Bài giảng kiến trúc máy tính pptx

Bài giảng
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
TRƯỜNG CĐCĐ ĐỒNG THÁP
KHOA KT-CN

9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 2
Chương 1: Nhập môn kiến trúc máy tính
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 3
 Nội dung:
1.1 Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản
1.1.1 Nguyên tắc tổ chức
1.1.2 Ngôn ngữ máy và các cấp kiến trúc máy tính
1.2 Lịch sử phát triển và phân loại máy tính
1.2.1 Lịch sử phát triển
1.2.2 Phân loại máy tính
1.3 Các hệ thống số
1.3.1 Hệ thập phân
1.3.2 Hệ nhị phân
1.3.2 Hệ bát phân
1.3.3 Hệ thập lục phân
1.4 Số nguyên có dấu
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 4
1.1 Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản
1.1.1 Nguyên tắc tổ chức:
Một máy tính số được phát triển trên cơ sở của 2
phần: Phần cứng và phần mềm
- Phần cứng (Hardware)
- Phần mềm (Software)
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 5
Phần cứng (Hardware)
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 6

1.1 Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản
1.1.2 Ngôn ngữ máy và các cấp kiến trúc máy tính
Các ngôn ngữ bậc cao và
hướng đối tượng
Các ngôn ngữ bậc cao và
hướng đối tượng
Cấp hợp ngữ
Cấp hợp ngữ
Cấp máy hệ điều hành
Cấp máy hệ điều hành
Cấp lệnh máy (lệnh vĩ
mô)
Cấp lệnh máy (lệnh vĩ
mô)
Cấp vi lệnh (lệnh vi mô)
Cấp vi lệnh (lệnh vi mô)
Cấp logic số (Các mạch
điện tử số)
Cấp logic số (Các mạch
điện tử số)
5
4
3
2
1
0
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 7
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của máy
tính điện tử:
1.2.1 Các thế hệ máy tính:

Thế hệ thứ I
(1946 – 1957)
Thế hệ thứ II
(1958 – 1964)
Thế hệ thứ III
(1965 – 1971)
Thế hệ thứ IV
(1972 - … )
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 8
1.2.2 Lịch sử phát triển:
Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến
bộ của các công nghệ chế tạo các linh kiện cơ bản của
máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các ngoại vi,…
1.2 Lịch sử phát triển và ứng dụng của máy
tính điện tử:
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 9
1.2.2 Lịch sử phát triển:
1.2.2.1 Thế hệ đầu tiên (1946-1957):
- Công nghệ chế tạo:
+ Đèn điện tử
+ Rờ le
- Phần mềm:
+ Lập trình bằng tay
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 10
1.2.2 Lịch sử phát triển:
1.2.2.1 Thế hệ đầu tiên
(1946-1957):
Tiêu biểu: ENIAC
(Electronic Numerical
Integrator and Computer)

là máy tính điện tử số đầu
tiên do Giáo sư Mauchly
và người học trò Eckert tại
Đại học Pennsylvania thiết
kế vào năm 1943 và được
hoàn thành vào năm 1946
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 11
1.2.2.1 Thế hệ đầu tiên:
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 12
1.2.2.1 Thế hệ đầu tiên:
Giáo sư toán học John
Von Neumann đã đưa ra ý
tưởng thiết kế máy tính
IAS (Princeton Institute for
Advanced Studies
Máy tính Von Neumann.
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 13
- Sử dụng Transistor lưỡng
cực (BJT)
- Mạch in
- Bộ nhớ xuyến từ
- Ngôn ngữ lập trình đầu
tiên : FORTRAN (1956),
COBOL (1959), ALGOL (1960)
- Hệ điều hành kiểu tuần tự
(Batch Processing) được dùng
1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 14
1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 15

1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):
- Mạch in (PCB: Printed Circuit Board)
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 16
1.2.2.2 Thế hệ thứ 2 (1958-1964):
- Bộ nhớ xuyến từ:
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 17
- Mạch tích hợp (IC: Integrated Circuit)
- S/MSI : Small/Medium Scale Integration
- Mạch in nhiều lớp
- Bộ nhớ bán dẫn
- Máy tính đa chương trình
- Hệ điều hành chia thời gian được dùng.
1.2.2.3 Thế hệ thứ 3 (1965-1971):
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 18
1.2.2.3 Thế hệ thứ 3 (1965-1971):
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 19
 Công nghệ chế tạo:
- L/VLSI : Large/Very large Scale
Integration
- Bộ xử lí (Microprocessor)
PC (Personal Computer)
NC (Network Computer)
- Bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache
và bộ nhớ ảo
- Kỹ thuật ống dẫn (pipeline),
máy tính song song
 Phần mềm:
- Các giải thuật Song song,
- HĐH phân tán (Client-server)
1.2.2.4 Thế hệ thứ 4 (1972-nay):

9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 20
1.2.2.4 Thế hệ thứ 4 (1972-nay)
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 21
1.2.2.5 Khuynh hướng hiện đại:
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 22
1.2.3 Phân loại máy tính:
Đơn vị flop:
- gigaflop tỷ phép tính/giây
- teraflop nghìn tỷ phép tính/giây
- petaflop triệu tỷ phép tính/giây
- exaflop tỷ tỷ phép tính/giây
- zettaflop nghìn tỷ tỷ phép tính/giây
- yottaflop triệu tỷ tỷ phép tính/giây
- xeraflop tỷ tỷ tỷ phép tính/giây
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 23
1.2.3 Phân loại máy tính:
- Siêu máy tính (Super computer):
- Vượt trội trong khả năng và tốc độ
xử lý.
- Siêu máy tính hiện nay có tốc độ xử
lý hàng trăm teraflop (một teraflop
tương đương với hiệu suất một nghìn
tỷ phép tính/giây)
- Có thể hiểu siêu máy tính là hệ
thống những máy tính làm việc song
song.
- Giá vài triệu USD
- Dùng để tính toán khoa học
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 24
1.2.3 Phân loại máy tính:

- Siêu máy tính (Super computer):
- Siêu máy tính mới của IBM gồm 96
khối máy, mỗi khối có kích cỡ bằng
một chiếc tủ lạnh
- Tên là Sequoia, sẽ được đưa ra thị
trường vào năm 2011 và khách hàng
đầu tiên là Bộ Năng lượng Mỹ. Bộ này
sẽ sử dụng nó cho các nghiên cứu thử
nghiệm hạt nhân.
- Sequoia được thiết kế có tốc độ xử lý
20 triệu tỷ phép tính/1 giây, nhanh hơn
20 lần so với tốc độ của chiếc siêu máy
tính nhanh nhất thế giới hiện nay và
nhanh gấp 2 triệu lần một chiếc máy
tính thông thường.
9/7/2010 GV: Huỳnh Văn Khỏe 25
1.2.3 Phân loại máy tính:
- Siêu máy tính (Super computer):
- Nhỏ gọn như máy để bàn
- Siêu máy tính SC072 – tên
mã là Catapult
- Trang bị tới 72 chip vi xử lý,
48GB dung lượng bộ nhớ RAM,
3 cổng PCIExpress kết nối thiết
bị lưu trữ và có mức tiêu thụ
năng lượng trung bình vào
khoảng 200 watts.