Bài giảng Tin học cơ sở: Bài 2

Ạ Ọ

NG Đ I H C CÔNG NGH TR Đ I H C QU C GIA HÀ N I Ộ Ố Ạ Ọ ƯỜ Ệ

BÀI GI NGẢ TIN H C C S

Ọ Ơ Ở

Ạ Ấ

BÀI 2. C U T O VÀ CÁC THI T B C A MÁY TÍNH ĐI N T Ệ Ử Ị Ủ Ế

ả

Ố

Ế

Gi ng viên: ĐÀO KI N QU C Mobile 098.91.93.980 Email: dkquoc@vnu.edu.vn

N I DUNG

Ộ

 Các thành ph nầ

t b vào t b ra

– B nhộ ớ – Các thi ế ị – Các thi ế ị

ạ ộ

ộ ử

ủ

ộ ử ướ

 Nguyên lý ho t đ ng – B x lý và ho t đ ng c a b x lý ạ ộ – Pipeline và ki n trúc siêu vô h ng ế – Nguyên lý Von Neuman

CÁC CH C NĂNG TRONG TÍNH TOÁN

Ứ

Ch c năng nh p thông tin

ứ

ậ

5555

Ch c năng nh

ứ

ớ

Ch c năng tính toán

ứ

1234 1234+4321

Ch c năng xu t thông tin

ứ

ấ

Ch c năng đi u khi n

ứ

ề

ể

Ế

Ủ

KI N TRÚC CH C NĂNG C A Ứ MÁY TÍNH ĐI N TỆ Ử

Khu v c ngo i vi

ự

ạ

B nhộ

ớ

B nh ngoài ớ

ộ

B nh trong ớ

ộ

Thi

t b đ a vào

ế ị ư

Thi

t b đ a ra

ế ị ư

B s h c và logic

ộ ố ọ

B đi u khi n

ộ ề

ể

B x lý ộ ử Khu v c trung tâm ự

GI

I PH U M T MÁY TÍNH ĐI N T

Ả

Ệ Ử

Ộ

Ẫ

B nh (memory)

ộ

ớ

B nh ngoài ớ

ộ

Thi

t b đ a vào

ế ị ư

B nh trong ớ

ộ

(input device)

Thi t b đ a ra ế ị ư (output device)

B s h c và logic

ộ ố ọ

B đi u khi n

ộ ề

ể

B x lý (CPU)

ộ ử

B NH TRONG

Ộ Ớ

ộ

ớ

ơ ư

ạ

ờ ệ ủ

B nh trong là n i l u tr ữ thông tin t m th i trong quá trình làm vi c c a máy tính. CPU truy xu t d li u ấ ữ ệ b nh trong. tr c ti p t ớ

ế ừ ộ

ự

B nh xuy n ferrit

ộ

ớ

ế

Đ c tính c a b nh trong ủ ộ ớ ặ

1. T c đ truy xu t thông tin nhanh ấ

ố

ộ

2. Nói chung, không gi

c thông

tin khi không có ngu n nuôi

đ ữ ượ ồ

3. Giá thành l u tr cao

ư

ữ

B nh bán d n

ộ

ớ

ẫ

B NH TRONG

Ộ Ớ

c. Do tr ớ

ị

ố ậ ướ

ụ ị

ớ

ộ ọ ộ ớ

ậ ẫ

ng g i b nh lo i này là ườ

RWM (Read Write Memory), b ộ c khi nh ghi, xoá đ ướ ượ ghi/đ c, ô nh đ c đ nh v ọ ị ớ ượ c nên t c đ truy nh p tr ộ không ph thu c vào v trí các ô ộ nh trong b nh . Chính vì th ế ớ RWM còn g i là b nh truy nh p ng u nhiên (Random Access Memory) Ng i ta ườ th ớ ạ ọ ộ RAM và ít g i là RWM) ọ

ng trình không ghi

c b ng các ướ

i EPROM có th xoá và ghi l ạ ể t b chuyên d ng b ng các thi ụ ế ị ằ ROM (read only memory): ch ỉ đ c, ch ọ đ ượ ph ng ti n chuyên d ng. ươ c, ph i ghi tr ả ệ ằ ụ ươ

