KTMT lecture

TRƯỜNG CAO ĐẲNG VIỄN ĐÔNG
Communications and Computer Networks

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
GV: Th.S Nguyễn Đặng Thế Vinh
Email:
Tp.HCM, tháng 09 năm 2018


Tổng quan về kiến trúc máy tính
2

1. Lịch sử phát triển của máy tính: 4 thế hệ
▪ Thế hệ thứ nhất: (1946-1957) Máy có khối
lượng rất lớn, chậm và tiêu thụ điện năng lớn.
(ENIAC 30 tấn, dài 20m, cao 2.8m, 18.000 đèn
điện tử, 1.500 công tắc tự động, tiêu thụ 140KW

giờ).


Tổng quan về kiến trúc máy tính
3


Tổng quan về kiến trúc máy tính
4


Tổng quan về kiến trúc máy tính
5

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And
Computer)


Tổng quan về kiến trúc máy tính
6

▪ Thế hệ thứ hai: (1958-1964) Máy tính đầu tiên thế
hệ này có tên là TX-0. Máy tính thương mại dùng
transitor xuất hiện trên thị trường, kích thước
giảm, ít tốn năng lượng hơn. Ngôn ngữ
FORTRAN-1950, COBOL-1959, ALGOL-1960 và

HĐH kiểu tuần tự.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
7


Tổng quan về kiến trúc máy tính
8

▪ Thế hệ thứ ba: (1965-1971) Xuất hiện mạch kết
(mạch tích hợp-IC: Integrated Circuit). Máy tính

được xây dựng trên các vi mạch cỡ nhỏ (SSISmall Scale Integration) và cỡ vừa (MSI-Medium
Scale Integration), điển hình là thế hệ máy
System/360 của IBM.

Tổng quan về kiến trúc máy tính
9

Thế hệ máy tính này có những bước đột phá mới
như sau:
o Tính tương thích cao: Các máy tính cùng một họ
chạy các chương trình của nhau.
o Đặc tính đa chương trình: Tại một thời điểm có
thể có vài chương trình được cho chạy, trong khi
các chương trình khác chờ hoàn thành các thao
tác vào/ra.
o Không gian địa chỉ rất lớn.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
10

Bộ vi mạch Intel 80486 DX2 có kích thước
12×6.75 mm.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
11


Tổng quan về kiến trúc máy tính
12

DEC PDP-8


Tổng quan về kiến trúc máy tính
13

▪ Thế hệ thứ tư: (1972-…) Máy tính được xây
dựng trên các vi mạch cỡ lớn (LSI-Large Scale
Integration) và cực lớn (VLSI-Very Large Scale
Integration). Đây là thế hệ máy tính số ngày nay,
nhờ công nghệ bán dẫn phát triển vượt bậc, mà
người ta có thể chế tạo các mạch tổ hợp ở mức
độ cực lớn. Nhờ đó máy tính ngày càng nhỏ,
nhẹ, mạnh và giá thành rẻ hơn. Máy tính cá nhân
xuất hiện.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
14


Tổng quan về kiến trúc máy tính
15

▪ Thế hệ thứ tư: (1972-…)
o 1971: Intel cho ra đời chip 4004 đánh dấu sự
bắt đầu của công nghệ vi xử lí.
o 1972: Intel đưa ra bộ vi xử lý 8 bit 8008.
o Cuối những năm 70 bộ vi xử lý 16 bit đã trở nên
phổ biến.

o 1981: Bell Lab và Hewlett-Packard phát triển bộ
nhớ đơn 32 bit.
o 1985: Intel giới thiệu máy tính 80386 sử dụng
bộ nhớ 32 bit.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
16


Tổng quan về kiến trúc máy tính
17

2. Phân loại máy tính (Dựa vào kích thước, hiệu
suất và lĩnh vực)
▪ Microcomputer: Còn gọi là PC (personal
computer), là những máy tính nhỏ, có 1 chip vi xử
lý và một số thiết bị ngoại vi.
▪ Minicomputer (máy tính mini): Thực hiện được
các ứng dụng máy tính cỡ lớn. Có khả năng hỗ
trợ hàng chục đến trăm người làm việc. Sử dụng
trong điều khiển hàng không, tự động hoá sản
xuất.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
18

▪ Mainframe (máy tính cỡ lớn): có khả năng hỗ trợ
cho hàng trăm đến hàng ngàn người sử dụng.

