Đề cương kiến trúc máy tính

ĐỀ CƯƠNG KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
1. Kiến trúc cơ bản của 1 máy tính số. Chức năng của các
khối và thanh ghi trong đơn vị xử lí trung tâm CPU. Mô
tả hoạt động của máy tính ở mức vi thao tác, qua việc
thực hiện 1 lệnh máy.

Bus h th ngệ ố
Ho t đ ng c a máy tínhạ ộ ủ
1
PSW
CPU
Clock
Các tín hi uệ
đi u khi nề ể
Bộ
nhớ
chính
S
Z
c
CU
IR PC MAR
MBR
AC
ALU
Thi tế
bị
vào-ra
B t đ uắ ầ
Nh p l nh ti p theoậ ệ ế
Gi i mã l nhả ệ

T o đ a ch toán h ngạ ị ỉ ạ
Ghi k t quế ả
Nh p toán h ngậ ạ
Th c thi l nhự ệ
1. Mô t ki n trúc máy tính c b n c a máy tính PCả ế ơ ả ủ
Có 3 kh i chính:ố
-CPU: đ n v x lí trung tâm g m 2 kh i ch c năng chính là kh i ơ ị ử ồ ố ứ ố
đi u khi n và kh i x lí d li u.ề ể ố ử ữ ệ
-B nh : là t p h p các ô nh theo 1 tr t t nh t đ nh, m i ô nh có ộ ớ ậ ợ ớ ậ ự ấ ị ỗ ớ
1 đ a ch . Đ a ch là con s xác đ nh v trí c a ô nh trong b nh . ị ỉ ị ỉ ố ị ị ủ ớ ộ ớ
Ch c năng c a b nh là ch a thông tin.ứ ủ ộ ớ ứ
-Thi t b vào ra (nh p-xu t) d li u: th c ch t đc xây d ng trên c ế ị ậ ấ ữ ệ ự ấ ự ơ
s 2 modul thành ph n là modul vào-ra và các modul đ u vào ho c ở ầ ầ ặ
đ u ra.ầ
2. *Nêu và mô t kh i ch c năng c a đ n v x lý trung tâm CPUả ố ứ ủ ơ ị ử
-B đ m ch ng trình: có ch c năng tu n t t o ra đ a ch ô nh ộ ế ươ ứ ầ ự ạ ị ỉ ớ
ch a l nh máy CPU c n nh p.ứ ệ ầ ậ
-Thanh ghi l nh: ch a mã thao tác c a l nh mà CPU đang th c thi.ệ ứ ủ ệ ự
-Đ n vi đi u khi n CU: gi i mã l nh và t đó t o ra các tín hi u đi u ơ ề ể ả ệ ừ ạ ệ ề
khi n ho t đ ng c a các đ n v ch c năng khác bên trong và bên ể ạ ộ ủ ơ ị ứ ở
ngoài đ n v x lí trung tâm CPU, nh m th c thi đ c l nh hi n ơ ị ử ằ ự ượ ệ ệ
hành.
-Thanh ghi đ a ch b nh MAR: th c hi n ch c năng ch a đ a ch ị ỉ ộ ớ ự ệ ứ ứ ị ỉ
c a ô nh ch a l nh ho c toán h ng CPU c n truy nh p.ủ ớ ứ ệ ặ ạ ầ ậ
2
-Thanh ghi MBR: là thanh ghi đ m ch a d li u CPU đ c t b nh ệ ứ ữ ệ ọ ừ ộ ớ
ho c ghi ra b nh .ặ ộ ớ
-Đ n v s h c – logic ALU: th c hi n các phép tính s h c, logic và ơ ị ố ọ ự ệ ố ọ
các phép x lí d li u khác.ử ữ ệ
-Thanh ch a ACC: ch a 1 toán h ng c a l nh ho c k t qu th c ứ ứ ạ ủ ệ ặ ế ả ự