T CH C C A B NH TRONG

Ủ Ộ Ớ

Ổ Ứ

Ô nh 8 bit 7 6 5 4 3 2 1 0

ớ

Đ a ch 0

ỉ

ị

Đ a ch 1

ỉ

ị

Đ a ch 2

ỉ

ị

Đ a ch 3

ị

ỉ

M t ô nh

ộ

ớ

M t ngăn nh

ộ

ớ

Đ a ch n-1

ị

ỉ

B NH NGOÀI

Ộ Ớ

 Có kh năng l u tr không các tài

ả ư

ữ ớ

 L u tr v i giá thành r

ng l n (ví ớ d h s c a m t ngân hàng)

ữ c n ngu n nuôi (gi ữ ồ ầ li u dùng nhi u l n) ề ầ ệ  L u tr v i kh i l ố ượ ư ộ ụ ồ ơ ủ ư ữ ớ ẻ

Các công ngh l u tr

ệ ư

ữ

(đĩa m m, đĩa ề , đĩa quang

ừ

V t li u t ậ ệ ử c ng, băng t ứ MO) t ừ

V t li u quang (đĩa CD)

ậ ệ

Bán d n (Flash driver)

ẫ

BĂNG TỪ

Băng có ph v t li u t ủ ậ ệ ừ c ghi theo các đ tin đ . Ch đ ghi- đ c là tu n t đ u t ọ

tính. Thông ng b ng các ằ ườ ầ ự

ượ ầ ừ

ế ộ

u đi m: Dung l

ng l n, r t r ti n

Ư

ể

ượ

ấ ẻ ề

ớ

c đi m: Khai thác ch m vì ch ế

ậ

ượ

Nh ể đ khai thác là tu n t ộ

ầ ự

Băng t

đ c

ườ

ừ băng t

ủ ọ c l n

và t ừ ỡ ớ

ệ

ướ

ấ

ể

ặ

ộ ầ ụ

l ữ ạ

ừ

ki u

Băng t

từ h ng dùng đ l u tr d Băng t ể ư ữ ữ li u có t n s khai thác th p (ví d ầ ụ ấ ố ệ c đi n tho i, m t tháng l y ra ghi c ộ ạ c) ho c dùng v i m t l n đ tính c ớ ướ đ ng. Đ nh kỳ, m c đích backup t ị ự ộ máy tính sao chép m t vùng d li u ữ ệ ộ lên băng t , m i l n gi i m t phiên ộ ỗ ầ b nả

ừ ể cassette

Ộ Ớ

Ề

B NH NGOÀI: ĐĨA M M (FLOPPY DISK)

V đĩaỏ

Đĩa

đĩaỔ

Đ ng ghi track)

ườ

Các cung (sector)

C a đ c/ghi ọ

ử

L y ch ng ghi ố

ẫ

tính đ

ằ

ự ổ

ủ ớ

ợ

ậ ệ ừ ỉ ể ở ộ ử

ượ ầ

ỏ ụ

ể ả

ặ ọ

ệ

ế

Làm b ng nh a t ng h p, trên đó có ph l p v t li u t c đ t trong v ỏ b c hình vuông đ b o v kh i b i và ch đ m m t c a cho đ u đ c/ghi ti p ọ xúc đ

c v i đĩa.

ượ

ớ

ị

ượ

ị

ỉ ố

c xác đ nh qua m t đĩa, ch s c đ nh v trên đĩa theo đ a ch , đ ặ ỉ ố ỉ ượ ng ghi (track), ch s cung (sector). Vi c đ c/ghi thông tin v i đĩa th c hi n ự ệ ớ ọ ệ ng ghi ch không ứ

ộ ườ

ọ

ơ

t b đ c ghi g i là

ừ

ự

ổ

ệ

D li u đ ữ ệ đ ườ theo các đ n v vài cung g i là liên cung (cluster) trên m t đ ị th c hi n theo t ng byte. Thi Đía m m d tháo l p, r ti n nh ng mau h ng, dung l

ng nh , khai thác ch m

đĩa (driver) ượ

ế ị ọ ư

ọ ỏ

ẻ ề

ỏ

ễ

ề

ắ

ậ

ĐĨA C NG (HARD DISK)

Ứ

 S c ch a hay dung l ứ

ng ứ ượ

ừ

ứ

i terabyte ứ

ộ ờ

tính theo GB. T năm 2006 đã xu t hi n các đĩa c ng ệ ấ có s c ch a t ứ ớ (m t nghìn t byte). ỉ ậ ể ặ ượ ọ

 Th i gian truy nh p: th i ờ gian trung bình đ đ t đ đ u t vào v trí đ c ị ầ ừ (kho ng 10 ms). ả  Đ tin c y th ậ ả

