Cấu trúc máy tính - Bài 1 cấu trúc cơ bản hệ máy tính pptx

Bài 1
cấu trúc cơ bản hệ
máy tính


1. Lịch sử phát triển của máy tính
2. Phân loại máy tính
3. Cấu trúc cơ bản hệ máy tính
và hệ thống hỗ trợ
4. Chuẩn máy tính


1. Lịch sử phát triển máy
tính
Blase Pascal (1623-1662).
Geoge Boole (1815-1864)
-1847.
 John Mauchley vµ J. Presper
Eckert


M¸y tÝnh ENIAC - Electronic
Numerical Integrater Analizer and
Computer (1946)
 18.000 bóng đèn điện tử.
1.500 rơ le,
Nặng 30 tấn.
Tiêu thụ 174 KW điện.
Chiếm 200 m2.
Có 20 thanh ghi, mỗi thanh ghi
chứa 1 số thập phân 10 ch ữ sè.

• KiÕn tróc Von Neuman
• (hien nay la cho tat cac cac may tinh)
MÃ chương trình và dữ liệu ®­ỵc bè trÝ trong cïng 1 bé nhí.(all data
®­ỵc load hết ra
Ram,kể cả trương trình về phần cứng)

Bus địa chỉ và dữ liệu được
dùng chung trong quá trình
trao đổi dữ liệu và lệnh giữa
CPU và bộ nhớ.


Bus ịa chỉ
Bus dữ liệu

CPU ALU

Bộ nhớ chư
ơng trình &
Bộ nhí d÷
liƯu

KiÕn tróc Von Neuman

P
>
n

Đặc điểm kiến trúc Von
Neuman:
Đơn giản, kinh tế.>>
Có hiện tượng thắt cổ
chai(chậm tốc độ hơn) do
xẩy ra xung đột giữa quá
trình nhận lệnh và Nạp/Cất
dữ liệu.
Các bus cã thĨ nghØ khi gi¶i
m· l ệnh.


ã Kiến trúc Harvard
ã Kiến trúc của các dòng vdk(-8051)

Bộ nhớ chương trình được
tổ chức riêng. >>như kiến trúc của pic
Bộ nhớ dữ liệu được tổ
chức riêng. >>như kiến
trúc của pic
Bus địa chỉ, bus dữ liệu
cho chương trình và cho


Harvard Architecture
CPU/ALU

P Address
Instruc.

D1 Data
D1 Address

Data
Memory
#1

D2 Data
D2 Address

Data
Memory
#2

Program
Memory

Thực chat la su ly
Tiet kiem t gian
Xu ly trong t thuc
Ơ ngoài người ta d
Viec chu yeu


2. Phân loại máy tính
a. Phân loại theo công
nghệ
b. Phân loại theo tính
năng

d. Phân loại theo bộ xử


a. Phân loại theo công nghệ

Thế hệ 1: từ 1950 - 1959. Dùng đèn điện tử
Tốc độ: cỡ ngàn phÐp tÝnh/s
 ThÕ hÖ 2: tõ 1959 - 1963. Dïng bóng bán dẫn
Tốc độ cỡ chục ngàn phép tính/s
Thế hệ 3: từ 1964 đến 1974. Dùng mạch vi
điện tử
Tốc ®é cì chơc triƯu phÐp tÝnh/s
 ThÕ hƯ 4: tõ 1974 ®Õn nay. Dïng bé Vi xư lý
Tèc ®é cì hàng tỷ phép tính/s
Thế hệ 5: Máy tính Neuron - Neural
Network.


b. Phân loại theo tính n ă ng
Siêu máy tÝnh (Super Computer).
 M¸y
tÝnh
mainframe).

lín

(Computer

 M¸y tÝnh mini (MiniComputer).
 M¸y tÝnh cá nhân, còn gọi là máy

PC


c. Phân loại theo bộ xử lý
Máy tính dùng BVXL Intel (80286,
80386, 80486, Pentium... Pentium
4).
 M¸y tÝnh dïng BVXL Motorola
M6800, M68000, M68052 (68X).
 C¸c m¸y tÝnh dïng Bé VXL
Motorola là: Machintosh, Apple,
Admiga.
Máy tính dùng BVXL Zilog như:
Z40, Z80 nh­
Bondwell, NEC,


d. Phân loại theo kích
thước
Máy tính lớn (Mainframe).
Máy tính để bàn (Desktop).
Máy tính xách tay (Laptop).
Máy tÝnh kiĨu sỉ tay
(Notebook).


3. Cấu trúc cơ bản hệ máy tính và hệ
thống hỗ trợ
Bus điều
khiển

Bus dữ liệu

ALU

CU

CPU
Các thanh ghi

Bộ nhớ
(RAM,
ROM)

Phối
ghép
vào ra

Thiết bị
vào (bàn
phím,
chuột,
máy
quét...)
Thiết bị
ra
(màn
hình,
máy in,
máy
Bus địa chỉ

vẽ...)

