Bài giảng Kiến trúc máy tính Chương 1

GiỚI THIỆU CHUNG
VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH


Mục tiêu môn học
 Kiến thức bản chất về kiến trúc máy tính
 Nguyên lý hoạt động
 Các thành phần và tổ chức hệ thống máy tính.

2 / 50

HV KTMM


Tóm tắt nội dung môn học
Tìm hiểu các kiến thức cơ sở, nền tảng về kiến trúc, nguyên
lý và cách tổ chức các thành phần trong hệ thống máy
tính.
 Chương 1. Tổng quan về kiến trúc máy tính
 Chương 2. Biểu diễn thông tin trong máy tính
 Chương 3. Mạch Logic số
 Chương 4. Bộ xử lý
 Chương 5. Kiến trúc tập lệnh
 Chương 6. Bộ nhớ và thiết bị lưu trữ
 Chương 7. Hệ thống vào/ra
3 / 50

HV KTMM


Kiến thức cơ sở cho môn học

• Tin học đại cương

4 / 50

HV KTMM


Tài liệu tham khảo
Kiến trúc máy tính - Nguyễn Đình Việt
Giáo trình kiến trúc máy tính – Nguyễn Ngọc Diệp, Đoàn
Ngọc Uyên
Essentials of computer architecture-Douglas Comer

5 / 50

HV KTMM


Đánh giá kết quả
 Điều kiện
 Dự lớp số tiết tối thiểu: >40 tiết (tc 45 tiết)
 Bài tập và thực hành: làm bài tập và hoàn thành các bài thực

hành
 Kiểm tra giữa học phần:>=5
 Hình thức thi kết thúc học phần: viết (hoặc trắc nghiệm)

6 / 50

HV KTMM

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU


NỘI DUNG
I.
II.
III.

8 / 50

Định nghĩa kiến trúc máy tính
Sự tiến hóa của máy tính
Kiến trúc máy tính Von Neumann

HV KTMM


Câu hỏi
Phân biệt “Kiến trúc máy tính”
và
“Cấu trúc máy tính”
?????????

9 / 50

HV KTMM

Cấu trúc máy tính
Cấu trúc máy tính (Computer Structure): là những
thành phần của máy tính và những liên kết giữa các
thành phần.
+Bộ xử lý: điều khiển và xử lý số liệu.
+Bộ nhớ: chứa chương trình và dữ liệu.
+Hệ thống vào ra: trao đổi thông tin giữa máy
tính với bên ngoài.
+Liên kết giữa các hệ thống : liên kết các thành
phần
của máy tính lại với nhau.
10 / 50

HV KTMM


Kiến trúc máy tính
Là thiết kế khái niệm và cấu trúc hoạt động
căn bản của một hệ thống máy tính. Nó là
một bản thiết kế (blueprint) mô tả có tính
chất chức năng về các yêu cầu (đặc biệt là
tốc độ và các kết nối tương hỗ) và những
sự thi hành thiết kế cho những bộ phận
khác nhau của một máy tính - tập trung
chủ yếu vào việc CPU hoạt động nội tại
như thế nào và truy cập các địa chỉ trong
bộ nhớ bằng cách nào.
11 / 50

HV KTMM


I. Định nghĩa kiến trúc máy tính

Kiến trúc máy tính (KTMT) là 1 chi tiết về đặc điểm kỹ
thuật như thế nào để 1 tập các tiêu chuẩn phần mềm
và công nghệ phần cứng tương tác để tạo thành 1 hệ
thống máy tính hay nền tảng.
Hay, KTMT đề cập đến cách 1 hệ thống máy tính được
thiết kế và những công nghệ gì tương thích với nhau.
=>
Việc nghiên cứu cách thiết kế các phần của hệ thống
máy tính mà người lập trình có thể nhận thấy được gọi
là kiến trúc máy tính (Computer architecture).
12 / 50

HV KTMM


II. Sự tiến hóa của máy tính
 Thế hệ thứ nhất: Máy tính dùng đèn điện tử (1946-

1957)
 Thế hệ thứ hai: Máy tính dùng transitor (1958-1964)
 Thế hệ thứ ba: Máy tính dùng vi mạch (1965-1971)
 Thế hệ thứ tư: Máy tính dùng vi mạch mật độ
cao(1972- -sau)
 Thế hệ thứ 5: Thế hệ các máy tính xử lý song song

(????-????)

13 / 50

HV KTMM


Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn điện tử

14 / 50

-Về kỹ thuật: linh kiện dùng đèn điện tử, độ tin cậy
thấp, tổn hao năng lượng. Tốc độ tính toán vài
nghìn-vài trăm phép tính/giây.
-Về phần mềm: chủ yếu dùng ngôn ngữ máy để lập
trình
-Về
ứng dụng: mục đích NCKH.
HV
KTMM


Đèn chân không

15 / 50

HV KTMM


Hệ thống máy ENIAC

ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây.
16 / 50

HV KTMM


Máy tính von Neumann
 Ðó là máy tính IAS:Princeton Institute for Advanced

Studies
 Được bắt đầu từ năm 1947, hoàn thành 1952
 Do John von Neumann thiết kế
 Được xây dựng theo ý tưởng “chương trình được lưu
trữ ” (stored-program concept) của von
Neumann/Turing (1945)

17 / 50

HV KTMM


Máy tính von Neumann

18 / 50

HV KTMM


Von Neumann với máy tính IAS

19 / 50

HV KTMM


Đặc điểm chính của máy tính IAS
 Bao gồm các thành phần: đơn vị điều








khiển, đơn vị số học và Logic (ALU),
bộ nhớ chính và các thiết bị vào ra
bộ nhớ chính chứa chương trình của
dữ liệu
Bộ nhớ chính được đánh địa chỉ theo
ngăn nhớ và không phụ thuộc vào nội
dung
ALU thực hiện các phép toán với số
nhị phân
Đơn vị điều khiển nhận lệnh từ bộ
nhớ, giải mã lệnh, thực hiện lệnh một
cách tuần tự
Đơn vị điều khiển điều khiển các hoạt
động của các thiết bị vào ra

Cấu trúc máy tính
von Neumann
HV KTMM

20 / 50


MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ HAI (1958 – 1964)
Máy tính dùng transistor

- Về kỹ thuật: linh kiện bán dẫn chủ yếu là transitor. Bộ

nhớ có dung lượng khá lớn.
- Về phần mềm: đã bắt đầu sử dụng 1 số ngôn ngữ lập
trình bậc cao: Fortran, Algol, Cobol,..
- Về ứng dụng: tham gia giải các bài toán kinh tế xã hội.

21 / 50

HV KTMM


Các máy tính dùng Transitor

22 / 50

HV KTMM

Các máy tính dùng Transitor

DEC
PDP-1
(1960)

23 / 50

HV KTMM


Các máy tính dùng Transitor

IBM
360
Family

24 / 50

HV KTMM


IBM
701

25 / 50

HV KTMM