Sử dụng trong các công việc sắp xếp theo lô lớn
(Large-Batch-Job) hoặc xử lý các giao dịch (ngân
hàng) (Transaction Processing).
▪ Supercomputer (siêu máy tính): được thiết kế
đặc biệt để đạt tốc độ thực hiện các phép tính
dấu phẩy động cao nhất có thể được.


Tổng quan về kiến trúc máy tính
19

2. Phân loại máy tính (Dựa vào kiến trúc của máy
tính)
▪ Kiến trúc SISD (Single Instruction- Single Data,
đơn dòng lệnh - đơn dòng dữ liệu)
Các tín hiệu điều khiển
Khối điều khiển
lệnh

Khối chấp hành

dữ liệu
Hệ thống nhớ


Tổng quan về kiến trúc máy tính
20

▪ Kiến trúc CIMD (Single Instruction - Multiple Data,
đơn dòng lệnh- đa dữ liệu)

Các tín hiệu điều khiển
Khối
điều khiển
lệnh

Khối chấp
hành 1

Khối chấp Khối chấp
hành 2
hành n
dữ liệu

Hệ thống nhớ


Tổng quan về kiến trúc máy tính
21

▪ Kiến trúc MIMD (Multiple Instruction - Multiple
Data, đa dòng lệnh- đa dữ liệu)
Các tín hiệu điều khiển
Khối
điều khiển 1
lệnh

Khối chấp
Khối điều
hành 1
khiển n

lệnh
dữ liệu

Hệ thống nhớ

Khối chấp
hành n
dữ liệu


Tổng quan về kiến trúc máy tính
22

3. Khái niệm về kiến trúc máy tính
▪ Kiến
trúc
máy
tính
(Computer
architecture) là một khái niệm trừu tượng
của một hệ thống tính toán dưới quan
điểm của người lập trình hoặc người viết
chương trình dịch.
▪ Nói cách khác, kiến trúc máy tính được
xem xét theo khía cạnh người lập trình
có thể can thiệp thông qua các lệnh vào
các thanh ghi, ô nhớ các ngắt ...


Tổng quan về kiến trúc máy tính

23

3. Khái niệm về kiến trúc máy tính
▪ Kiến trúc máy tính bao gồm 3 phần:
o Kiến trúc phần mềm (tập lệnh (mã
máy), dạng các lệnh và các kiểu định
vị).
o Tổ chức của máy tính (cấu trúc bên
trong của bộ xử lý, cấu trúc bus, bộ
nhớ…)
o Lắp đặt phần cứng (linh kiện điện tử).


Các hệ đếm và biểu diễn thông tin
24

1. Giới thiệu: Hệ đếm được hiểu như tập
các kí hiệu và quy tắc sử dụng tập kí hiệu
đó để biểu diễn và xác định giá trị các số.
2. Hệ đếm La mã
Sử dụng các kí hiệu I, V, X, L, C, D, M. Mỗi
kí hiệu biểu thị một giá trị: I = 1; V = 5; X =
10 L = 50; C = 100; D = 500; M = 1000.


Các hệ đếm và biểu diễn thông tin
25

Một số quy tắc tính trong hệ đếm La mã:
▪ Nếu các kí hiệu được xếp từ trái qua

phải (chiều giảm giá trị) sẽ được tính
bằng tổng giá trị các kí hiệu đó.
Ví dụ: MLVI → 1000+50+5+1 = 1056.
▪ Nếu biểu diễn số tính từ trái qua phải, có
một cặp hai kí hiệu mà kí hiệu đứng
trước có giá trị nhỏ hơn thì giá trị của
cặp đó tính bằng hiệu hai giá trị.