hi n l nh.ệ ệ
-Thanh ghi tr ng thái PSW: ch a các bit mang thong tin v tr ng tháiạ ứ ề ạ
th c hi n l nh.ự ệ ệ
3. Mô t ho t đ ng c a máy tính đ n gi nả ạ ộ ủ ơ ả
Ch c năng c b n c a máy tính là th c hi n ch ng trình. Vi c th cứ ơ ả ủ ự ệ ươ ệ ự
hi n ch ng trình di n ra nh sau:ệ ươ ễ ư
-CPU tu n t nh p vào các l nh t ô nh PC tr t i và d li u (n u ầ ự ậ ệ ừ ớ ỏ ớ ữ ệ ế
c n) t b nh chính vào các thanh ghi bên trong CPU.ầ ừ ộ ớ
-CPU th c thi (tu n t ) các l nh đ c nh p. N i ch a k t qu đ c ự ầ ự ệ ượ ậ ơ ứ ế ả ượ
xác đ nh trên l nh.ị ệ
-N u c n, CPU chuy n k t qu t các thanh ghi CPU ra b nh ế ầ ể ế ả ừ ộ ớ
chính. Vi c th c hi n quá trình th c ch t là s l p l i quá trình nh p ệ ự ệ ự ấ ự ặ ạ ậ
l nh và th c hi n l nh. L nh đ c nh p t n i con tr l nh PC tr ệ ự ệ ệ ệ ượ ậ ừ ơ ỏ ệ ỏ
đ n.ế
2. Các khuôn dạng lệnh.
4. Chu kỳ lệnh và các tiểu chu kỳ trong 1 chu kỳ lệnh.
1. Chu kì lệnh
7. Ngăn xếp, con trỏ ngăn xếp và cơ chế thực hiện chương
trình con.
3
1. C ch g i ch ng trình conơ ế ọ ươ
Vi c th c hi n ch ng trình con x y ra khi CPU th c hi n l nh CALLệ ự ệ ươ ả ự ệ ệ
(l nh g i ctr con). Đ th c hi n ctr con thì b đ m ctr (con tr l nh) ệ ọ ể ự ệ ộ ế ỏ ệ
ph i tr đ n (ph i ch a đ a ch ) ô nh đ u tiên ch a ctr con đó. ả ỏ ế ả ứ ị ỉ ớ ầ ứ
Sauk hi th c hi n xong ctr con, CPU c n tr v đ c ctr chính n i ự ệ ầ ở ề ượ ơ
v a g i ctr con này. Vi c này đc th c hi n khi CPU g p l nh RET. ừ ọ ệ ự ệ ặ ệ
Ngăn x p đc s d ng đ ch a đ a ch tr v ch ng trình chính khi ế ử ụ ể ứ ị ỉ ở ề ươ
CPU g i ctr con.ọ
2. Ngăn x pế
Ngăn x p là 1 vùng b nh DL đ c qu n lý theo ki u d li u đ a ế ộ ớ ượ ả ể ữ ệ ư

vào sau cùng đ c l y ra đ u tiên(ki u LIFO, last in first out). DL đ uượ ấ ầ ể ầ
tiên đ c đ t vào ô đ u tiên c a ngăn x p, ô này đ c g i là đáy ượ ặ ầ ủ ế ượ ọ
ngăn x p. Đáy ngăn x p có đ a ch cao nh t trong ngăn x p. N u có ế ế ị ỉ ấ ế ế
đ a ch ti p theo thì nó s đ c đ a vào ô ti p theo có đ a ch th p ị ỉ ế ẽ ượ ư ế ị ỉ ấ
h n, ô này g i là đ nh ngăn x p, và c th ti p t c. Khi đ c ngăn ơ ọ ỉ ế ứ ế ế ụ ọ
x p thì DL đ c l y t đ nh ngăn x p. Đ nh ngăn x p luôn d ch ế ượ ấ ừ ỉ ế ỉ ế ị
chuy n khi ta ghi ho c đ c ngăn x p.ể ặ ọ ế
Ngăn x p đ c dung trong tr ng h p g i ch ng trình con đ :ế ượ ườ ợ ọ ươ ể
- L u tr đ a ch tr v ch ng trình con đóư ữ ị ỉ ở ề ươ
- L u tr , b o v n i dung các thanh ghi c a CPUư ữ ả ệ ộ ủ
- L u tr tham s th c, bi n c c b c a ch ng trình con và các ư ữ ố ự ế ụ ộ ủ ươ
d li u khác trong tr ng h p c n thi tữ ệ ườ ợ ầ ế
Đ qu n lý vi c truy nh p ngăn x p ng i ta s d ng 1 thanh ghi ể ả ệ ậ ế ườ ử ụ
có tên con tr ngăn x p SP. Con tr ngăn x p luôn ch a đ a ch ỏ ế ỏ ế ư ị ỉ
(tr đ n) ô đ nh hi n th i c a ngăn x p.ỏ ế ỉ ệ ờ ủ ế
3. Tr ng thái c a con tr ngăn x p và ngăn x p khi CPU th c ạ ủ ỏ ế ế ự
hi n 2 lênh PUSH và POPệ
4
- V i l nh PUSHớ ệ
Lênh PUSH đ c dùng đ đ a n i dung 1 thanh ghi ho c c p ượ ể ư ộ ặ ặ
thanh ghi CPU ngăn x p, lên trên v trí đ nh hi n th i. L nh PUSHế ị ỉ ệ ờ ệ
th ng đ c dùng đ b o v (l u gi ) n i dung các thanh ghi c aườ ượ ể ả ệ ư ữ ộ ủ
CPU tr c khi CPU chuy n sang th c hi n ch ng trinh con.ướ ể ự ệ ươ
- V i l nh POPớ ệ
L nh POP đ c dùng đ đ c n i dung c a ngăn x p, t v ệ ượ ẻ ọ ọ ủ ế ừ ị
trí đ nh hi n th i. L nh POP th ng đ c dùng đ khôi ph c n i dung cácỉ ệ ờ ệ ườ ượ ể ụ ộ
thanh ghi c a CPU khi CPU r i kh i ch ng trình con tr v ch ng trình ủ ờ ỏ ươ ở ề ươ
đã g i nó.ọ
10. Quản lý bộ nhớ theo phân đoạn và phân trang.
1. *Mô t c ch qu n lí b nh theo phân đo nả ơ ế ả ộ ớ ạ

