Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành: Bài 1 - Nguyễn Hồng Sơn

TS. Nguyễn Hồng Sơn

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH &
HỆ ĐIỀU HÀNH

1

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Tài liệu tham khảo
for

Performance,

8th

Edition,

Prentice-Hall

an

Designing

co

ng

1. William Stallings, Computer Organization and Architecture –

th

International, Inc

cu

u

Vincent Heuring

du
o

ng

2. Principles of Computer Architecture, Miles Murdocca and

2

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

GIỚI THIỆU

ng

th

an

co

ng

Bài 1

cu

u

du
o

Kiến trúc & Tổ chức máy tính

3

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Tổ chức và Kiến trúc
ng

Hai thuật ngữ nhằm mô tả một hệ thống máy tính.

cu

u

du
o

ng

th

an

co

Kiến trúc đề cập đến các thuộc tính mà người lập
trình nhận thấy được, ảnh hưởng trực tiếp đến thực thi
chương trình (Instruction set, số bit biểu diễn data
type, cơ cấu I/O, addressing)
Tổ chức máy tính đề cập đến các đơn vị hoạt động và
sự liên kết giữa chúng, thực hiện các đặc tả kiến trúc
(chi tiết phần cứng, control signals, interfaces,
memory technology)
Ví dụ xây dựng multiply instruction
4

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Cấu trúc và Chức năng

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

Cấu trúc: cụ thể hóa các thành phần và
các mối liên hệ giữa các thành phần, là
hiện thực cụ thể của tổ chức máy tính.
Chức năng: hoạt động, thể hiện vai trị cụ
thể của mỗi thành phần trong cấu trúc.

5

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Chức năng máy tính

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

Data processing
Data storage
Data movement (I/O, peripheral,
communication)
Control

6

CuuDuongThanCong.com

/>

Nguồn và đích của data

Cơ cấu
điều kiển

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Cơ cấu
vận chuyển
data

Phương tiện
lưu trữ data

Phương tiện
xử lý data
7

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu

8

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Các thành phần chính
co

ng

Có bốn thành phần chính:

ng

th

an

•CPU: Điều khiển các hoạt động và thực hiện các chức
năng xử lý data

du
o

•Main memory: Lưu trữ data

cu

u

•I/O: vận chuyển data giữa máy tính với bên ngoài
•System interconnection: cung cấp cơ chế truyền thông
giữa ba thành phần trên
9

CuuDuongThanCong.com

/>

th

ng

Communication line

an

co

ng

.c
om

MT

CPU
System
Interconnection

Main
memory

u

•Lưu trữ
•Xử lý

cu

Máy tính

du
o

Ngoại vi

I/O
10

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

Một máy tính có thể có một hay nhiều
CPU
Dung lượng bộ nhớ là tùy chọn
Cơ cấu I/O có qui mô khác nhau tùy theo
nhu cầu

11

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

co

ng

Thành phần phức tạp nhất là CPU

th

an

Control unit

du
o

Register

ng

ALU (Arithmetic and Logic Unit)

cu

u

CPU Interconnection

12

CuuDuongThanCong.com

/>

CU

th

an

co

ng

.c
om

CPU

ng

Control unit

u

Control Unit
Regisers
vaø Decoders

cu

CPU bus

du
o

ALU

Sequencing
logic

Registers

Conrol
memory
13

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Sơ lược lịch sử phát triển

3000 BC

4000 BC
14

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Sơ lược lịch sử phát triển (tt)
ng

Thế hệ thứ nhất:

cu

u

du
o

ng

th

an

co

Đèn chân không (vacuum tubes)
ENIAC
Von Neumann/ Alan Turing

15

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th

ng
du
o
u
cu
Máy tính ENIAC
CuuDuongThanCong.com

16

/>

Sơ lược lịch sử phát triển:Máy tính
.c
om

ENIAC

ng

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) là máy tính

co

điện tử số đầu tiên do Giáo sư Mauchly và người học trò Eckert tại

th

an

Đại học Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 và được hoàn thành vào

ng

năm 1946. Đây là một máy tính khổng lồ với thể tích dài 20 mét, cao

du
o

2,8 mét và rộng vài mét. ENIAC bao gồm: 18.000 đèn điện tử, 1.500

cu

u

công tắc tự động, cân nặng 30 tấn, và tiêu thụ 140KW giờ. Nó có 20
thanh ghi 10 bit (tính tốn trên số thập phân). Có khả năng thực hiện
5.000 phép tốn cộng trong một giây. Cơng việc lập trình bằng tay
bằng cách đấu nối các đầu cắm điện và dùng các ngắt điện.
CuuDuongThanCong.com

/>
17


.c
om

Sơ lược lịch sử phát triển(tt)
ng

Thế hệ thứ hai:

cu

u

du
o

ng

th

an

co

Transistor
Multiplexer
Lập trình mức cao
Phần mềm hệ thống

18

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Mouse (1964)

19

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Sơ lược lịch sử phát triển (tt)
ng

Thế hệ thứ 3:

co

Mạch tích hợp (Integrated Circuits)

du
o

ng

th

an

SSI, MSI
Microelectronics
IBM/360, PDP-8( minicomputer đầu tiên, dùng bus)
Luaät Moore

cu

u

Số lượng transistors trên một microchip tăng lên gấp đôi
sau mỗi 18-24 tháng.
Tốc độ microprocessor tăng lên gấp đôi sau mỗi 18-24

tháng.
Giá thành trên một microchip giảm một nửa sau mỗi 18-24
tháng

Tham khảo: />20

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

Sơ lược lịch sử phát triển (tt)
co

cu

u

du
o

Các thế hệ sau

ng

th

an

LSI, VLSI, ULSI
Semiconductor Memory
Microprocessor

ng

Thế hệ thứ 4:

21

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu

22

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu

23

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Sơ đồ kiến trúc của PIII

24

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu

25

CuuDuongThanCong.com

/>