ườ ộ ộ ằ ộ

ữ ồ

ớ ng ghi, các cung t ị ng t ươ ự

ng tính b ng ườ kho ng th i gian trung bình ờ gi a hai l n l i. Kho ng th i ả ờ ầ ỗ gian trung bình có m t l i ộ ỗ c a đĩa c ng lên t i hàng ứ ủ ch c nghìn gi ụ ờ Đĩa c ng th ng là m t b đĩa ứ b ng h p kim nhôm có ph v t ủ ặ ợ ằ x p thành ch ng, đ ng li u t ồ ệ ừ ế tr c. M i đĩa cũng quy đ nh các ỗ ụ đ ườ nh đĩa m m. ư ề

ĐĨA QUANG

ủ

 B ng bicarbonat ph phim nhôm ằ ph n x . ạ ả

ể ắ

 Ghi b ng cách ép khuôn hay dùng tia ằ ng đ cao đ kh c thành các laser c ộ ườ vùng lõm (pit).

ằ ạ ừ ộ ả

ọ ồ

Land

 Đ c b ng tín hi u ph n x t m t ệ ngu n laser. Khi g p vùng lõm tín hi u ệ ặ s không thu đ c, khi g p vùng n i ặ ổ ẽ c tín hi u. (land) s thu đ ệ ẽ ượ ượ

Pit

ng r t cao và ượ ấ

 Đĩa quang có dung l r ti n ẻ ề

B NH FLASH

Ộ Ớ

ớ ệ ẫ

ộ ể

B nh dùng công ngh bán d n ki u flash. Giao ti p qua c ng USB ổ ế hay các thi t k khe t b đ c có thi ế ế ế ị ọ đ c m th . ẻ ể ắ

u đi m r t nh g n, ti n dùng và ỏ ọ ệ ấ

Ư ể r ti n ẻ ề

ượ ượ ng ch a th t ư

c đi m dung l Nh ể ậ l n. T i đ u năm 2006 đã có th ớ ầ ẻ ớ ng t dung l ng ượ ớ ượ đang ti p t c đ ế ụ i 16 GB. Dung l c c i thi n ả ượ ệ

THI T B VÀO

Ế

Ị

Bàn phím (keyboard)

Máy quét (scanner)

Con chu t (mouse) ộ

THI T B VÀO – BÀN PHÍM

Ế

Ị

 Phím ch , phím s và các d u ấ  Phím so n th o nh đi u khi n con tr màn hình ể ư ề ả t trang, xoá phía tr

ố

c ho c phía sau con ữ ạ ả ỏ ặ ướ ậ

so n th o, l ạ trỏ

ư ậ

 Bàn phím có các phím đi u khi n nh l p ch đ ch ề ữ ế ộ

ng ch hoa, l p ch đ ch s hay phím so n ế ộ ạ ể ữ ố ữ ậ

th th o, phím thoát Esc và phím ghi nh n Enter ườ ả ậ

 Bàn phím có các phím ch c năng F1, F2... mà ch c ứ c xác đ nh trong các ng d ng c ụ ị

ứ

ượ ứ ụ

năng c a nó đ ủ thể

CHU T (MOUSE)

Ộ

ộ

ể

ệ

• Chu t dùng đ chuy n m t d ch chuy n c h c thành tín hi u đi n đ a vào ư máy tính đ đi u khi n m t đi m g i là con tr (cursor) trên màn hình. ọ

ơ ọ ỏ

ộ ị ể

ể ề

ộ

ể

ớ

ộ ơ

ể

ị

ụ

ộ ộ ụ

ộ ụ

ề ề ủ

ứ ụ

ộ

ề

• V i chu t c , khi di chuy n bi b quay tròn và truy n chuy n đ ng sang hai tr c khác, m t tr c xoay theo d ch chuy n theo chi u đ ng và m t tr c theo ể chi u ngang. Nh m t c ch bi n chuy n đ ng c a tr c thành các xung đi n ệ ể ờ ộ ơ chuy n cho máy tính đ di chuy n con tr . ỏ

ị ế ế ể

ể

ộ

ướ

ả

ể ng và đ dài d ch chuy n. Chu t quang nh y h n và đ b nh h

i và so hai nh liên ti p đ phát hi n ệ ế ng b i ớ ỡ ị ả

ề ặ ể

ưở

ơ

ộ

ạ

• Chu t quang ch p nh b m t phía d ụ ả h ị b i b n h n chu t c ộ ơ ơ

ướ ụ ẩ

MÁY QUÉT (SCANNER)

ể ọ ộ ả ư

Máy quét dùng đ đ c m t nh đ a vào máy tính.