Hình 4. Sơ đồ khối hệ máy tính cơ


Cấu trúc cơ bản hệ máy
tính
Bộ xử lý trung tâm CPU
Hệ thống bộ nhớ
Hệ thống vào ra
HÖ thèng Bus


Các khối cơ
bản
****Khối CPU

Các hệ thống hỗ trợ MT
XT
+ Mạch tạo
8284****

xung

đồng

hồ

+ Đồng xử lý toán 8087

Khối bộ nhớ

+ Mạch
74LS138

giải

mÃ

địa

chỉ

+ Mạch DMA 8237

***Khối vào ra

+ Mạch điều khiển ngắt 8259
+ Mạch điều khiển vào ra 8255

Hệ thống

+ Mạch định thời 8253
+ Mạch điều khiển bus 8288


PnCK
14,31818
MHZ

NP
IRQ
RD

8284A CLK
Y
CLOCK
PR
GENERAL
E

8088
MAIN
PROCESSOR

NM

A8A19

POWE
R
GOOD
AUXILIARY
PROCESSOR
SOCKET

AD0AD7

AD0AD7

CLK
S0S2

8 BIT DATA BUS

74LS24
4 ADDR
BUFFE
R

74LS37
3
ADDR
BUFER
74LS37
3
ADDR
BUFER

EXT
ER
NAL
AD
DR
ES
S
BU
S

74LS24

5
DATA
BUFER
8288
BUS
CONTROLLER

WAIT

Hình 1-13. Tổ chức máy
tính IBM PC/XT

EX
TE
RN
AL
DA
TA
BU
S

I/O
CS
DECOD
E

LOCAL
ADDRESS
DATA STATUS
AND CONTROL

WAIT
STATE
LOGIC

74LS24
5 DATA
BUFFE
R

DACK0

R/W
MEM

74LS158
R/W MEM
ADDRES
S MPLX

CNTRL

8237A-5
DMA
CNTRL

0 1 2 3 4 5 6

CLOCK/RESET

20 BIT ADDRESS
BUS

REQ/ACK/CN
TL

NM
LOGIC

AD0-AD7
INT CNTRLR
7

CONTROL
BUS

IO
CHECK

LOGIC

BANK
CAS

CONFI
SW 1&2

0

1

KEYBOARD
LOGIC

KEYBOARD
CONNECTO
R

P0
POWER GOOD
P1
GND
-12V
+12
GN
V
D

SPARE 8K x8
ROM SPACE
8Kx8
ROM

BASIC
BOOT STRAP
CONTROL (BIOS)

62 PIN I/O
CONNECTO
R

CASSETTE
DATA IN/MOTOR
CONNECTO
CONTROL MIC
DATA
R
CASSETT
LOGIC
AUX
J6
OUT
SPEAKER P3
SPEAKE
LOGIC
R

8255-5
I/O
PORTS

CS7 – CS2

ROM
CS
DECOD
E

3
2

WE

8253-6
TIMER
0 1 2

CONTROL
LINES

PARITY
CH/CEN
LOGIC

32K x 9

74LS373
DMA
ADDR
LATCH
74LS872
DMA
PAGE
REG

74LS24
5 MEM
BUFFE
R

-5V
+5V
P2


4. Chuẩn máy tính
Chuẩn máy tính là các qui định về phấn
cứng và phần mềm máy tính mà các nhà s n
xuất máy tính cần tuân theo.
Thời kỳ đầu chuẩn máy tính dựa trên các đề
xuất c a IBM, đó là chuẩn IBM PC (IBM/XT và
IBM/AT).
Từ năm 1995, Intel và Microsoft hợp tác với
nhau đề xuất ra các chuẩn định hướng thiết
kế cấu hinh máy tính (PC97, PC98, PC99).
- HÃng Intel qui định chuẩn thiết kế bộ vi
xử lý, các vi mạch tổng hợp, hệ thống bus
ngoại vi, bo mạch chủ....
- HÃng Microsoft qui định về hệ ®iỊu hµnh,


Bảng 1.2: Quy định PC99 cho máy cá nhân
Cấu hình

Cấu hình tối thiểu

Cấu hình đề nghị

Hệ thống

Vi xử lý 300 MHz,
128K cache møc 2. 32
MB bé nhí RAM

64 MB RAM

Bus hệ thống

2 giao diện USB,
không có bus ISA và
thẻ mở rộng ISA
Bàn phím, chuột, giao
diện song song và
tuần tự
Thẻ điều hợp hiển thị
3 chiều

Giao diện IEEE 1394, khe cắm
ổ đĩa thay thế được

Thiết
vi
Thiết
thị

bị
bị

ngoại
hiển

Thiết bị lưu trữ
dữ liệu

ổ đĩa CD và DVD

Thiết bị truyền
dữ liệu.

Modem trong V.90.56
Kbps

Thiết bị dùng giao diện USB
hay giao diện hồng ngoại
Khe cắm AGP, thẻ video để
số hoá và lưu trữ video, thẻ
bắt kênh TV tương tự, đầu ra
tính hiệu video.
IEEE 1394 cho thiết bị lưu tr ữ
bên ngoài.
Mạng công cộng: ISDN, cáp
TV.


Bảng 1.2: Quy định PC99 cho máy văn
phònghình
Cấu
Cấu hình tối thiểu
Cấu hình đề nghị
Hệ thống

Vi xử lý 300 MHz,
128Kbyte cache møc
2,64 MB RAM

 

Bus hƯ thèng

2 giao diƯn USB,
kh«ng cã bus ISA và
thẻ mở rộng ISA

Giao diện IEEE 1394, khe
cắm ổ đĩa thay thế được

Thiết bị ngoại
vi

Bàn phím, chuột, giao
diện song song và
tuần tự

Thiết bị dùng giao diện USB
hay giao diện hồng ngoại, ổ
cắm thẻ PCMCI

Thiết
thị

Thẻ điều hợp hiển thị 3
chiều, khe cắm AGP, hiển thị
DVD - video. MPEG - 2

Thiết bị lưu trữ
dữ liệu

ổ đĩa CD và DVD

IEEE 1394 cho thiết bị lưu tr ữ
bên ngoài.

Thiết bị truyền
dữ liệu.

Thẻ mạng

Modem V.90, 56 Kbps, mạng
công cộng.

bị

hiển