Là c ch trong đó b nh đc chia nh , đ c đ nh v và giám sát ơ ế ộ ớ ỏ ượ ị ị
theo đo n, t ch c ch ng trình thành các modul ctr chính, ctr con ạ ổ ứ ươ
và các modul d li u, các modul mã l nh, d li u, ngăn x p.ữ ệ ệ ữ ệ ế
2. *Mô t c ch qu n lí b nh theo phân trangả ơ ế ả ộ ớ
Là ph ng pháp phân chia b nh o thành trang. Đ n v thong tin ươ ộ ớ ả ơ ị
c b n đc dùng trong vi c hoán đ i là m t kh i có kích th c c ơ ả ệ ổ ộ ố ướ ố
đ nh. M i 1 ctr hay d li u khi đc th c hi n s đc c p 1 vùng nh ị ỗ ữ ệ ự ệ ẽ ấ ớ
trong b nh o, g m các trang ( o) cùng đ a ch trang t ng ng, ộ ớ ả ồ ả ị ỉ ươ ứ
và ng vi t ctr ko nhìn th y đi u này. Đ a ch c a ô nh trong b nh ế ấ ề ị ỉ ủ ớ ộ ớ
o, còn đc g i là đ a ch o ho c đ a ch logic là m t c p con s : đ a ả ọ ị ỉ ả ặ ị ỉ ộ ặ ố ị
ch trang và kho ng d ch. Đ phù h p vs cách qu n lí b nh theo ỉ ả ị ể ợ ả ộ ớ
phân trang, b nh chính v t lí cũng đc chia thành các khung trang ộ ớ ậ
(page frames). Khung trang có kích th c gi ng nh trang c a b ướ ố ư ủ ộ
nh o.ớ ả
5
11. Tổ chức bộ nhớ cache.
12. Các phương pháp vào ra dữ liệu trong máy tính.
1. *Mô t ph ng pháp vào - ra d li u theo ph ng pháp thăm dòả ươ ữ ệ ươ
Là ph ng pháp trong đó CPU luôn th c hi n ki m tra tr ng thái s nươ ự ệ ể ạ ẵ
sàng làm vi c c a thi t b trc khi th c hi n th t s vi c vào-ra d ệ ủ ế ị ự ệ ậ ự ệ ữ
li u. Trc khi th c hi n thao tác nh p-xu t d li u qua thanh ghi d ệ ự ệ ậ ấ ữ ệ ữ
li u c a modul giao di n, thao tác ki m tra tr ng thái làm vi c c a ệ ủ ệ ể ạ ệ ủ
thi t b ngo i vi và c a chính modul giao di n luôn đc th c hi n. Các ế ị ạ ủ ệ ự ệ
thao tác trên đc th c hi n thông qua vi c CPU th c hi c các l nh ự ệ ệ ự ệ ệ
vào (INPUT) và ra (OUTPUT) trong ctr đi u khi n vào-ra. Vi c ki m ề ể ệ ể
tra (thăm dò) này là c n thi t. Do t c đ th c hi n l nh máy nói ầ ế ố ộ ự ệ ệ
chung và l nh vào-ra nói riêng c a CPU r t cao, trong khi t c đ ệ ủ ấ ố ộ
chuy n d li u c a thi t b ngo i vi là r t th p, thao tác đ c và ki m ể ữ ệ ủ ế ị ạ ấ ấ ọ ể
tra (liên t c) tr ng thái s n sàng làm vi c (tr ng thái có d li u đ n ụ ạ ẵ ệ ạ ữ ệ ế
ho c tr ng thái s n sàng nh n d li u t CPU) c a c a thi t b vào-ặ ạ ẵ ậ ữ ệ ừ ủ ủ ế ị

