kiến trúc máy tính trương văn cường lecture 01 chương ter 01 introduction sinhvienzone com

COMPUTER ARCHITECTURE

Chapter 1
Computer Abstractions
and Technology

CuuDuongThanCong.com

/>

Lecture goals
• Giới thiệu về lịch sử phát triển của máy tính
• Phân loại máy tính
• Bên dưới một chương trình ứng dụng
• Các thành phần của một máy tính

2

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

/>

Lecture Contents
1. Introduction

2. Below Your Program
3. Components of a Computer

3

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

/>

References
• Slide:
• Computer Organization and Design, 4th Edition,
Patterson & Hennessy, © 2008, MK
• Mary Jane Irwin, Penn State University

• Textbook: Chương 1 (1.1, 1.2, 1.3)
• Resources:
• />• />
4

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

/>

§1.1 Introduction

The Computer Revolution
• Sự tiến bộ trong công nghệ máy tính
• Định luật Moore

• Ứng dụng phổ biến
•
•

•
•

Lĩnh vực ô tô
Điện thoại di động
World Wide Web
Công cụ tìm kiếm

• Máy tính ngày càng phổ biến

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

Introduction

5
/>

The Computer evolution
• Transistor đầu tiên
được phát minh khi
nào?
•

Được phát minh năm 1947
bởi Bardeen và cộng sự tại
Bell Laboratories
•

Đặt nền tảng cho thế hệ

máy tính số bằng transitor

Introduction
CuuDuongThanCong.com

/>

The Computer evolution
Phiên bản đầu
tiên của
transitor

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

Introduction

7
/>

The Computer evolution
Mạch tích hợp (Integrated circuit –
IC) được phát minh khi nào?

Năm 1958, IC tạo ra bởi
Jack Kilby (Texas
Instruments)
Đặt nền tảng cho máy
tính với các mạch tích hợp
mật độ thấp (SSI)

Introduction
CuuDuongThanCong.com

/>

The Computer evolution

Năm 1972, sự ra đời của
mạch tích hợp mật độ
cao (LSI), mật độ rất cao
(VLSI)

Introduction
CuuDuongThanCong.com

/>

The five generations of
Computer
Thế hệ Năm
1
19461957
2
19581964

Công nghệ Hãng SX
Đèn điện IBM 701. UNIVAC
tử
Transistor Burroughs 6500, NCR, CDC 6600,
Honeywell

3

IC

DEC PDP-11, Data general ,Nova

LSI – VLSI

Apple II, IBM-PC, Appolo DN 300,
Sun 2
Sequent ? Thinking Machine Inc.?
Honda, Casio

4
5

19651971
19721980
1980-

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

ULSI

10

Introduction
/>

MOORE’s Law

/>Sep-16
CuuDuongThanCong.com

11

Introduction
/>

MOORE’s Law con’t
Intel 4004

2,300

1971 Intel

10,000 nm

12 mm²

Intel 8008

3,500

1972 Intel

10,000 nm

14 mm²

Intel 8080

4,500

1974 Intel

6,000 nm

20 mm²

IBM z13

3,990,000,000

2015

IBM

22 nm

678 mm²

IBM z13 Storage Controller

7,100,000,000

2015

IBM

22 nm

678 mm²

Quad-core + GPU GT2 Core i7 Skylake K

1,750,000,000

2015

Intel

14 nm

122 mm²

SPARC M7

10,000,000,000 2015

Oracle

20 nm

22-core Xeon Broadwell-E5

~7,200,000,000 2016

Intel

14 nm

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

456 mm²

12

Introduction
/>

Technology trend

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

13

Introduction
/>

Technology Trends
• Công nghệ điện tử tiếp tục
phát triển
• Tăng dung lượng và hiệu
suất
• Giảm giá thành

DRAM capacity

Year

Technology

1951

Vacuum tube

1965

Transistor

1975

Integrated circuit (IC)

