Tin học đại cương: Tổ chức hệ thống máy tính doc

Tổ chức hệ thống
máy tính
Tin học đại cương 2
PTIT, 2011
Nội dung

Tổ chức luận lý

Tổ chức vật lý

Một số thành phần cơ bản của máy tính

Quá trình khởi động máy tính
Tin học đại cương 3
PTIT, 2011
Tổ chức luận lý
CPUMemory
Input
Output
Gồm 3 thành phần:
-Bộ xử lý trung tâm (CPU)
-Bộ nhớ (Memory)
-Thiết bị xuất nhập (I/O devices)
Chứa dữ liệu
và chương
trình
Xử lý
Giao tiếp với
người dùng
Tin học đại cương 4
PTIT, 2011

Bộ xử lý trung tâm
Control
Unit (CU)
Arithmetic-
Logic Unit
(ALU)
Registers
-Control Unit (đơn vị
điều khiển): điều khiển
họat động của CPU.
-Arithmetic-Logic Unit
(đơn vị xử lý số học và
luận lý): thực hiện các
phép tóan số học và
luận lý.
-Registers (tập thanh
ghi): chứ dữ liệu tạm
cho các thao tác xử lý
của CPU
CPU là thành phần quan trọng
nhất quyết định năng lực xử lý
của một hệ thống máy tính
Tin học đại cương 5
PTIT, 2011
Chu kỳ máy
Lấy lệnh
Giải mã
lệnh
Thực thi
Lưu

kết quả
Chu kỳ xử lý (chu kỳ lệnh): trình tự xử lý lệnh của CPU.
Một chu kỳ máy gồm nhiều chu kỳ xung (clock cycle)
Tin học đại cương 6
PTIT, 2011
Kỹ thuật đường ống (pipelining)
Chu kỳ máy (không pipelining)
Chu kỳ máy (có pipelining)
Lệnh 1
Lệnh 2
Lệnh 3
Lệnh 4

CPU bắt đầu thực thi lệnh thứ hai khi chưa
kết thúc lệnh thứ nhất
Tin học đại cương 7
PTIT, 2011
Bộ nhớ

Bộ nhớ trong (internal memory)

Bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory_ROM)

Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (Random Access
Memory_RAM)

Bộ nhớ ngòai (external memory)

Đĩa cứng (hard disk)


Đĩa quang (optical disk)

Đĩa flash
Tin học đại cương 8
PTIT, 2011
Thiết bị xuất nhập

Thiết bị nhập (Input devices): Đưa dữ liệu
vào máy tính.

Bàn phím

Chuột

…

Thiết bị xuất: Hiển thị kết quả xử lý ra
ngòai.

Màn hình

Máy in

…
Tin học đại cương 9
PTIT, 2011
printer
scanner
speaker
PC camera

microphone
digital camera
system unit
keyboard
modem
monitor
mouse
speaker
Tổ chức vật lý của máy tính
Tin học đại cương 10
PTIT, 2011
Khối hệ thống (System Unit)
-Thường được gọi là CPU
-Gồm vỏ máy (case) và phần lớn các thành phần
quan trọng của máy tính:

Bảng mạch chính (main board)

Bộ xử lý (Processor)

Bộ nhớ (RAM)

Đĩa cứng (HDD)

Ổ đĩa quang (CD, DVD)

Nguồn điện (power supply)

Hệ thống cáp nối (cable)


Hệ thống giải nhiệt (fan)

…
Tin học đại cương 11
PTIT, 2011
Main board
CPU Socket
PCI slot
HDD connector Chipset
Memory slot
Tin học đại cương 12
PTIT, 2011
Main board
Main board là bảng mạch kết nối các thành
phần của máy tính. Trên main board có:

Chipset: hệ thống các vi mạch xử lý phụ trợ

ROM BIOS: Bộ nhớ chứa cấu hình máy.

Socket/slot: đế gắn processor, RAM, card mở
rộng,…

Connector: đầu nối để cắm cáp đến các thiết
bị (HDD, Floppy, front panel, …)
Tin học đại cương 13
PTIT, 2011
Bộ xử lý (processor)
Hãng sản xuất: Intel, AMD, Motorola, …
Chủng lọai : Pentium, Celeron, Duo Core, …

