THDC - Bai I.03 ppsx

1
1
TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG
PHẦN 1: TIN HỌC CĂN BẢN
PHẦN 1: TIN HỌC CĂN BẢN
Chương 03: Hệ thống máy tính
Chương 03: Hệ thống máy tính
KHOA
KHOA
C¤NG NGHÖ
C¤NG NGHÖ
TH¤NG TIN
TH¤NG TIN
FACULTY OF
FACULTY OF
INFORMATION TECHNOLOGY
INFORMATION TECHNOLOGY
2
2


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Chương 03: Hệ thống máy tính
Chương 03: Hệ thống máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính

3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính
3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính


3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU
3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU

3.1.3. Bộ nhớ
3.1.3. Bộ nhớ

3.1.4. Hệ thống vào-ra
3.1.4. Hệ thống vào-ra

3.1.5. Liên kết hệ thống (buses)
3.1.5. Liên kết hệ thống (buses)
3.2. Phần mềm máy tính
3.2. Phần mềm máy tính

3.2.1. Dữ liệu và giải thuật
3.2.1. Dữ liệu và giải thuật

3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình
3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình

3.2.3. Phần mềm máy tính
3.2.3. Phần mềm máy tính
3
3


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Chương 03: Hệ thống máy tính

Chương 03: Hệ thống máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính

3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính
3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính

3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU
3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU

3.1.3. Bộ nhớ
3.1.3. Bộ nhớ

3.1.4. Hệ thống vào-ra
3.1.4. Hệ thống vào-ra

3.1.5. Liên kết hệ thống
3.1.5. Liên kết hệ thống
3.2. Phần mềm máy tính
3.2. Phần mềm máy tính

3.2.1. Dữ liệu và giải thuật
3.2.1. Dữ liệu và giải thuật

3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình
3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình

3.2.3. Phần mềm máy tính
3.2.3. Phần mềm máy tính
4

4


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
a. Chức năng của hệ thống máy tính
a. Chức năng của hệ thống máy tính
Xử lý dữ liệu
Xử lý dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu
Trao đổi dữ liệu
Trao đổi dữ liệu
Điều khiển
Điều khiển
5
5


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
a. Chức năng của hệ thống máy tính
a. Chức năng của hệ thống máy tính
Xử lý dữ liệu
Xử lý dữ liệu
:
:

Chức năng quan trọng nhất
Chức năng quan trọng nhất


Dữ liệu có thể có rất nhiều dạng khác nhau
Dữ liệu có thể có rất nhiều dạng khác nhau
và có yêu cầu xử lý khác nhau.
và có yêu cầu xử lý khác nhau.
Lưu trữ dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu
:
:

Dữ liệu đưa vào máy tính được xử lý ngay
Dữ liệu đưa vào máy tính được xử lý ngay
hoặc có thể được lưu trong bộ nhớ.
hoặc có thể được lưu trong bộ nhớ.

Khi cần chúng sẽ được lấy ra xử lý.
Khi cần chúng sẽ được lấy ra xử lý.
6
6


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
a. Chức năng của hệ thống máy tính (tiếp)
a. Chức năng của hệ thống máy tính (tiếp)
Trao đổi dữ liệu
Trao đổi dữ liệu
:
:


Trao đổi dữ liệu giữa các thành phần bên trong và
Trao đổi dữ liệu giữa các thành phần bên trong và
bên ngoài thông qua thiết bị ngoại vi
bên ngoài thông qua thiết bị ngoại vi


Quá trình
Quá trình
vào ra (input-output)
vào ra (input-output)

Các thiết bị vào-ra được coi là nguồn cung cấp dữ
Các thiết bị vào-ra được coi là nguồn cung cấp dữ
liệu hoặc nơi tiếp nhận dữ liệu.
liệu hoặc nơi tiếp nhận dữ liệu.

Khi dữ liệu được vận chuyển trên khoảng cách xa
Khi dữ liệu được vận chuyển trên khoảng cách xa
với các thiết bị hoặc máy tính gọi là
với các thiết bị hoặc máy tính gọi là
truyền dữ liệu
truyền dữ liệu


(data communication).
(data communication).
Điều khiển
Điều khiển
:
:


Máy tính cần phải điều khiển ba chức năng trên.
Máy tính cần phải điều khiển ba chức năng trên.
7
7


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
b. Cấu trúc của hệ thống máy tính
b. Cấu trúc của hệ thống máy tính
8
8


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Các thành phần cơ bản của máy tính
Các thành phần cơ bản của máy tính
Bộ xử lý trung tâm – CPU (Central Processing Unit)
Bộ xử lý trung tâm – CPU (Central Processing Unit)

Điều khiển các hoạt động của máy tính và thực hiện xử
Điều khiển các hoạt động của máy tính và thực hiện xử
lý dữ liệu.
lý dữ liệu.
Bộ nhớ chính (Main Memory)
Bộ nhớ chính (Main Memory)

Lưu trữ chương trình và dữ liệu.