M t s đ c tính c a máy quét ộ ố ặ ủ

i đo băng dpi ; dot per inch, ộ

• Đ phân gi ả s đi m nh trên m t inch ố ể ả ộ

c a màu đo ộ

• Đ sâu màu: m c tinh t ứ b ng s bít đ mã hoá m t đi m màu ế ủ ể ộ ể ằ ố

ờ

m t đ phân gi • T c đ quét (th i gian quét cho trang ả ộ ố nh ở ộ ộ i nh t đ nh) ấ ị ả

hay hàng ế ộ ạ ừ ấ ờ

• Ch đ n p gi y (t ng t lo t)ạ

B Đ C MÃ V CH (BAR CODE READER)

Ộ Ọ

Ạ

ượ

c s d ng ử ụ

 Mã v ch đ ạ ổ ế

 Mã v ch cũng đ

ể ọ ạ

ph bi n trên nhãn hàng hoá, th đ có ẻ ể th đ c b ng máy ằ ượ ẻ

i khi m n

th vi n

dùng trong các th cá nhân đ đi m danh ể ể ch m công hay xác ấ nh n ng ượ ườ ậ sách ở ư ệ

B Đ C TH (CARD READER)

Ộ Ọ

Ẻ

 Th t ọ

tính và ủ ừ ẻ ừ

đ c và ghi b ng các đ u t ằ

ẻ ể

Th t ẻ ừ đ c th t ọ

và b ộ ẻ ừ

 Th thông minh có ch a chip đ ghi và đ c thông tin trong th . Th đ c b ng ti p xúc tr c ti p

dùng m t v ch ph t ộ ạ ầ ừ ứ ẻ ằ ẻ ọ

ự

ẻ

ằ ọ ế ầ

ỗ ộ

Th thông minh g n ắ chip nhớ

ẻ ọ

ậ ng phát t ừ

 Hi n nay th đ

ng c m ả ượ i d máy đ c đ g i tr l ể ử ả ạ ữ ẻ

ẻ ượ

ọ ả ứ

c s d ng ử ụ i và ự ệ ợ

ượ đ

Th RFID có chip thu phát và nh d li u, giao ớ ữ ệ ti p v i máy đ c nh ế ờ ớ ng c m ng thu năng l máy đ c c t ọ ượ ừ

ế  G n đây có th đ c b ng sóng radio ẻ ọ RFID (radio frequency identification). Trong m i th có m t anten và m t ộ chíp. Máy đ c phát sóng radio, th ẻ nh n sóng và s d ng năng l ử ụ ọ ứ li u.ệ ệ r t r ng rãi vì s ti n l ấ ộ r ti n ẻ ề

THI T B RA : MÀN HÌNH CRT

Ế

Ị

• Dùng súng b n đi n t t ng t nh màn hình TV màu ệ ử ươ ắ ự ư

c t o t nh ng đi m nh g i là pixel ữ ẽ ượ ạ ừ ể ả ữ ọ

• Ch và hình v đ (picture element)

ề ể ể ể ị

ộ ộ ạ ậ ủ ủ ợ ạ ặ ả ồ

• Có m t b ph n đi u khi n vi c hi n th có th tích h p trong ệ b n m ch ch c a máy tính (main board) ho c b n m ch đ ho ạ đ c l p (graphic card) ả ộ ậ

Đ c tính c a màn hinh ủ ặ

• Đ phân gi ộ i ả

• Đ sâu màu ộ

• Chu kỳ làm t iươ

• Ch đ ti t ki m năng l ng ế ộ ế ệ ượ

MÀN HÌNH TINH TH L NG LCD

Ể Ỏ

ể ử ụ

ượ ặ

ượ ệ

ượ

c đ t vào m t ộ c x p ế c kích ho t ạ i l c ộ ướ ọ ộ ậ

S d ng các diodetinh th lòng (Liquid Crystal Diode) có th ể phát sáng khi đ đi n áp, Các diode này đ thành ma tr n và đ ậ đ c l p làm thành m t l màu.

n n đ

ể c chi u lên ế i dùng có ườ

c. Ánh sáng t ượ ừ ề t o thành nh đ ng ả ạ th nhìn đ ượ ể

c t o t các ữ ượ ạ ừ

nh và ch đ Ả đi m nh ể ả

MÁY CHI U (PROJECTOR)

