qua cổng tới bộ nhớ.

transistor và dây dẫn có thể chế tạo từ chất bán dẫn như silicon.

 Điều khiển – tín hiệu điều

khiển được truyền trên các đường dẫn giữa các bộ phận.

 Nhiều transistor có thể được sản xuất cùng lúc trên một tấm khuôn silicon

+

Mối quan hệ giữa Tấm khuôn, Chip, và Cổng

Các thế hệ máy tính

Computer Generations

+

Sự phát triển của Chip

Moore’s Law

1965; Gordon Moore – đồng sáng lập Intel

Số lượng transistor trên mỗi chip tăng gấp đôi sau mỗi năm với giá thành không đổi

Hệ quả của quy luật Moore:

Tốc độ sau đó chậm lại còn gấp đôi sau mỗi 18 tháng vào những năm 1970 và duy trì cho đến ngày nay

Kết nối giữa các chip ít hơn

Giảm yêu cầu về điện năng tiêu thụ và bộ làm mát

Giá mạch nhớ và mạch logic máy tính giảm rất mạnh Rút ngắn chiều dài đường dẫn điện, tăng tốc độ hoạt động Máy tính nhỏ gọn hơn và thuận tiện cho sử dụng ở nhiều môi trường

+

Đặc tính của họ System/360

+

DEC PDP-8

 1964

 Minicomputer – máy tính mini đầu tiên

 Không cần phòng máy lạnh

 $ 16.000

 $ 100k+ cho IBM 360

 Nhỏ đủ để đặt trên 1 chiếc ghế phòng thí nghiệm

 Ứng dụng nhúng và OEM

 CẤU TRÚC BUS

Sự phát triển của PDP-8

+

Cấu trúc bus DEC - PDP-8

+

LSI Large Scale Integration

4. Máy tính thế hệ tiếp theo

VLSI Very Large Scale Integration

Bộ nhớ bán dẫn Bộ vi xử lý

ULSI Ultra Large Scale Integration

+

Bộ nhớ bán dẫn

1970, Fairchild ra mắt bộ nhớ bán dẫn dung lượng tương đối lớn đầu tiên

Không xoá được

Tốc độ nhanh hơn lõi

Có thể chứa 256 bits nhớ

Kích thước chip bằng đơn lõi

1974, giá 1 bit của bộ nhớ bán dẫn thấp hơn giá của bộ nhớ lõi

Giá bộ nhớ tiếp tục giảm mạnh khi mật độ bộ nhớ vật lý tăng nhanh

Sự phát triển công nghệ bộ nhớ và xử lý làm thay đổi bản chất của máy tính gần 1 thập kỉ

Kể từ năm 1970 bộ nhớ bán dẫn đã trả qua 13 thế hệ phát triển

Mỗi thế hệ sau lại tăng mật độ bộ nhớ lên gấp 4 lần so với thế hệ trước cùng với giảm giá thành và thời gian truy câp.

+

Vi xử lý

 Ngày càng nhiều thành phần đặt trên chip dẫn đến càng ít chip cần

thiết để xây dựng một bộ xử lý máy tính

 Mật độ các thành phần trên chip xử lý tiếp tục tăng

 Chip đầu tiên chứa được tất cả thành phần của CPU trên 1 chip đơn

 Sự ra đời của bộ vi xử lý 4 bit

 1971 Intel phát triển dòng 4004

 Vi xử lý 8 bit đầu tiên

 1972 Intel phát triển dòng 8008

 Vi xử lý đa năng đầu tiên

 Nhanh hơn, tập lệnh phong phú hơn, khả năng định địa chỉ rộng hơn

 1974 Intel phát triển dòng 8080

Quá trình phát triển của vi xử lý Intel

a. 1970s Processors

b. 1980s Processors

Quá trình phát triển của vi xử lý Intel

c. 1990s Processors

d. Recent Processors

2. CÁC ĐẶC TÍNH THIẾT KẾ MÁY TÍNH

+

+

2.1 Tốc độ vi xử lý

Kĩ thuật xây dựng bộ vi xử lý hiện đại bao gồm:

Kỹ thuật ống dẫn (Pipelining) • Bộ xử lý thi hành cùng một lúc nhiều lệnh

Dự đoán nhánh • Bộ xử lý tra mã lệnh tìm được từ bộ nhớ và dự đoán nhánh nào

Phân tích dòng dữ liệu • Bộ xử lý phân tích lệnh nào phụ thuộc vào kết quả của lệnh khác,

hoặc nhóm lệnh nào được xử lý tiếp theo.

Thi hành lệnh theo suy đoán • Sử dụng dự đoán nhánh và phân tích dòng dữ liệu, một số bộ xử lý thi hành lệnh trước khi nó xuất hiện, giữ kết quả trong một vùng tạm thời, giữ cho bộ máy luôn hoạt động bận rộn.

hoặc dữ liệu, để đưa ra lịch trình xử lý lệnh tối ưu nhất

+

2.2 Cân bằng Hiệu suất

 Điều chỉnh kiến trúc và tổ chức để bù đắp cho sự chênh lệch giữa

khả năng khác nhau của các thành phần.

 Ví dụ về kiến trúc bao gồm:

 Tăng số lượng bit được lấy ra tại 1 thời điểm bằng cách làm cho

DRAMs “rộng hơn” thay vì “sâu hơn” và bằng cách sử dụng đường bus dữ liệu rộng.

 Thay đổi giao diện DRAM để nó hiệu quả hơn bằng cách thêm vào 1 bộ

nhớ cache hoặc 1 cơ chế đệm khác trên chip DRAM

 Giảm tần suất truy cập bộ nhớ bằng cách kết hợp các cấu trúc bộ nhớ

cache phức tạp và hiệu quả hơn giữa bộ xử lý và bộ nhớ chính

 Tăng băng thông kết nối giữa bộ xử lý và bộ nhớ bằng cách sử dụng các bus tốc độ cao và phân cấp bus để đệm và cơ cấu dòng dữ liệu

Tốc độ dữ liệu của các thiết bị I/O điển hình

+ 2.3 Cải tiến kiến trúc và tổ chức Chip

 Cơ bản là do thu hẹp kích thước cổng logic

 Nhiều cổng hơn, đóng gói chặt chẽ hơn, tăng tốc độ đồng hồ  Thời gian truyền tín hiệu giảm

 Tăng tốc độ phần cứng của bộ vi xử lý

 Thời gian truy cập cache giảm đáng kể

 Tăng kích thước và tốc độ cache  Dành một phần của chip vi xử lý

 Tốc độ thực hiện lệnh tăng mạnh  Xử lý song song

 Thay đổi cấu trúc và tổ chức bộ vi xử lý

+

Tốc độ đồng hồ và mật độ Logic

 Tiêu thụ điện năng

 Tăng khi mật độ cổng logic và tốc độ đồng hồ tăng  Toả nhiệt

 Trễ RC (Resistance – điện trở & Capacitance – điện dung)

 Tốc độ dòng electrons chạy trên chip giới hạn bởi điện dung và điện

trở (RC) của đường dây kim loại kết nối chúng

 Trễ tăng khi tích RC tăng  Dây kết nối mảnh hơn, điện trở tăng  Dây đặt gần nhau hơn, điện dung tăng

 Trễ bộ nhớ

 Tốc độ bộ nhớ thường chậm hơn tốc độ bộ xử lý

 Giải pháp

 Chú trọng hơn vào phương pháp tổ chức và kiến trúc

+

Xu hướng phát triển bộ xử lý

3. Chip đa lõi

 Việc sử dụng nhiều bộ xử lý trên một chip cung cấp

tiềm năng tăng hiệu suất cho máy mà không làm tăng tốc độ đồng hồ  Tăng gấp đôi số lượng bộ vi xử lý, tăng gấp đôi hiệu

suất

 Chiến lược: sử dụng hai bộ xử lý đơn giản trên 1 chip

thay vì một bộ xử lý phức tạp

 Với 2 bộ xử lý thì sẽ có bộ nhớ cache lớn hơn  Bộ nhớ cache lớn hơn sẽ cần phải chia làm hai hoặc

ba cấp cache trên một chip

+

Đa lõi tích hợp (MIC) Đơn vị xử lý đồ hoạ (GPU)