Lưu trữ chương trình và dữ liệu.
Hệ thống vào ra (Input-Output System):
Hệ thống vào ra (Input-Output System):

Trao đổi thông tin giữa thế giới bên ngoài với máy tính.
Trao đổi thông tin giữa thế giới bên ngoài với máy tính.
Liên kết hệ thống (System Interconnection):
Liên kết hệ thống (System Interconnection):

Kết nối và vận chuyển thông tin giữa CPU, bộ nhớ chính
Kết nối và vận chuyển thông tin giữa CPU, bộ nhớ chính
và hệ thống vào ra của máy tính với nhau.
và hệ thống vào ra của máy tính với nhau.

Việc kết nối và vận chuyển này được thực hiện bằng
Việc kết nối và vận chuyển này được thực hiện bằng
một tập các đường kết nối gọi là
một tập các đường kết nối gọi là
bus
bus
9
9


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
c. Hoạt động của máy tính
c. Hoạt động của máy tính
Hoạt động cơ bản của máy tính là
Hoạt động cơ bản của máy tính là

thực hiện chương trình.
thực hiện chương trình.
Chương trình gồm một tập các lệnh
Chương trình gồm một tập các lệnh
được lưu trữ trong bộ nhớ
được lưu trữ trong bộ nhớ
10
10


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Chương 03: Hệ thống máy tính
Chương 03: Hệ thống máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính

3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính
3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính

3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU
3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU

3.1.3. Bộ nhớ
3.1.3. Bộ nhớ

3.1.4. Hệ thống vào-ra
3.1.4. Hệ thống vào-ra

3.1.5. Liên kết hệ thống

3.1.5. Liên kết hệ thống
3.2. Phần mềm máy tính
3.2. Phần mềm máy tính

3.2.1. Dữ liệu và giải thuật
3.2.1. Dữ liệu và giải thuật

3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình
3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình

3.2.3. Phần mềm máy tính
3.2.3. Phần mềm máy tính
11
11


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
a. Chức năng và hoạt động
a. Chức năng và hoạt động
Chức năng
Chức năng

Điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống máy tính
Điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống máy tính

Xử lý dữ liệu
Xử lý dữ liệu
Nguyên tắc hoạt động cơ bản: CPU hoạt động
Nguyên tắc hoạt động cơ bản: CPU hoạt động

theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính,
theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính,
bằng cách:
bằng cách:

Nhận lần lượt lệnh từ bộ nhớ chính
Nhận lần lượt lệnh từ bộ nhớ chính

Sau đó tiến hành giải mã lệnh và phát các tín hiệu
Sau đó tiến hành giải mã lệnh và phát các tín hiệu
điều khiển thực thi lệnh
điều khiển thực thi lệnh

Trong quá trình thực thi lệnh, CPU có thể trao đổi dữ
Trong quá trình thực thi lệnh, CPU có thể trao đổi dữ
liệu với bộ nhớ chính hay hệ thống vào-ra.
liệu với bộ nhớ chính hay hệ thống vào-ra.
12
12


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
b. Cấu trúc cơ bản của CPU
b. Cấu trúc cơ bản của CPU
Bus bên trong
Bus bên ngoài
Control Unit (CU)
Control Unit (CU)
Điều khiển hoạt động của

Điều khiển hoạt động của
máy tính theo
máy tính theo
chương trình đã định sẵn
chương trình đã định sẵn
Arithmetic Logic Unit (ALU)
Arithmetic Logic Unit (ALU)
Thực hiện các phép toán số học
Thực hiện các phép toán số học
và các phép toán logic trên các
và các phép toán logic trên các
dữ liệu cụ thể
dữ liệu cụ thể
Register File (RF)
Register File (RF)
Lưu trữ các thông tin tạm thời
Lưu trữ các thông tin tạm thời
phục vụ cho hoạt động của CPU
phục vụ cho hoạt động của CPU
Internal bus
Kết nối các thành phần
bên trong CPU với nhau
Bus Interface Unit
Kết nối và trao đổi thông tin
Kết nối và trao đổi thông tin
giữa các bus bên trong với
giữa các bus bên trong với
các bus bên ngoài với nhau
các bus bên ngoài với nhau
14

14


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Bộ vi xử lý (Microprocessor)
Bộ vi xử lý (Microprocessor)


Bộ vi xử lý
Bộ vi xử lý

Là CPU được chế tạo trên một vi mạch.
Là CPU được chế tạo trên một vi mạch.