Ế

ộ ử ụ

ể ỏ

ầ

ộ

LCD projector s d ng m t ma tr n các diod tinh th l ng đ ể ậ t o m u trên t ng pixel. Sau ừ ạ đó dùng m t ngu n sáng c c ự m nh phía sau đ chi u toàn ế b lên m t màn nh l n ớ ồ ể ả ạ ộ ộ

ệ

ả

ươ ứ

ươ

ỏ c. nh sáng t c ẫ ệ ng nh xíu có th đi u khi n ể ề ể m t ngu n sáng đ ồ

ả ạ

DLP (Digital Lighting Processpor) projector thì dùng công ngh vi gu ng ơ (micro mirror) r t tinh x o. Vi g ng là ấ m t linh ki n quang bán d n ch a hàng ộ tri u g ệ đ ượ ừ ộ ượ Ấ chi u qua m t b l c màu ph n x qua ế m t vi g ộ ộ ộ ọ ng đ chi u lên màn hình ể ươ ế

MÁY IN

 Máy in dòng: (Iine printer)  Máy in kim (matrix printer hay dot printer)  Máy in laser (laser printer)  Máy in phun (ink jet printer)

MÁY IN KIM

ầ ủ

ỉ

ấ ự

 Đ u in c a máy là m t hàng kim, các kim ch có th đ p vào băng m c đ in ra m t ch m trên gi y . ộ  Các ch hay nh đ u do các ch m ấ t o thành nên g i là dot printer hay ọ ạ matrix printer ấ ượ

ả ể ữ ộ ể ậ ấ ề

ấ ộ

ậ ề ệ ể

ng in th p. T c đ ch m  Ch t l ố  Tuy nhiên đ in các tài li u nhi u liên (hoá đ n) thì không có máy in c. nào thay th đ ơ ế ượ

MÁY IN LASER

 Máy dùng công ngh laser đ t o ể ạ ệ nh c n in trên m t tr ng tĩnh đi n. ệ ầ ộ ố ng l c lăng xoay tròn đ ể ộ ươ ủ ườ

ả  M t g ụ

ố

ể ị

ự ố

ệ ả

ả

ấ ượ ấ

 Máy in laser cho ch t l ả ộ . Máy in laser đ

ố

ử ụ ượ ấ

ng sinh c a quét tia laser theo đ tr ng, còn tr ng thì quay. Tia laser ố s t o nên m t b c nh tĩnh đi n ệ ộ ứ ả ẽ ạ (theo đ ên áp c a các đi m trên ủ tr ng). M c in s bám vào tr ng ố ẽ c theo “hình nh tĩnh đi n”và đ ượ làm nóng ch y dính vào gi y ấ ng in r t cao, t c đ tho đáng và khá kinh c s d ng r t t ế r ng rãi ộ

MÁY IN PHUN (JET INK PRINTER)

ằ

ạ ừ ữ

 Máy t o t ng đi m nh b ng cách phun nh ng tia m c vô cùng nh ỏ nh nh ng máy b m m c r t tinh ờ x oả

 Hai công ngh th

ể ả ự ơ ự ấ ữ

ộ ng đ ể

ộ c s ử ượ ệ ệ

ụ ạ ậ ệ ặ

ệ ộ

ầ ố ộ

ự

ỡ ẽ ắ ự

ệ ườ d ng là dùng tinh th áp đi n (m t lo i v t li u khi đ t m t đi n áp ặ vào hai m t thì v t li u này s b ẽ ị ậ ệ co hay giãn. M t công ngh khác là đ t nóng đ u in m c đ t ng t đ ộ ể ự sinh ra bong bóng m c. Khi bong bóng v s b n ra tia m c qua đ u ầ in.