Đa lõi tích hợp (MIC)

Đơn vị xử lý đồ hoạ (GPU)

 Lõi được thiết kế để thi hành song song các thao tác trên dữ liệu đồ hoạ

 GPU thường nằm trên card

 Sự nhảy vọt về hiệu suất đặt ra thách thức trong phát triển phần mềm để khai thác hết tính năng của xử lý đa lõi.

đồ hoạ rời, nó được sử dụng để mã hoá và giải mã đồ hoạ 2D và 3D cũng như xử lý video

 Chiến lược MIC và đa lõi yêu cầu các bộ xử lý đa năng phải gộp đồng nhất trên một chip đơn

 Được sử dụng như bộ xử lý vector cho những ứng dụng yêu cầu tính toán lặp

4. Kiến trúc x86

Khái quát

 Là kết quả sau nhiều thập kỉ nghiên cứu máy tính tập lệnh phức tạp (Complex instruction set computers - CISCs)

 Kết hợp các nguyên tắc thiết kế phức tạp chỉ có ở các siêu

máy tính hoặc hệ thống lớn

 Một cách thiết kê bộ xử lý khác là máy tính tập lệnh rút gọn

(Reduced instruction set computer - RISC)

 Kiến trúc ARM được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống

nhúng và là một trong những hệ thống RISC mạnh nhất, thiết kết tối ưu nhất trên thị trường

 Trên thị trường, Intel là nhà sản xuất số một về các vi xử lý cho

các hệ thống không phải hệ nhúng.

 8080

 Vi xử lý đa năng đầu tiên  máy 8-bit với đường dữ liệu tới bộ nhớ 8-bit  Được dùng trên máy tính cá nhân đầu tiên

(Altair)

 8086

 Máy 16-bit  Sử dụng cache cho lệnh, hoặc hàng đợi  Hiện diện đầu tiên của kiến trúc x86

Sự phát triển của x86

 8088

 Sử dụng cho máy tính cá nhân IBM đầu tiên

+

 80286

 16 Mb bộ nhớ thay vì chỉ 1Mb

 80386

 Máy 32 bit đầu tiên của Intel  Bộ xử lý Intel đầu tiên hỗ trợ thao tác đa nhiệm

 80486

 Kĩ thuật cache và ống dẫn lệnh (pipeline)

phức tạp hơn

 Tích hợp sẵn bộ xử lý toán học

Sự phát triển của x86 - Pentium

Pentium • Super- scalar

Pentium III • Thêm vào các lệnh dấu phẩy động để hỗ trỡ các phần mềm đồ hoạ 3D

Pentium 4 • Thêm các lệnh dấu phẩy động và những cải tiến khác cho đa phương tiện

Pentium Pro • Tăng tính super- scalar • Đổi tên

• Thực hiện nhiều lệnh song song

Pentium II • Kĩ thuật MMX • Thiết kế đặc biết để xử lý video, audio và dữ liệu đồ hoạ

• Thi hành lệnh theo suy đoán

thanh ghi tích cực • Dự đoán nhánh • Phân tích dòng dữ liệu

Sự phát triển của x86 (2)

 Core

 Vi xử lý Intel x86 đầu tiên có dual core – tức là thực hiện hai bộ xử lý trên một chip đơn.

x86 thống lĩnh thị trường vi xử lý (trừ hệ thống nhúng)