1995

Very large scale IC (VLSI)

2005

Ultra large scale IC
Sep-16
CuuDuongThanCong.com

Relative performance/cost
1

35
900

2,400,000
6,200,000,000
Introduction

14
/>

The PowerPC 750
• Introduced in 1999
• 3.65M transistors
• 366 MHz clock rate
• 40 mm2 die size
• 250nm
(0.25micron)
technology

Introduction
CuuDuongThanCong.com

/>

Intel core i7
Technology: 14nm
# of Cores 4

# of Threads 8
Processor Base

2.8 GHz
Frequency
Max Turbo Frequency 3.6 GHz
Cache

8 MB
SmartCache

Bus Speed 8 GT/s DMI3
TDP 35 W

Introduction
CuuDuongThanCong.com

/>

Impacts of Advancing Technology
• Processor
• logic capacity:
• performance:

increases about 30% per year
2x every 1.5 to 2 years

• Memory
• DRAM capacity: 4x every 3 years, about 60% per year
• speed:
1.5x every 10 years
• cost per bit:
decreases about 25% per year

• Disk
• capacity: increases about 60% per year
• speed:
• cost per bit:
Sep-16
CuuDuongThanCong.com

17

Introduction
/>

Classes of Computers
• Máy tính cá nhân - Desktop computer
• Phục vụ mục đích chung, phần mềm đa dạng
• Hiệu suất và chi phí thấp.

• Máy chủ - Server computer
• Network based – truy cập từ xa qua mạng.
• Hiệu suất, dung lượng và độ tin cậy cao.
• Thực hiện khối lượng công việc lớn, các chức năng
chuyên biệt

• Máy tính nhúng - Embedded computer
• Được nhúng trong một hệ thống
• Công suất, chi phí thấp, dùng cho một ứng dụng cụ thể
Sep-16
CuuDuongThanCong.com

18

Introduction
/>

Classes of Computers
• Siêu máy tính - Supercomputers
• Công suất cao, chi phí cao.
• Bao gồm hàng trăm đến hàng ngàn bộ xử lý
• Dung lượng lưu trữ từ terabytes -> petabytes

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

19

Introduction
/>

Review:
• Kilobyte – 210 or 1,024 bytes
• Megabyte– 220 or 1,048,576 bytes
• sometimes “rounded” to 106 or 1,000,000 bytes

• Gigabyte – 230 or 1,073,741,824 bytes
• sometimes rounded to 109 or 1,000,000,000 bytes
• Terabyte – 240 or 1,099,511,627,776 bytes
• sometimes rounded to 1012 or 1,000,000,000,000 bytes
• Petabyte – 250 or 1024 terabytes
• sometimes rounded to 1015 or 1,000,000,000,000,000 bytes

• Exabyte – 260 or 1024 petabytes
• Sometimes rounded to 1018 or 1,000,000,000,000,000,000
bytes
Sep-16
CuuDuongThanCong.com

20

Introduction
/>

Growth in Cell Phone Sales (Embedded)

•

Where else are embedded processors found?
Sep-16
CuuDuongThanCong.com

21

Introduction
/>

Applications
Cameras

Games

Set-top

boxes
Media
Players Laptops

Servers

Routers

Smart
phones
Automobiles
Sep-16
CuuDuongThanCong.com

Robots

Supercomputers
22

Introduction
/>

• Application software
• Được viết bằng ngôn ngữ cấp cao (HLL)

• System software
• Compiler: translates HLL code to machine
code
• Operating System: service code
• Handling input/output

• Managing memory and storage
• Scheduling tasks & sharing resources

• Hardware
• Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ điều khiển I/O
Below Your Program
CuuDuongThanCong.com

/>
§1.2 Below Your Program

Below Your Program


Levels of Program Code

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

Below Your Program
/>
24


Below the Program, Con’t

Sep-16
CuuDuongThanCong.com

Below Your Program

/>
25