 Máy in phun th ấ ượ

ườ

ng dùng in nh ng cao nh ng m c đ t ự ư ả ắ

ch t l ti n.ề

CÁC C NG GIAO TI P

Ổ

Ế

C ng c m chu t ộ ắ

ổ

C ng c m bàn phím

ắ

ổ

C ng cáp quang cho

t b âm thanh

ổ thi

ế ị

ổ

C ng USB v i lo i ạ ớ ổ đ u c m nh ắ

ầ

ỏ

C ng song song dùng cho máy in

C ng cho màn hình

ổ

c m các thi

C ng 1394 dùng đ ể t b video ắ

ế ị

ổ

ể ắ

4 c ng USB v i đ u ớ ầ ổ c m tiêu chu n ẩ ắ

C ng RJ45 đ c m dây m ng ạ

ổ

C ng đ u ra cho video

ầ

ổ

Các c ng audio (tai nghe, ghi âm)

CARD M R NG

Ở Ộ

Socket

ạ

ộ ả

ườ

ng có ả

ữ

M t cách m r ng ngo i vi là các ở ộ b n m ch m r ng (extention ở ộ card). Trong máy tính th s n nh ng khe c m (slot) các b n ắ m ch này

ẵ ạ

M t s card thông d ng

ộ ố

ụ

Card

• Network Card

• Video Card

• Sound Card

• TV Card

• Modem Card

• GPS Card

NGUYÊN LÝ HO T Đ NG

Ạ Ộ

ộ ử

ủ

ộ ử ướ

 B x lý và ho t đ ng c a b x lý ạ ộ  Pipeline và ki n trúc siêu vô h ng ế  Nguyên lý Von Neumann

B X LÝ (CPU)

Ộ Ử

ứ

ể ệ ự

ng trình đã

ộ ố ọ ể ộ ề

ữ ớ

ử

CPU là bộ não c aủ máy tính. phối hợp CPU có ch c năng các thiết bị c aủ máy để đi u ề khi n máy tính th c hi n các l nh theo ch ệ ươ đ nh. ị Ngoài b s h c và logic và b đi u khi n, CPU còn có các thanh ghi (register) v i t ớ ư cách là nh ng b nh chuyên ộ d ng cho ho t đ ng x lý ạ ộ ụ l nh. ệ

KI N TRÚC MÁY TÍNH

Ế

xxxxx

Thanh ghi l nh PC

ALU

ệ

CPU

Thanh ghi d li u

ữ ệ

xxxxx

Thanh ghi l nh IR

ệ

Bus đ a ch ị

ỉ

Bus đi u ề khi nể Bus d li u ữ ệ

B NHỘ Ớ

Thi

t b ngo i vi

ế ị

ạ

[1064] 5 [1068] 7 ……… [2B00] ……… [A001] A1 64 10 68 10 [A006] A2 70 10 [A009] A3 74 10

C U TRÚC L NH

Ấ

Ệ

ệ (ít đ

ị c s ử

MÃ L NHỆ

Đ A CH Ỉ

Ị

Đ A CH Ỉ

Ị

L nh 2 đ a ch ỉ ượ d ng)ụ

L nh 1 đ a ch

ệ

ị

ỉ

MÃ L NHỆ

Đ A CH Ỉ

Ị

THANH GHI

MÃ L NHỆ

ệ

ị

THANH GHI

MÃ L NHỆ

Đ A CH Ỉ

Ị

L nh 0 có thành ph n đ a ch , d ỉ ữ ầ thanh ghi, li u ệ ở đ ể ệ ừ ượ

c th hi n t mã l nhệ

THANH GHI

MÃ L NHỆ

ỉ

ầ

ệ

ể ệ ừ

ở ượ

hi n t

L nh có 2 thành ph n ầ ệ thanh ghi, đ c th ể ở ệ ừ

ượ mã l nh ệ

L nh không có thành ph n đ a ch ầ

ị

ỉ

L nh có 1 thành ệ ph n đ a ch , 1 ị thành ph n khác ầ thanh ghi, c th hi n t mã l nhệ

CHU TRÌNH L NHỆ

Đ c m t l nh t b nh (Instruction Fetch) ộ ệ ọ ừ ộ ớ

Th c hi n l nh (Execute) Gi i mã lênh (Decode) ệ ệ ự ả

Đ c các d li u (Data Fetch) ữ ệ ọ

Ụ Ề

Ệ

VÍ D V CHU TRÌNH L NH Đ I V I MÁY HAI Đ A CH GI

Đ NH

Ố Ớ

Ị

Ỉ Ả Ị

[1064] ..........

b

x = (b+ c).d

[1068] ..........

c

[106C]..........

a

[1070] ..........

d

[1074] ..........

x

R1 ← b + c R1 ← R1 x d x ← R1

[A001] A1 64 10 68 10 C ng 2 s

b nh , ghi k t

ố ở ộ

ớ

ế

qu vào thanh ghi R1

ộ ả

[A006] A2 70 10

ớ

Nhân thanh ghi R1 v i m t s ộ ố b nh , ghi vào thanh ghi R1 ở ộ

ớ

[A009] A3 74 10

L u thanh ghi R1 vào ô nh

ư

ớ

A2 70 10

[1064]