Kiến trúc tập lệnh tương thích với các phiên bản trước

 Core 2

 Mở rộng kiến trúc lên 64 bit  Gần đây có thể có tới 10 bộ

xử lý trên 1 chip

Tổ chức và kỹ thuật thay đổi nhanh

Khoảng 1 lệnh thêm mới mỗi tháng

500 lệnh có sẵn

5. Hệ thống

Nhúng

+

Khái niệm: “Sự kết hợp của phần cứng và phần mềm máy tính, có thể cùng với các thành phần khác, được thiết kế để thi hành một chức năng cụ thể. Trong nhiều trường hợp, hệ thống nhúng là một phần của một hệ thống/sản phẩm lớn hơn, ví dụ như một hệ thống chống bó cứng phanh trong ôtô.”

Ví dụ về các hệ thống nhúng

+ Hệ thống nhúng

Yêu cầu và ràng buộc

Các mô hình tính toán khác nhau từ hệ thống sự kiện rời rạc đến hệ thống kết hợp hybrid

Điều kiện môi trường khác nhau về bức xạ, độ rung và độ ẩm.

Hệ thống từ nhỏ đến lớn, kéo theo nhiểu ràng buộc về giá thành và nhiều yêu cầu để tối ưu hoá và tái sử dụng khác nhau

Không quá nghiêm ngặt với các yêu cầu và sự kết hợp các yêu cầu chất lượng khác nhau như độ an toàn, tin cậy, thời gian thực và độ linh hoạt.

Đặc tính ứng dụng khác nhau dẫn đến tải tĩnh hay động, tốc độ nhanh hay chậm, tác vụ về tính toán hay giao diện, tổ hợp and hay or

Độ bền ngắn hoặc dài

+

Tổ chức của hệ thống nhúng

+

Acorn RISC Machine (ARM)

 Họ vi xử lý và vi điều khiển

RISC.

 Được sử dụng rộng rãi trong PDA, các thiết bị cầm tay  iPod, iPhone

 Kiến trúc bộ xử lý được sử dụng

rộng rãi nhất

 Thiết kế vi xử lý và kiến trúc đa lõi, cấp phép cho các nhà sản xuất.

 Chip tốc độ cao, nhỏ gọn

và tiết kiệm điện.

 Acorn đã sản xuất ARM1 & ARM2 năm 1985 và ARM3 năm 1989  Acorn, VLSI và Apple Computer

thành lập ARM Ltd.

 Chủ yếu dùng trong hệ

thống nhúng

+

Thông số ARM

SoC = system on a chip

DSP = digital signal processor

Các hạng mục thiết kế ARM

Thiết kế bộ xử lý ARM cần phải đáp ứng ba hạng mục sau:

Bảo mật ứng dụng  Cards thông minh, SIM cards và các thiết bị thanh toán

Platforms ứng dụng  Thiết bị chạy trên hệ điều

Nhúng thời gian thực  Các hệ thống lưu trữ, bộ phận tự động và các ứng dụng mạng, công nghiệp...

hành mở bao gồm Linux, Palm OS, Symbian OS, và Windows CE trong các ứng dụng không dây và ảnh số.

+

6. ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT MÁY

+

6.1 Đồng hồ hệ thống

6.2 Chuẩn so sánh (Benchmark)

Ví dụ: xét 1 câu lệnh ngôn ngữ lập trình bậc cao như sau:

A = B + C /* giả sử tất cả giá trị nằm trong bộ nhớ chính*/

Với kiến trúc tập lệnh truyền thống, theo kiến trúc CISC (Complex

instruction set computer -CISC), lệnh này có thể được biên dịch thành 1 lệnh sau trong bộ xử lý

add mem(B), mem(C), mem (A)

Trên một máy RISC điển hình, phần biên dịch sẽ như sau:

load mem(B), reg(1); load mem(C), reg(2); add reg(1), reg(2), reg(3); store reg(3), mem (A)

+ Đặc tính mong muốn của chuẩn so sánh

Viết bằng ngôn ngữ bậc cao, có thể chạy trên các thiết bị khác nhau

Đại diện cho một kiểu lập trình riêng, ví dụ lập trình hệ thống, lập trình số học hoặc lập trình thương mại