ra s giúp CPU phát hi n đc th i đi m thi t b s n sàng chuy n d ẽ ệ ờ ể ế ị ẵ ể ữ
li u đ th c hi n vào-ra d li u vs nó.ệ ể ự ệ ữ ệ
2. *Mô t ph ng pháp vào - ra d li u theo ph ng pháp ng tả ươ ữ ệ ươ ắ
Ng t (interrupt) là s ki n CPU b t m d ng ti n trình đang th c hi nắ ự ệ ị ạ ừ ế ự ệ
đ chuy n sang quá trình ph c v ng t (th c hi n ctr vào ra d li u ể ể ụ ụ ắ ự ệ ữ ệ
ho c các d ch v khác theo yêu c u). CPU ph i đc thi t k đ nh n ặ ị ụ ầ ả ế ế ể ậ
tín hi u báo ng t INT ho c IRQ (interrupt request) t thi t b bên ệ ắ ặ ừ ế ị
ngoài và ph n ng vs tín hi u này 1 cách thích h p. Ng t còn đc ả ứ ệ ợ ắ
hi u là ph ng pháp vào-ra d li u, trong đó thi t b vào ra ch ể ươ ữ ệ ế ị ủ
đ ng kh i đ ng quá trình (ctr) vào-ra d li u nh h th ng ng t ộ ở ộ ữ ệ ờ ệ ố ắ
c ng. Đ th c hi n đc vào-ra d li u theo c ch t ng t, các thi t b ứ ể ự ệ ữ ệ ơ ế ắ ế ị
vào ra có 1 đ ng dây mang thông tin v yêu c u đc ph c v IRQ ườ ề ầ ụ ụ
đ k t n i vs CPU. Đ ng truy n yêu c u riêng này giúp CPU ko ể ế ố ườ ề ầ
6
ph i th c hi n th t c ki m tra tr ng thái c a thi t b vào ra mà v n ả ự ệ ủ ụ ể ạ ủ ế ị ẫ
ph c v các thi t b vào ra k p th i và hi u qu . Thông th ng quá ụ ụ ế ị ị ờ ệ ả ườ
trình vào-ra d li u theo c ch ng t c ng đc tr giúp b i thi t b ữ ệ ơ ế ắ ứ ợ ở ế ị
đi u khi n nh t PIC (programmable interrupt controller). PIc có ch c ề ể ắ ứ
năng thay CPU nh n tr c ti p ghi nh n các yêu c u ng t IRQ t các ậ ự ế ậ ầ ắ ừ
thi t b vào-ra, sau đó phát tín hi u báo ng t INT cho CPU. PIC có 1 ế ị ệ ắ
ch c năng quan tr ng khác là cung c p cho CPU đ a ch ho c s ứ ọ ấ ị ỉ ặ ố
ng t đ i di n cho đ a ch c a ctr con ph c v ng t ng v i thi t b ắ ạ ệ ị ỉ ủ ụ ụ ắ ứ ớ ế ị
phát ra yêu c u ng t IRQ. Các đ a ch ho c s ng t này còn đc g i ầ ắ ị ỉ ặ ố ắ ọ
là vector ng t.ắ
3. *Mô t ph ng pháp vào - ra d li u theo ph ng pháp DMAả ươ ữ ệ ươ
Quá trình vào ra d li u tr c ti p gi a b nh và thi t b ngo i vi ữ ệ ự ế ữ ộ ớ ế ị ạ
không qua CPU đc g i là quá trình DMA (direct memory access). ọ
Trong quá trình DMA, vi c chuy n d li u ko đc đi u khi n b i CPU ệ ể ữ ệ ề ể ở
mà b i 1 thi t b ph n c ng là là b đi u khi n DMAC (direct ở ế ị ầ ứ ộ ề ể
memory access controller). Thi t b DMAC thay th CPU đóng vai tròế ị ế

ch bus, đi u khi n quá trình chuy n d li u tr c ti p gi a thi t b ủ ề ể ể ữ ệ ự ế ữ ế ị
vào ra và b nh chính qua bus h th ng. Các thi t b vào-ra đc ộ ớ ệ ố ế ị
ph c v theo c ch DMA có 1 đ ng dây riêng truy n thông tin v ụ ụ ơ ế ườ ề ề
yêu c u đ c ph c vu DRQ (DMA request). B ng tín hi u này thi t ầ ượ ụ ằ ệ ế
b yêu c u CPU nh ng quy n đi u khi n bus h th ng cho DMAC, ị ầ ườ ề ề ể ệ ố
đ DMAC đi u khi n quá trình chuy n d li u qua bus. B đi u ể ề ể ể ữ ệ ộ ề
khi n DMAC có các thanh ghi ch c năng sau: thanh ghi đ m d li u ể ứ ệ ữ ệ
IODR ch a d li u c n truy n, thanh ghi đ a ch AR v i ch c năng ứ ữ ệ ầ ề ị ỉ ớ ứ
ch a (xác đ nh) đ a ch n n 1 vùng nh trong b nh chính dùng choứ ị ị ỉ ề ớ ộ ớ
vi c truy n d li u, b đ m DC v i ch c năng ch a con s xác đ nh ệ ề ữ ệ ộ ế ớ ứ ứ ố ị
kh i l ng t d li u c n truy n.ố ượ ừ ữ ệ ầ ề
13. Kiến trúc cơ bản của máy tính PC hiện đại.
14. Tên gọi và chức năng các thanh ghi của CPU 32bit dòng
80x86/Pentium.
7
15. Các kiểu xác định địa chỉ toán hạng.
16. Chế độ thực và chế độ 8086 ảo.
17. Chế độ bảo vệ và cơ chế quản lý/ truy cập bộ nhớ thông
qua bộ mô tả đoạn và bảng các chế độ mô tả.
1. Qu n lý b nh ch đ b o vả ộ ớ ở ế ộ ả ệ
Các đo n nh trong ch đ b o v đ c qu n lí theo 3 thông s : đ aạ ớ ế ộ ả ệ ượ ả ố ị
ch n n đo n, gi i h n đo n và quy n truy nh p. Do thông tin v m iỉ ề ạ ớ ạ ạ ề ậ ề ỗ
đo n khá l n nên không th ch a trong thanh ghi đo n mà đc ch a ạ ớ ể ứ ạ ứ
trong các b mô t đo n. Các b mô t đo n n m trong b ng b môộ ả ạ ộ ả ạ ằ ả ộ
t . Có 3 lo i b ng mô t : b ch n đo n 16 bit, b mô t đo n và b ả ạ ả ả ộ ọ ạ ộ ả ạ ộ
mô t c ng giao d chả ổ ị .
2.
18. Cơ chế chuyển điều khiển. Cơ chế chuyển nhiệm vụ trên
máy tính.
20. Hệ thống ngắt cứng và cơ chế phục vụ ngắt cứng trên

