Chương 8: W8 coa computer system

Computer Organization and Architecture
(Tổ chức và Kiến trúc Máy tính)

Chương 5: Tổ chức máy tính

| Các thành phần của máy tính |

Các thành phần chính của hệ thống máy tính

Các thành phần chính của hệ thống máy tính

 Processor (CPU) – Vi xử lý
Thực thi các lệnh của chương trình

 Main Memory – Bộ nhớ chính
Lưu trữ cho chương trình đang chạy và dữ liệu hiện tại

 Secondary Storage – Bộ nhớ thứ cấp
Lưu trữ dữ liệu và các chương trình một cách lâu dài (h
ard disk, CD, etc)

 Input Devices – Các thiết bị nhập
keyboard, mouse

 Output Devices – Các thiết bị xuất
monitor, printer, speakers

Parts of a PC

 System Unit – Thùng máy chứa các thiết bị: p
rocessor, main memory, và secondary stor

age

 Các thiết bị Input/Ouput – gắn vào system uni
t thông qua device controller.

 "input“ và "output" mô tả luồng dữ liệu vào hoặc
ra system unit.

Viết tắt “I/O”

Computer Systems

System Unit Output device
Output device

Output device

Input device
Input device

The Processor

 Processor là "brain – bộ não " của một hệ thống máy tính
 “Main processor” được gọi là Central Processing Unit

(CPU).
 Một máy tính sẽ có một kiểu Processor riêng biệt, chẳng hạn

như Pentium hay SPARC
 Co-processors: Hỗ trợ CPU với một vài chức năng xử lý, ví

dụ:
 Math co-processors: Xử lý các nhiệm vụ xử lý toán học
 Graphics coprocessors: tăng tốc khả năng hiển thị đồ họa

lên màn hình

Component Interaction

CPU điều khiển tất cả các tài nguyên bên trong hệ thống
để hoàn một nhiệm vụ

The CPU

CPU là một chip bán dẫn (silicon chip) mà
bao gồm hàng triệu các thành phần điện tử:

CPU có ba phần chính:
 Control Unit
 Arithmetic Logic Unit (ALU)
 Registers

Central Processing Unit (CPU)

Arithmetic / Logic Unit Thực hiện tính tốn và
Control Unit các quyết định
Registers
Điều khiển các bước
xử lý

Vùng nhớ nhỏ, tốc độ
cao dành để lưu trữ
lệnh và dữ liệu

Registers – Các thanh ghi

 Registers: bộ nhớ thấp, tốc độ cao bên trong
CPU

 Các thanh ghi khác nhau thì lưu khác nhau:
 instructions and addresses of instructions
 data (operands – toán hạng)
 results of operations (kết quả của các phép toán)

Special Purpose Registers

Special Purpose Registers: chứa các
thông tin cụ thể mà CPU cần.
Instruction Register (IR): chứa lệnh thực

tế mà được thực thi bởi CPU tại thời điểm
hiện tại
The Program Counter (PC): chứa địa chỉ
của lệnh kế tiếp mà CPU sẽ thực thi

General Purpose Registers

 General Purpose có chức năng:
 Lưu các tốn hạng cho các phép toán số học
và logic

 Lưu kết quả của các phép toán

Computer Systems

Không phải tất cả các CPU đều bằng nhau
Các máy đời mới sử dụng các chip đặc biệt được thiết kế

để tăng tốc xử lý dữ liệu
 CISC ‑ Complex instruction set computer

Tập lệnh lớn, nhiều định dạng
 RISC ‑ Reduced instruction set computer

Tập lệnh đơn giản, ít biến

 MPP ‑ Massive parallel processing

Nhiều CPU làm việc song song

Memory

Computer Memory - millions/billio
ns of on/off charges

Các đơn vị:

 Bits 0 or 1

 BytesNhóm mỗi 8 bits Byte là đ
ơn vị lưu trữ nhỏ nhất

 Words nhóm của các bits/bytes(8, 16, 32, 64-bi
ts)

Memory

 Kilobyte (KB) = 1024 bytes (210 bytes)

 Megabyte (MB) = 1024 x 1024 bytes or one mi
llion bytes (220 bytes)

 Gigabyte (GB) = 1024 x 1024 x 1024 bytes or on

e trillion bytes (230 bytes)

 Terabyte (TB) = 1024 x 1024 x 1024 x 1024 bytes
one quadrillion bytes (240 bytes)

Main Memory

 Kích thước của mỗi word mỗi máy tính là khác nh
au

Word sizes vary from computer to computer.
Word size is an even multiple of a bytes.

 Mỗi word trong máy tính có thể lưu một trong hai
giá trị

Dữ liệu hoặc

Lệnh

Main Memory

Each memory cell 5248 10011010 Each memory cell stores a
has a numeric 5249 set number of bits (some
address, which 5250 computers use 8 bits/one
uniquely identifies 5251 byte, others use words)
its location 5252
5253 A word is stored in
5254 consecutive
5255 memory bytes.
5256

CPU and Memory

 Mỗi CPU có thể tương tác mới main memory theo hai các
h:
 write một byte/word từ một vị trí bộ nhớ cho trước

 Các bits trong bộ nhớ sẽ được xóa (destroy)
 Các bit mới sẽ được lưu

 read một byte/word từ một vị trí bộ nhớ cho trước

 CPU sao chép các bits mà được lưu tại vị trí đó và lưu chúng
vào một CPU

 Nội dung của bộ nhớ này sẽ không thay đổi

Main Memory Characteristics

 Được đặt rất gần gần CPU
 Các nội dung được thay đổi dễ dàng và nhan

h chóng
 Lưu các chương trình và dữ liệu mà Process

or xử lý chúng
 Tương tác với processor hàng triệu lần / giây
 Dữ liệu không tồn tại lâu dài

Secondary Storage Characteristics

 Kết nối với main memory thông qua bus và một th
iết bị điều khiển

 Nội dung được thay đổi dễ dàng, nhưng việc truy
xuất là rất thấp so với main memory

 Tương tác ít với CPU
 Sử dụng cho việc lưu trữ chương trình và dữ liệu

dài hạn (long-term storage)
 Lớn hơn bộ nhớ chính (GBs vs. MBs).