5

7

12 A1 64 10 68 10

[1068]

[A001]

VÍ D V CHU TRÌNH L NH

Ụ Ề

Ệ

[A006] [A001]

Thanh ghi l nh PC

ALU

ệ

Thanh ghi d li u

ữ ệ

ADD

Thanh ghi l nh IR

ệ

Bus đ a ch ị

ỉ

Bus đi u ề khi nể Bus d li u ữ ệ

MEMORY

Fetch (Instruction)

Decode

Fetch (Data)

[1064] 5 [1068] 7 ……… [2B00] ……… [A001] A1 64 10 68 10 [A006] A2 70 10 [A009] A3 74 10

Execute

Ki n trúc von Neumann

ế

NGUYÊN LÝ VON NEUMANN

ằ

ể

ệ

 Nguyên lý đi u khi n b ng ch ề ộ

ệ

: máy tính ng trình đ ượ ả ả

i quy t m t bài toán c a

đ ng đ gi

ng trình ươ ả ộ

ự ư ự

ể ả

ủ

ế

ươ th c hi n m t công vi c theo ch đ a vào b nh . Nguyên lý này đ m b o kh năng ớ ộ th c hi n t ệ ự ộ máy tính đi n tệ ử

ữ ệ

ỉ: d li u trong ch

ị

ằ

ậ ị

 Nguyên lý truy c p qua đ a ch ỉ

ớ

ề

ả

ậ

ể ể ệ ị

ươ ộ

ươ

ươ ị trình không ch đ nh b ng giá tr mà thông qua đ a ị ch trong b nh . Nguyên lý đ m b o tính m m d o ẻ ả ộ ỉ ng trình, có th th hi n thu t toán không c a ch ủ ph thu c vào các giá tr phát sinh trong ch ụ trình ế

ế

ự

ệ

ợ

ớ

 Ki n trúc Von-Neumann nói trên chính là ki n trúc máy tính th c hi n phù h p v i nguyên lý Von Neumann

PIPELINE

 Trong các máy tính hi n đ i, CPU đ

ạ

ệ

ạ

ề

c t ượ ổ ộ

c t ượ ổ

ỉ ấ ừ

ố ệ

ọ ớ

ặ ẵ ậ

ấ ể

ể ả

ộ

ch c đ ể ứ song song hoá nhi u công đo n trong m t chu kỳ x lý l nh. ệ ử  Kh i thanh ghi đ ch c phân c p và có kh i ố ấ ứ ố ng l n (g i là cache). CPU không ch l y t ng l ớ ượ b nh mà l y c kh i l nh đ t s n trên l nh ả ở ộ ệ cache đ gi m thi u th i gian do truy c p b nh ớ ờ nhi u l n ề ầ

 Khi nhi u l nh đã đ ề ệ ự

ờ ọ

ượ ộ ệ ứ

c đ a lên cache thì trong khi ư đang th c hi n m t l nh, có th đ ng th i đ c d ệ ữ ể ồ li u cho m t l nh th hai và gi i mã m t l nh th 3 ứ ộ ệ ệ ộ ệ ả ng ng) . C ch này g i là pipeline (đ theo th t ố ườ ọ ơ

ứ ự

ế

instruction pipeline

C CH ĐOÁN TR

C R NHÁNH

Ơ Ế

ƯỚ Ẽ

ớ

ờ

ả

cũng liên quan t ế

ự

ệ ệ

ể ố ệ

ộ ệ ề ự

ạ ệ

c phát tri n g n đây ể

ự ơ

ầ

 M t l nh r nhánh bao gi i m t ẽ ộ c ki m tra. N u k t qu là đúng thì đi u ki n đ ượ ế th c hi n m t kh i l nh này, sai thì th c hi n kh i ố ệ ộ c n p l nh kia. Đi u không may là, đo n l nh đ ạ ượ ạ ệ ề ệ i không ph i đo n l nh s ph i vào trong cache l ả ẽ ạ th c hi n gây ra ph i thay th cache ả ệ ẽ ế ự ẽ

 C ch d đoán r nhánh đ ự

ấ ấ ừ ộ

ả ế ượ ớ ệ

ể

ả

cho phép d báo r nhánh v i xác xu t đúng trên 90% cho phép gi m thi u vi c truy xu t t b nh ớ lên cache.