máy tính PC. Khả năng và phương pháp chống yêu cầu ngắt
cứng.
23. Vào ra dữ liệu tuần tự và chuẩn RS 232. Thiết bị giao diện
vào ra tuần tự UART và các thanh ghi. Phương pháp vào-ra
dữ liệu qua UARt.
25. Ma trận phím và phương pháp tạo mã quét. Hệ thống bàn
phím và quá trình truyền dữ liệu.
26. Bộ điều khiển màn hình và phương pháp hiển thị.
27. Tổ chức lưu trữ thông tin trên đĩa từ 1 cách logic:
- Phân vùng ổ đĩa và bảng phân vùng.
- Tổ chức hệ thống tập tin FAT.
-Tổ chức hệ thống tập tin NTFS
8
CHƯƠNG I
1. *Mô tả kiến trúc máy tính cơ bản của máy tính PC
Có 3 khối chính: - CPU (nêu vài dòng về nhiệm vụ)
- Bộ nhớ (nêu vài dòng về chức năng)
- Thiết bị vào – ra (nêu vài dòng về chức năng)
Cả câu 1 và câu 2 đều phải vẽ hình 2-tr 12
2. *Nêu và mô tả khối chức năng của đơn vị xử lý trung tâm CPU(đọc hiểu, nêu
tên, chức năng của đơn vị xử lý trung tâm tr13)
3. Mô tả hoạt động của máy tính đơn giản (tr15)
4. Cơ chế gọi chương trình con (tr51)
CHƯƠNG III
1. Mô tả thiết bị 3 trạng thái
CHƯƠNG IV
1. *Nêu kiến trúc của bộ nhớ SRAM (tr64)
2. *Nêu kiến trúc của bộ nhớ DRAM (tr65)
3. So sánh kiến trúc của bộ nhớ SRAM và DRAM
4. *Mô tả cơ chế quản lí bộ nhớ theo phân đoạn (mô tả tóm tắt + hình45)

5. *Mô tả cơ chế quản lí bộ nhớ theo phân trang (mô tả tóm tắt + hình47)
6. Tổ chức lưu trữ thông tin ở mức vậy lý trên đĩa từ (tr69)
Chia thành đơn vị lưu trữ nào:
- Mặt đĩa (mô tả bằng vài câu)
- Rãnh đĩa (mô tả bằng vài câu)
- Sector (mô tả bằng vài câu)
CHƯƠNG V
1. *Mô tả phương pháp vào - ra dữ liệu theo phương pháp thăm dò (hình 58+59-tr
87-bắt buộc phải vẽ hình+mô tả tóm tắt)
2. *Mô tả phương pháp vào - ra dữ liệu theo phương pháp ngắt (hình 61-tr89-bắt
buộc phải vẽ hình+mô tả tóm tắt)
3. *Mô tả phương pháp vào - ra dữ liệu theo phương pháp DMA (hình 62-tr90-bắt
buộc phải vẽ hình+mô tả tóm tắt)
CHƯƠNG VI
1. Quản lý bộ nhớ ở chế độ bảo vệ
2. *Cơ chế truy nhập bộ nhớ qua bảng GDT (hình 69-tr119)
3. *Cơ chế truy nhập bộ nhớ qua bảng LDT (hinhf70-tr121)
4. *Cơ chế chuyển nhiệm vụ (hình 71-tr 123)
9
5. *Tập các thanh ghi đơn vi xử lý trung tâm bảo vệ máy PC (hình tr102)
CHƯƠNG VIII
1. Các khái niệm về ngắt (tr136)
2. *Mô tả hệ thống ngắt cứng bên trong PC (hình 76-tr137-mô tả tóm tắt)
1. *Mô tả kiến trúc máy tính cơ bản của máy tính PC
Có 3 khối chính:
-CPU: đơn vị xử lí trung tâm gồm 2 khối chức năng chính là khối điều khiển
và khối xử lí dữ liệu.
-Bộ nhớ: là tập hợp các ô nhớ theo 1 trật tự nhất định, mỗi ô nhớ có 1 địa
chỉ. Địa chỉ là con số xác định vị trí của ô nhớ trong bộ nhớ. Chức năng của
bộ nhớ là chứa thông tin.

