BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HÒA BÌNH
----------
GIÁO TRÌNH
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Hà Nội, năm 2023
Giáo trình Kiến trúc máy tính.
2 |
P a g e
MỤC LỤC
Chương 1. Các thành phần của máy tính ............................................. 3
1. Tổng quan về máy tính .................................................................... 3
1.1. Các khái niệm cơ bản về máy tính ........................................... 3
1.2. Phân loại máy tính .................................................................... 6
2. Các thành phần của máy tính .......................................................... 6
2.1. Vỏ máy và thiết bị nội vi .......................................................... 7
2.2. Thiết bị ngoại vi ...................................................................... 37
Chương 2: Tổng quan về kiến trúc máy tính ..................................... 43
1. Các mốc lịch sử phát triển công nghệ máy tính ....................... 43
2. Thông tin và sự mã hóa thông tin ............................................. 47
3. Đặc điểm của các thế hệ máy tính điện tử ................................ 64
4. Kiến trúc và tổ chức máy tính .................................................. 66
5. Các mô hình kiến trúc máy tính ............................................... 67
Chương 3 : Kiến trúc tập lệnh của máy tính ...................................... 75
1. Thành phần cơ bản của một máy tính ...................................... 75
2. Kiến trúc các tập lệnh CISC và RISC ...................................... 77
3. Mã lệnh .................................................................................... 82
Chương 4: Bộ xử lý ........................................................................... 90
1. Sơ đồ khối của bộ xử lý ........................................................... 90
2. Đường dẫn dữ liệu ................................................................... 92
3. Bộ điều khiển ........................................................................... 94
4. Tiến trình thực hiện lệnh máy .................................................. 97
5. Kỹ thuật ống dẫn lệnh ............................................................ 100
Giáo trình Kiến trúc máy tính.
3 |
P a g e
6. Kỹ thuật siêu ống dẫn lệnh .................................................... 102
7. Các chướng ngại của ống dẫn lệnh ........................................ 104
8. Các loại ngắt .......................................................................... 107
Chương 5: Bộ nhớ ............................................................................ 109
1. Phân loại bộ nhớ .................................................................... 109
2. Các loại bộ nhớ bắn dẫn ........................................................ 113
3. Hệ thống nhớ phân cấp .......................................................... 113
4. Kết nối bộ nhớ với bộ xử lý ................................................... 115
5. Các tổ chức cache .................................................................. 117
Chương 6: Thiết bị nhớ ngoài .......................................................... 128
1. Các thiết bị nhớ trên vật liệu từ .............................................. 128
2. Thiết bị nhớ quang học .......................................................... 132
3. Các loại thẻ nhớ ..................................................................... 134
4. An toàn dữ liệu trong lưu trữ ................................................. 135
Chương 7: Các loại bus .................................................................... 141
1. Định nghĩa bus, bus hệ thống ................................................. 141
2. Bus đồng bộ và không đồng bộ .............................................. 141
3. Hệ thống bus phân cấp ........................................................... 146
4. Các loại bus sử dụng trong các hệ thống vi xử lý ................... 147
Chương 8: Ngôn ngữ Assembly ...................................................... 150
1. Tổng quan .............................................................................. 150
2. Cấu trúc chương trình ............................................................ 155
3. Các lệnh điều khiển ............................................................... 156
4. Ngăn xếp và các thủ tục ......................................................... 158
Giáo trình Kiến trúc máy tính.
4 |
P a g e
Chương 1: Các thành phần của máy tính
1. Tổng quan về máy tính
1.1. Các khái niệm cơ bản về máy tính
1.1.1.Máy tính
Máy tính (computer) là một thiết bị điện tử dùng để tính toán, xử lý dữ liệu theo
chương trình đã lập trình trước.
Máy tính thực hiện các công việc sau:
– Nhận thông tin vào.
– Xử lý thông tin theo chương trình được nhớ sẵn bên trong bộ nhớ.
– Đưa thông tin ra.
Chương trình (program) là dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ để yêu cầu máy tính
thực hiện công việc cụ thể.
1.1.1.1.Máy tính cá nhân
Máy tính cá nhân (PC - Personal computer) là loại máy tính thông dụng hiện nay,
được thiết kế dành riêng cho mỗi người dùng. Mỗi bộ phận trong máy tính cá
nhân thường tách rời và có thể thay đổi được. Đặc biệt là có thể gắn thêm các
thiết bị ngoại vi vào máy tính cá nhân.
Máy tính cá nhân có thể được phân thành hai nhóm chính: máy tính để bàn và
máy tính xách tay. Máy tính để bàn (Desktop) thường được đặt cố định, hiệu năng
cao và tiêu tốn nhiều năng lượng. Máy tính xách tay, cầm tay là các dạng máy có
tính di động cao Laptop, Notebook, Netbook, Tablet, PDA - Persional Digital
Assistant (Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân),…
Desktop Laptop PDA
Giáo trình Kiến trúc máy tính.
5 |
P a g e
Hình 1.1. Các loại máy tính cá nhân
1.1.1.2.Các loại máy tính khác
- Máy Workstation
Là máy tính có kích thước lớn và cấu hình mạnh, thường được sử dụng làm máy
trạm trong mạng cục bộ với một hệ điều hành riêng biệt.
Mainframe
Máy tính có cấu hình phần cứng lớn, tốc độ xử lý cao được dùng trong các công
việc đòi hỏi tính toán lớn như làm máy chủ phục vụ mạng Internet, máy chủ để
tính toán phục vụ dự báo thời tiết, vũ trụ...
Hình 1.2. Máy tính Mainframe
1.1.2.Phần cứng
Phần cứng (Hardware) nói đến cấu tạo máy tính về mặt vật lý, mang tính chất
khó thay đổi. Bao gồm toàn bộ thiết bị, linh kiện điện tử của máy tính như: các
vi mạch IC, các bảng mạch in, cáp nguồn, nguồn điện, bộ nhớ, màn hình, chuột,
bàn phím,…
1.1.3.Phần mềm
Phần mềm (Software) là các chương trình được lập trình, chứa các mã lệnh giúp
phần cứng làm việc và ứng dụng cho người sử dụng, mang tính chất dễ thay đổi.
Phần mềm của máy tính có thể chia thành hai loại: Phần mềm hệ thống (System
Software) và phần mềm ứng dụng (Applications software)