KI N TRÚC SIÊU VÔ H

Ế

NG ƯỚ

 Trong ki n trúc siêu vô h

ắ ễ

ượ ờ

ệ c c t ra r t nh và nhi u l nh đ ỏ ấ

ệ

ế

ữ ệ ạ

ả

ứ ự

ắ

ộ ế ế

ả ả

ẽ

ả ộ

ứ ạ

ề

ấ

ọ ử ử i vi c “g i nh m” m t dãy l nh t

ệ

ọ

ng (superscala), vi c x ướ ử ế lý m t l nh đ c ượ ề ệ ấ ộ ệ x lý đ ng th i mi n là không gây ra tranh ch p d ữ ồ ử li u. Hai l nh có tranh ch p d li u là l nh này có ấ ệ ng s d ng k t qu do l nh kia t o ra. Trong tr ử ụ ườ ệ . Sau đó b x h p đó b t bu c ph i tôn tr ng th t ộ ử ợ lý s liên k t k t qu các x lý các thành ph n. ầ ệ b ừ ộ ng do hi n ệ

 Đi u ph c t p nh t trong x lý c m t dãy l nh còn ộ ầ bình th ứ ự

ườ

liên quan t ớ ệ nh lên cache theo th t ớ ng r nhánh t ượ

ẽ

T NG K T

Ổ

Ế

 Ngoài các ch c năng nh nh , vào-ra, tính toán,

ứ

ớ

ứ

ả

ứ

ớ ể

ộ

MTĐT có m t ch c năng đ c thù đ m b o kh năng ả ặ ộ đ ng là ch c năng đi u khi n tính toán t ự ộ ể ệ ộ ấ

ề  Máy tính có b nh đ nh d li u làm vi c. B nh ớ ớ ữ ệ c phân c p thành b nh trong và b nh ngoài ớ

ượ

ộ

ớ

ộ

ườ

ế ị

ườ

ng bên ngoài thông qua các t b vào cho phép chuy n ể t b ra ế ị ng

máy ra môi tr

ng ngoài vào máy. Các thi ườ ữ ệ ừ

ạ

ổ

 Giao ti p v i môi tr ớ ế t b ngo i vi. Các thi thi ế ị ạ môi tr d li u t ữ ệ ừ cho phép chuy n d li u t ể ngoài.  Các thi ế ị ế

ặ

ẵ

t b ngo i vi có th k t n i qua các c ng ể ế ố giao ti p có s n ho c ch t o trên các card m r ng ế ạ ở ộ đ c m vào các khe c m d phòng trong máy tính. ự

ể ẳ

ắ

T NG K T

Ổ

Ế

ủ

ả ạ ộ

 CPU là đ u não c a máy tính, có kh năng ủ

ự ể ử

ng trình đã đ nh

 M t s các c i ti n nh pipeline, ki n trúc

ế

ng và d đoán r nhánh đã giúp cho

ị ả ế ự

ướ

ẽ

c song song

ệ ử

ượ

ệ

ầ th c hi n l nh và ph i h p s ho t đ ng c a ố ợ ệ ệ ự t b trong máy tính đ x lý đúng theo các thi ế ị ch ươ ộ ố siêu h vi c x lý l nh trong CPU đ hoá

 Nguyên lý Von Neumann đ m b o cho máy

tính có th x lý thông tin t

ể ử

ả ả đ ng ự ộ

CÂU H I VÀ BÀI T P

Ỏ

Ậ

ế

ủ

t khu v c trung tâm và khu

1. Hãy nêu ki n trúc chung c a m t máy tính. 2. Lý do c a vi c phân bi

ệ

ộ ự

ớ

ộ

ớ

ậ

ẫ ế ự t b vào. Có ế ị t b ra và c ả ế ị

ế ị ứ

ủ

ả

thi thi

t b vào và ra.

ủ ệ v c ngo i vi. ạ ự t b nh ROM và RAM . 3. Phân bi ệ ộ 4. T i sao c n b nh ngoài. ầ ạ 5. T i sao nói RAM là b nh truy nh p ng u nhiên. ạ ộ ớ t b truy nh p tr c ti p, 6. T i sao nói đĩa là thi ậ ế ị ạ 7. Th nào là thi t b ra, th nào là thi ế ế t b nào có ch c năng c a c thi ế ị t b vào hay không. ế ị 8. K m t s thi ể ộ ố

ế ị