-Thiết bị vào ra (nhập-xuất) dữ liệu: thực chất đc xây dựng trên cơ sở 2
modul thành phần là modul vào-ra và các modul đầu vào hoặc đầu ra.
2. *Nêu và mô tả khối chức năng của đơn vị xử lý trung tâm CPU
-Bộ đếm chương trình: có chức năng tuần tự tạo ra địa chỉ ô nhớ chứa lệnh
máy CPU cần nhập.
-Thanh ghi lệnh: chứa mã thao tác của lệnh mà CPU đang thực thi.
-Đơn vi điều khiển CU: giải mã lệnh và từ đó tạo ra các tín hiệu điều khiển
hoạt động của các đơn vị chức năng khác ở bên trong và bên ngoài đơn vị xử
lí trung tâm CPU, nhằm thực thi được lệnh hiện hành.
-Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ MAR: thực hiện chức năng chứa địa chỉ của ô nhớ
chứa lệnh hoặc toán hạng CPU cần truy nhập.
-Thanh ghi MBR: là thanh ghi đệm chứa dữ liệu CPU đọc từ bộ nhớ hoặc
ghi ra bộ nhớ.
-Đơn vị số học – logic ALU: thực hiện các phép tính số học, logic và các
phép xử lí dữ liệu khác.
10
-Thanh chứa ACC: chứa 1 toán hạng của lệnh hoặc kết quả thực hiện lệnh.
-Thanh ghi trạng thái PSW: chứa các bit mang thong tin về trạng thái thực
hiện lệnh.
3. Mô tả hoạt động của máy tính đơn giản
Chức năng cơ bản của máy tính là thực hiện chương trình. Việc thực hiện
chương trình diễn ra như sau:
-CPU tuần tự nhập vào các lệnh từ ô nhớ PC trỏ tới và dữ liệu (nếu cần) từ
bộ nhớ chính vào các thanh ghi bên trong CPU.
-CPU thực thi (tuần tự) các lệnh được nhập. Nơi chứa kết quả được xác định
trên lệnh.
-Nếu cần, CPU chuyển kết quả từ các thanh ghi CPU ra bộ nhớ chính. Việc
thực hiện quá trình thực chất là sự lặp lại quá trình nhập lệnh và thực hiện
lệnh. Lệnh được nhập từ nơi con trỏ lệnh PC trỏ đến.
4. Cơ chế gọi chương trình con

Việc thực hiện chương trình con xảy ra khi CPU thực hiện lệnh CALL (lệnh
gọi ctr con). Để thực hiện ctr con thì bộ đếm ctr (con trỏ lệnh) phải trỏ đến
(phải chứa địa chỉ) ô nhớ đầu tiên chứa ctr con đó. Sauk hi thực hiện xong
ctr con, CPU cần trở về được ctr chính nơi vừa gọi ctr con này. Việc này đc
thực hiện khi CPU gặp lệnh RET. Ngăn xếp đc sử dụng để chứa địa chỉ trở
về chương trình chính khi CPU gọi ctr con.
5. Mô tả thiết bị 3 trạng thái
Là phương tiện giúp cho việc điều khiển kết nối (về mặt điện) CPU, bộ nhớ
và các thiết bị lên hệ thống bus.
Thiết bị 3 trạng thái cho phép CPU hoặc các đơn vị chủ bus khác làm chủ
được việc kết nối các đối tượng khác nhau lên bus. Khả năng làm chủ việc
11
kết nối (về mặt điện) sẽ cho phép tránh sự kiện có 2 thiết bị cùng đc kết nối
vào bus dữ liệu và cùng phát dữ liệu trong cùng 1 thời điểm, đảm bảo ko để
xảy ra xung đột khi cần chọn đối tượng nào nhờ CPU phát ra địa chỉ của đối
tượng đó cùng tín hiệu điều khiển ghi/đọc tương ứng. Các đối tượng thực
hiện giải mã địa chỉ này, kết hợp vs tín hiệu điều khiển để tạo ra tín hiệu cho
phép ENABLE. Ở đối tượng có địa chỉ đúng vs địa chỉ do CPU phát ra, tín
hiệu sau giải mã địa chỉ sẽ kết hợp với tín hiệu điều khiển để tạo ra tín hiệu
Enable có mức tích cực, cho phép đối tượng này thong qua thiết bị 3 trạng
thái, được kết nối lên bus. Ở các đối tượn có địa chỉ không phù hợp thì tín
hiệu Enable đc tạo ra sẽ có mức ko tích cực, khi đó thiết bị 3 trạng thái của
nó sẽ có trạng thái trở kháng cao, nên thiết bị ko kết nối đc lên bus.
Việc sử dụng thiết bị 3 trạng thái trong thiết kế bus còn đem lại nhiều lợi ích
khác như: cho phép rất nhiều thiết bị đc kết nối lên cùng 1 đường dây, hỗ
trợ việc kết nối thiết bị và điều khiển truyền tin theo 2 chiều trên cùng 1 bus
tại các thời điểm khác nhau.
6. *Mô tả cơ chế quản lí bộ nhớ theo phân đoạn
Là cơ chế trong đó bộ nhớ đc chia nhỏ, được định vị và giám sát theo đoạn,
tổ chức chương trình thành các modul ctr chính, ctr con và các modul dữ