Có thể gọi CPU là bộ vi xử lý. Tuy nhiên, các bộ vi xử
Có thể gọi CPU là bộ vi xử lý. Tuy nhiên, các bộ vi xử
lý hiện nay có cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với một
lý hiện nay có cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với một
CPU cơ bản.
CPU cơ bản.
Độ dài thanh ghi của CPU quy định đó là bộ vi
Độ dài thanh ghi của CPU quy định đó là bộ vi
xử lý bao nhiêu bit.
xử lý bao nhiêu bit.

Ví dụ: Một số bộ vi xử lý của hãng Intel:
Ví dụ: Một số bộ vi xử lý của hãng Intel:
Các bộ VXL 4 bit: 4004, 4040
Các bộ VXL 4 bit: 4004, 4040

Các bộ VXL 8 bit: 8008, 8080, 8085
Các bộ VXL 8 bit: 8008, 8080, 8085
Các bộ VXL 16 bit: 8086, 8088, 80186, 80188, 80288
Các bộ VXL 16 bit: 8086, 8088, 80186, 80188, 80288
Các bộ VXL 32 bit: họ 80386, 80486, các họ Pentium I, II, III và IV
Các bộ VXL 32 bit: họ 80386, 80486, các họ Pentium I, II, III và IV
Các bộ VXL 64 bit: Itanium, Itanium 2, Pentium D, Xeon, Intel Core 2
Các bộ VXL 64 bit: Itanium, Itanium 2, Pentium D, Xeon, Intel Core 2
15
15


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Intel 4004 - Bộ vi xử lý 4 bit
Intel 4004 - Bộ vi xử lý 4 bit
16
16


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
INTEL 8008
INTEL 8008
Intel 8008 - Bộ vi xử lý 8 bit
Intel 8008 - Bộ vi xử lý 8 bit
17
17



Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
INTEL 8080
INTEL 8080
Intel 8080 - Bộ vi xử lý 8 bit
Intel 8080 - Bộ vi xử lý 8 bit
18
18


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Intel 80286 - Bộ vi xử lý 16 bit
Intel 80286 - Bộ vi xử lý 16 bit
19
19


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Intel 80386 - Bộ vi xử lý 16 bit
Intel 80386 - Bộ vi xử lý 16 bit
20
20


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Intel 80486 - Bộ vi xử lý 32 bit
Intel 80486 - Bộ vi xử lý 32 bit

21
21


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Pentium – 32 bit
Pentium – 32 bit
22
22


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
More
More
Pentium
Pentium
Pro
III
IV
23
23


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Itanium
Itanium
64-bit Intel

64-bit Intel
Microprocessor
Microprocessor


Itanium - Bộ vi xử lý 64 bit
Itanium - Bộ vi xử lý 64 bit
26
26


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Chương 03: Hệ thống máy tính
Chương 03: Hệ thống máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính
3.1. Tổ chức bên trong máy tính

3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính
3.1.1. Mô hình cơ bản của máy tính

3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU
3.1.2. Bộ xử lý trung tâm – CPU

3.1.3. Bộ nhớ
3.1.3. Bộ nhớ

3.1.4. Hệ thống vào-ra
3.1.4. Hệ thống vào-ra


3.1.5. Liên kết hệ thống (buses)
3.1.5. Liên kết hệ thống (buses)
3.2. Phần mềm máy tính
3.2. Phần mềm máy tính

3.2.1. Dữ liệu và giải thuật
3.2.1. Dữ liệu và giải thuật

3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình
3.2.2. Chương trình và ngôn ngữ lập trình

3.2.3. Phần mềm máy tính
3.2.3. Phần mềm máy tính
27
27


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
3.1.3. Bộ nhớ máy tính
3.1.3. Bộ nhớ máy tính
Chức năng: Lưu trữ chương trình và dữ liệu
Chức năng: Lưu trữ chương trình và dữ liệu
Các thao tác cơ bản với bộ nhớ:
Các thao tác cơ bản với bộ nhớ:

Thao tác đọc (read)
Thao tác đọc (read)

Thao tác ghi (write)

Thao tác ghi (write)
Các thành phần chính
Các thành phần chính

Bộ nhớ trong (Internal Memory)
Bộ nhớ trong (Internal Memory)

Bộ nhớ ngoài (External Memory)
Bộ nhớ ngoài (External Memory)
28
28


Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Nguyễn Thị Thu Trang, SE-FIT-HUT
Các thành phần bộ nhớ máy tính
Các thành phần bộ nhớ máy tính