Có thể so sánh dễ dàng

Được sử dụng rộng rãi

+

System Performance Evaluation Corporation (SPEC)

 Một tập hợp các chương trình, được định nghĩa trong một

ngôn ngữ bậc cao

 Kiểm thử một máy tính trong một ứng dụng cụ thể hoặc khu

vực lập trình hệ thống

 Bộ tiêu chuẩn

 Một tập đoàn công nghiệp  Xác định và duy trì các bộ tiêu chuẩn nổi tiếng  Các phép đo hiệu suất được sử dụng rộng rãi cho mục đích

so sánh và nghiên cứu

 SPEC

+

 Bộ tiêu chuẩn SPEC nổi tiếng nhất

 Bộ tiêu chuẩn công nghiệp cho các ứng dụng chuyên dụng bộ xử lý

 Thích hợp để đo hiệu suất cho các ứng dụng dành phần nhiều thời gian để tính toán hơn là I/O

SPEC CPU2006

 Bao gồm 17 chương trình dấu

phẩy động được viết bằng C, C ++, và Fortran; 12 chương trình số nguyên viết bằng C và C ++

 Chứa hơn 3 triệu dòng mã

 Thế hệ bộ vi xử lý thứ năm của

SPEC

 Gene Amdahl [AMDA67]

+

 Giải quyết sự tăng tốc của

chương trình sử dụng nhiều bộ xử lý so với sử dụng 1 bộ xử lý

6.3 Luật Amdahl

 Mô tả các vấn đề mà nền công nghiệp phải đối mặt khi phát triển bộ xử lý đa lõi

 Phần mềm phải thích hợp với môi trường thi hành lệnh song song để tận dụng sức mạnh của xử lý song song.

 Có thể khái quát hoá để đánh

giá và thiết kế các nâng cấp về kĩ thuật trong hệ thống máy tính

+

6.4 Luật Little

 Có mối liên hệ cơ bản và đơn giản với nhiều ứng dụng  Có thể áp dụng tới hầu hết các hệ thống thoả mãn điều kiện ổn

định và không có rò rỉ

 Hệ thống hàng đợi

 Nếu máy chủ (server) đang rỗi, mọi đối tượng được xử lý ngay lập

tức, nếu không thì các đối tượng đươc chuyển đến hàng đợi  Có thể có một hàng đợi cho một server hoặc nhiều server, hay cũng có thể có nhiều hàng đợi với mỗi hàng đợi cung cấp cho nhiều server

 Số đối tượng trung bình trong một hàng đợi bằng tốc độ đến trung

bình nhân với thời gian mà một đối tượng ở trong hệ thống.  Mối quan hệ yêu cầu rất ít giả thiết  Với tính đơn giản và tổng quát, hàng đợi là cực kì hữu dụng

+ Tổng kết

Lịch sử phát triển và hiệu suất máy tính

Chương 2

 Đa lõi

 MICs

 Máy tính thế hệ thứ nhất

 GPGPUs

 Ống chân không

 Sự phát triển của Intel x86

 Máy tính thế hệ thứ hai

 Hệ thống nhúng

 Transistor

 Sự phát triển của ARM

 Máy tính thế hệ thứ ba

 Đánh giá hiệu suất máy

 Mạch tích hợp

 Tốc độ đồng hồ và số lệnh trên

 Thiết kế hiệu suất

giây

 Tốc độ vi xử lý

 Tiêu chuẩn đánh giá

 Cân bằng hiệu năng

 Luật Amdahl

 Kiến trúc và tổ chức chip

 Luật Little

+

Câu hỏi chương 2

1. Máy tính chương trình lưu trữ là gì?

2. Bốn thành phần chính của máy tính đa năng?

3. Ba yếu tố chính khi thiết kế hiệu suất của hệ thống máy tính là gì?

4. Giải thích luật Moore.