liệu, các modul mã lệnh, dữ liệu, ngăn xếp.
7. *Mô tả cơ chế quản lí bộ nhớ theo phân trang
Là phương pháp phân chia bộ nhớ ảo thành trang. Đơn vị thong tin cơ bản
đc dùng trong việc hoán đổi là một khối có kích thước cố định. Mỗi 1 ctr hay
dữ liệu khi đc thực hiện sẽ đc cấp 1 vùng nhớ trong bộ nhớ ảo, gồm các
trang (ảo) cùng địa chỉ trang tương ứng, và ng viết ctr ko nhìn thấy điều này.
Địa chỉ của ô nhớ trong bộ nhớ ảo, còn đc gọi là địa chỉ ảo hoặc địa chỉ logic
là một cặp con số: địa chỉ trang và khoảng dịch. Để phù hợp vs cách quản lí
bộ nhớ theo phân trang, bộ nhớ chính vật lí cũng đc chia thành các khung
trang (page frames). Khung trang có kích thước giống như trang của bộ nhớ
ảo.
12
8. Tổ chức lưu trữ thông tin ở mức vậy lý trên đĩa từ
Chia thành đơn vị lưu trữ nào:
- Mặt đĩa: Mỗi ổ đĩa đều có 1 hay nhiều lá đĩa, mỗi lá đĩa có 2 mặt (side) và
đc đánh số tuần tự 0,1,2 v.v. từ trên xuống dưới. Mặt đĩa đc chia thành các
vòng tròn đồng tâm cách đều nhau, mỗi vòng tròn đc gọi là 1 rãnh đĩa.
- Rãnh đĩa: Thông tin đc lưu trữ trên các rãnh này. Với đĩa mềm, mỗi mặt có
80 rãnh. Với đĩa cứng, số rãnh quy chuẩn trên 1 mặt có thể lên tới 1024. Các
rãnh đc đánh số thứ tự từ ngoài vào trong. Rãnh ngoài cùng (đường kính lớn
nhất) có số thứ tự là 0, tiếp theo là 1 .v.v.
- Sector: Mỗi rãnh đĩa đc chia thành các cung (sector). Cung là đơn vị lưu
trữ thông tin nhỏ nhất trên đĩa. Mỗi 1 cung tiêu chuẩn chứa ddc 512 bit dữ
liệu. Số cung trên 1 rãnh tuỳ thuộc vào loại đĩa từ. Với đĩa mềm, 1 rãnh chứa
ddc 18 cung. Với đĩa cứng số cung quy chuẩn trên 1 rãnh là 63. Các cung
trên 1 rãnh đc đánh số thứ tự từ 1 đến tăng dần, theo hướng ngược chiều
quay kim đồng hồ.
9. *Mô tả phương pháp vào - ra dữ liệu theo phương pháp thăm dò
Là phương pháp trong đó CPU luôn thực hiện kiểm tra trạng thái sẵn sàng
làm việc của thiết bị trc khi thực hiện thật sự việc vào-ra dữ liệu. Trc khi

thực hiện thao tác nhập-xuất dữ liệu qua thanh ghi dữ liệu của modul giao
diện, thao tác kiểm tra trạng thái làm việc của thiết bị ngoại vi và của chính
modul giao diện luôn đc thực hiện. Các thao tác trên đc thực hiện thông qua
việc CPU thực hiệc các lệnh vào (INPUT) và ra (OUTPUT) trong ctr điều
khiển vào-ra. Việc kiểm tra (thăm dò) này là cần thiết. Do tốc độ thực hiện
lệnh máy nói chung và lệnh vào-ra nói riêng của CPU rất cao, trong khi tốc
độ chuyển dữ liệu của thiết bị ngoại vi là rất thấp, thao tác đọc và kiểm tra
(liên tục) trạng thái sẵn sàng làm việc (trạng thái có dữ liệu đến hoặc trạng
thái sẵn sàng nhận dữ liệu từ CPU) của của thiết bị vào-ra sẽ giúp CPU phát
hiện đc thời điểm thiết bị sẵn sàng chuyển dữ liệu để thực hiện vào-ra dữ
liệu vs nó.
13
10.*Mô tả phương pháp vào - ra dữ liệu theo phương pháp ngắt
Ngắt (interrupt) là sự kiện CPU bị tạm dừng tiến trình đang thực hiện để
chuyển sang quá trình phục vụ ngắt (thực hiện ctr vào ra dữ liệu hoặc các
dịch vụ khác theo yêu cầu). CPU phải đc thiết kế để nhận tín hiệu báo ngắt
INT hoặc IRQ (interrupt request) từ thiết bị bên ngoài và phản ứng vs tín
hiệu này 1 cách thích hợp. Ngắt còn đc hiểu là phương pháp vào-ra dữ liệu,
trong đó thiết bị vào ra chủ động khởi động quá trình (ctr) vào-ra dữ liệu nhờ
hệ thống ngắt cứng. Để thực hiện đc vào-ra dữ liệu theo cơ chết ngắt, các
thiết bị vào ra có 1 đường dây mang thông tin về yêu cầu đc phục vụ IRQ để
kết nối vs CPU. Đường truyền yêu cầu riêng này giúp CPU ko phải thực
hiện thủ tục kiểm tra trạng thái của thiết bị vào ra mà vẫn phục vụ các thiết
bị vào ra kịp thời và hiệu quả. Thông thường quá trình vào-ra dữ liệu theo cơ
chế ngắt cứng đc trợ giúp bởi thiết bị điều khiển nhắt PIC (programmable
interrupt controller). PIc có chức năng thay CPU nhận trực tiếp ghi nhận các
yêu cầu ngắt IRQ từ các thiết bị vào-ra, sau đó phát tín hiệu báo ngắt INT
cho CPU. PIC có 1 chức năng quan trọng khác là cung cấp cho CPU địa chỉ
hoặc số ngắt đại diện cho địa chỉ của ctr con phục vụ ngắt ứng với thiết bị
phát ra yêu cầu ngắt IRQ. Các địa chỉ hoặc số ngắt này còn đc gọi là vector