Tốc độ làm việc: 2.4Ghz, 3.0 Ghz, …
Socket: Socket 478, Socket 775, …
Dung lượng cache: 512KB, 1MB, 2MB, …
Tốc độ bus: 533Mhz, 800Mhz, 1333Mhz, …
Hệ số nhân CPU (multiplier): CPU luôn có tốc độ họat động cao
hơn các thành phần khác, nên tốc độ CPU bằng n lần tốc độ
bus, khi đó n là hệ số nhân CPU.
Tin học đại cương 14
PTIT, 2011
Một số lọai bộ xử lý Intel
Lọai CPU Năm Bus Clock Cache Socket
Pentium 1990 50-66 Mhz 60-200 Mhz 16K L1 Socket 5
Pentium Pro 1995 60-66 Mhz 166-200 Mhz 16KB, 256KB Socket 8
Pentium II 1997 66-100 Mhz 233-450 Mhz 32KB, 512KB Slot 1
Pentium III 1999 100-133 Mhz 450-1.260 Mhz 32KB, 512KB Socket 370
Pentium IV 2000 400 Mhz 1.3-2.0 Ghz 128KB, 256MBSocket 478
Pentium IV 2004 533 Mhz 2.26-3.06 Ghz 128KB, 512MBSocket 775
Pentium D 2005 166-200 Mhz 2.6-3.6 Ghz 256KB, 2MB Socket 775
Duo Core 2006 133-166 Mhz 1.06-2.33 Ghz 32KB, 2MB Socket 775
Core 2 Duo 2006 266 Mhz 1.8-3.2 Ghz 64KB, 2MB Socket 775
Tin học đại cương 15
PTIT, 2011
Bộ nhớ chính

RAM tĩnh (static RAM _SRAM)

RAM động (dynamic RAM_DRAM):

SDRAM (Synchronous DRAM)


SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM)

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

DDRII SDRAM (
Thông số RAM: chủng lọai RAM, dung lượng,
tốc độ bus.
Tin học đại cương 16
PTIT, 2011
SDR SDRAM

Single Data Rate SDRAM: mỗi chu kỳ đồng hồ truy xuất được 1 từ
dữ liệu (1 word).

Cấu trúc dạng thẻ DIMM (Dual Inline Memory Module) 168 chân.

Tốc độ bus: 66Mhz, 100Mhz, 133Mhz
Tin học đại cương 17
PTIT, 2011
DDR SDRAM

Double Data Rate SDRAM: mỗi chu kỳ đồng hồ truy xuất được 2
từ dữ liệu.

Cấu trúc dạng thẻ DIMM 184 chân.

Tốc độ bus: 133Mhz, 166Mhz, 200Mhz
Tin học đại cương 18
PTIT, 2011
DDR2 SDRAM


Double Data Rate 2 SDRAM: truy xuất 4 từ dữ liệu trong
mỗi chu kỳ đồng hồ (tốc độ bus gấp đôi tốc độ chip nhớ)

Cấu trúc dạng thẻ DIMM 240 chân

Tốc độ bus: 200Mhz, 266Mhz, 333Mhz, 400Mhz
Tin học đại cương 19
PTIT, 2011
Bộ nhớ cache

Bộ nhớ có tốc độ truy xuất rất cao (SRAM)
nằm giữa CPU và bộ nhớ chính.

Một hệ thống có nhiều bộ nhớ cache:

Cache Level 1 (L1 cache): nằm trong CPU

Cache Level 2 (L2 cache): nằm trên
mainboard hoặc trên board của CPU

Cache Level 3 (L3 cache)
Tin học đại cương 20
PTIT, 2011
Hệ thống bus
Là kênh trao đổi dữ liệu giữa các thành phần trong
hệ thống máy tính
Tin học đại cương 21
PTIT, 2011
Bus hệ thống (system bus)

Thành phần chuyển dữ liệu giữa các bộ phận trong máy
tính (bộ xử lý, bộ nhớ, thiết bị ngọai vi)
Tin học đại cương 22
PTIT, 2011
Đĩa cứng (Hard Disk)
Thiết bị chứa dữ liệu chủ yếu trên máy tính.
Các thông số đĩa cứng:

Dung lượng đĩa: vài chục GB đến vài trăm GB.

Tốc độ quay: 5400, 7200 rpm

Tốc độ truy xuất dữ liệu: 33-300MB/s

Lọai giao tiếp: ATA/SATA/SCSI

Khả năng thay thế nóng (hot swap)
Tin học đại cương 23
PTIT, 2011
Đĩa cứng ATA
ATA (AT attachment), hay còn gọi đĩa IDE .
Chuẩn giao tiếp đĩa cứng dùng cáp song song (40 chân), tốc
độ chuyển dữ liệu thấp.
Cống ATA trên
mainboard
Cáp ATA
Tin học đại cương 24
PTIT, 2011
Đĩa cứng SATA
Serial ATA: chuẩn giao tiếp đĩa cứng dùng cáp nối tiếp,

tốc độ chuyển dữ liệu cao hơn ATA.
Cáp SATA Cổng nối SATA
trên main board
Tin học đại cương 25
PTIT, 2011
Ổ đĩa quang (optical drive)

Sử dụng chung giao tiếp với đĩa cứng.

Các lọai đĩa quang:

CD (Compact Disk): dung lượng 700MB

DVD (Digital Versatile Disk): dung lượng 4GB

Các lọai ổ đĩa quang:

CD-ROM, CD-RW

DVD-ROM, DVD-RW

Tốc độ truy xuất đĩa quang: 8x, 16x, 52x
với x tương đương 150MB/s