ngắt.
11.*Mô tả phương pháp vào - ra dữ liệu theo phương pháp DMA
Quá trình vào ra dữ liệu trực tiếp giữa bộ nhớ và thiết bị ngoại vi không qua
CPU đc gọi là quá trình DMA (direct memory access). Trong quá trình
DMA, việc chuyển dữ liệu ko đc điều khiển bởi CPU mà bởi 1 thiết bị phần
cứng là là bộ điều khiển DMAC (direct memory access controller). Thiết bị
DMAC thay thế CPU đóng vai trò chủ bus, điều khiển quá trình chuyển dữ
liệu trực tiếp giữa thiết bị vào ra và bộ nhớ chính qua bus hệ thống. Các thiết
bị vào-ra đc phục vụ theo cơ chế DMA có 1 đường dây riêng truyền thông
tin về yêu cầu được phục vu DRQ (DMA request). Bằng tín hiệu này thiết bị
yêu cầu CPU nhường quyền điều khiển bus hệ thống cho DMAC, để DMAC
điều khiển quá trình chuyển dữ liệu qua bus. Bộ điều khiển DMAC có các
14
thanh ghi chức năng sau: thanh ghi đệm dữ liệu IODR chứa dữ liệu cần
truyền, thanh ghi địa chỉ AR với chức năng chứa (xác định) địa chỉ nền 1
vùng nhớ trong bộ nhớ chính dùng cho việc truyền dữ liệu, bộ đếm DC với
chức năng chứa con số xác định khối lượng từ dữ liệu cần truyền.
12.Quản lý bộ nhớ ở chế độ bảo vệ
Các đoạn nhớ trong chế độ bảo vệ được quản lí theo 3 thông số: địa chỉ nền
đoạn, giới hạn đoạn và quyền truy nhập. Do thông tin về mỗi đoạn khá lớn
nên không thể chứa trong thanh ghi đoạn mà đc chứa trong các bộ mô tả
đoạn. Các bộ mô tả đoạn nằm trong bảng bộ mô tả. Có 3 loại bảng mô tả: bộ
chọn đoạn 16 bit, bộ mô tả đoạn và bộ mô tả cổng giao dịch.
13.Các khái niệm về ngắt
Ngắt là kiểu đơn vị xử lí trung tâm CPU bị tạm dừng việc thực hiện quá
trình hiện hành và chuyển sang thực hiện quá trình phục vụ ngắt. Ngắt cứng
là phương pháp vào-ra dữ liệu, trong đó thiết bị vào-ra (bàn phím, máy in,
đồng hồ nhịp thời gian v.v.) chủ động khởi động quá trình vào-ra. Đơn vị xử
lí trung tâm đc thiết kế để nhận tín hiệu báo ngắt INT từ bên ngoài và phản
ứng theo cơ chế phục vụ ngắt.

Thuật ngữ ngắt xuất phát từ kĩ thuật ngắt cứng. khi nói đến ngắt cứng, ngắt
mềm hoặc ngắt logic (hoặc ngoại lệ) là hàm ý nói đến các ctr con phục vụ
hoạt động của hệ thống máy tính và nói đến cách kích hoạt ctr con này. Tất
cả các ctr phục vụ ngắt đều có chung đặc điểm: thứ nhất, hầu hết đã đc viết
sẵn (là các ctr của hệ điều hành) và đc phép sử dụng; thứ 2, địa chỉ của các
ctr con này phải đc đặt ở 1 vùng xác định là bảng vector ngắt, nằm trong bộ
nhớ chính. Các ctr con phục vụ ngắt cứng thường đc dùng để điều khiển quá
trình vào ra ở mức vật lí với các thiết bị vào ra chuẩn. Các ctr con phục vụ
ngắt cứng đc kích hoạt bởi các tín hiệu vật lí IRO đến từ các thiết bị vào ra.
Các ctr con phục vụ ngắt mềm là các ctr hệ thống thực hiện các thao tác vào
ra cơ bản ở mức logic và các hoạt động khác của hệ thống. Các ctr con phục
vụ ngắt mềm đc kích hoạt bởi lệnh INT n trong hệ lệnh của CPU. Các ctr
15
con phục vụ ngắt logic (phục vụ ngoại lệ) cũng phục vụ cho hoạt động của
hệ thống, nhưng chúng chỉ đc kích hoạt khi CPU hoạt đông hoặc thực hiện
lệnh và phát sinh 1 ngoại lệ nào đó cần xử lí.
14.*Mô tả hệ thống ngắt cứng bên trong PC
16