Bài giảng Tin học cơ sở: Chương 2 - Hệ thống và dữ liệu

Chương 2: HỆ THỐNG
VÀ DỮ LIỆU


Máy tính lý tưởng

2


Dòng dữ liệu

3


Quá trình khởi động
BIOS

ROM

RAM

OS

HDD

RAM

SHELL

RAM

IO

User Interface

4


Bộ xử lý
Máy tính sử dụng đèn điện tử. ENIAC (1946)
dùng 18.000 đèn. Tốc độ hỏng 1 đèn/7 phút, 15
phút để tìm và thay đèn. Diện tích 500m2, nặng
30 tấn
 Transistor: thiết bị bán dẫn điện tử có khả năng
chuyển đổi trạng thái “bật” và “tắt” với tốc độ lên
đến hàng triệu lần/giây
 Cổng logic
 Mạch điện tử, mạch tích hợp
 Các chip. Vd: CPU
 Bộ vi xử lý (microprocessor): xử lý dữ liệu thành
thông tin


5


CPU
Control Unit

Bus

ALU

Registers
Bus
Main
memory
Bus
Các khe cắm thiết bị mở rộng
và thiết bị nhập/xuất


CPU - Bộ xử lý trung tâm






Central Processing Unit
Thao tác theo các lệnh của phần mềm để xử lý dữ liệu
Gồm hai phần:
 Đơn vị điều khiển (Control Unit): hướng dẫn hệ
thống máy tính cách thực thi một lệnh của chương
trình
 Đơn vị xử lý toán học/luận lý (Arithmetic/Logic Unit
- ALU): thực hiện và điều khiển tốc độ các phép tính
toán học (+,-, x,/) và luận lý (so sánh)
Khả năng của CPU: word - số bit CPU có thể xử lý và
lưu trữ tại một thời điểm
Vd: CPU 8bit, CPU 16bit, CPU 32bit, CPU 64bit

7


Thanh ghi (register)
Các thanh ghi là nơi lưu trữ có tốc độ xuất nhập
rất cao được dùng để lưu trữ các dữ liệu trong
quá trình xử lý
 CPU làm việc trực tiếp với các thanh ghi


8


Bộ nhớ chính – sơ cấp
 Nhiệm

vụ:

Chứa các dữ liệu cho quá trình xử lý
 Chứa các câu lệnh xử lý dữ liệu
 Chứa các dữ liệu đã xử lý (thông tin) và
đang chờ kết xuất hoặc đưa ra thiết bị lưu
trữ thứ cấp


 Nội

dung trong bộ nhớ chính có tính
tạm thời
 Dung lượng tùy thuộc vào hệ thống

máy tính
9


Chu kỳ thực hiện lệnh – Cách xử lý
một lệnh trong CPU


Chu kỳ thực hiện lệnh (machine cycle) - chuỗi
các thao tác để thi hành một lệnh chương trình.
Một chu kỳ thực hiện lệnh bao gồm:



chu kỳ nạp lệnh thực hiện nạp (fetch) và giải mã
lệnh (decode)
chu kỳ thực thi lệnh: thi hành (execute) tác vụ được
định nghĩa bởi lệnh và lưu trữ (store) dữ liệu đã xử lý.

10


MAIN MEMORY

CENTRAL PROCESSING UNIT
Instruction Cycle
Control unit

1
fetch

2

decode

Execution Cycle

store

3
execute

4
Arithmetic/Logical unit

Chu kỳ thực hiện lệnh


MAIN MEMORY

CENTRAL PROCESSING UNIT
Instruction Cycle

Program
instruction:

Control unit

1
fetch

ADD NEXT
NUMBER TO
TOTAL

2

decode

Execution Cycle
Data:
50
+75
125

75

4

3
execute

store
125

Arithmetic/Logical unit

Chu kỳ thực hiện lệnh

Đồng hồ Hệ thống
 Đồng

hồ hệ thống điểu khiển tốc độ xử lý
của các thao tác trong máy tính.
 Dùng các xung dao động có tốc độ ổn
định của tinh thể thạch anh để điểu khiển
các xung xử lý.
 Tốc độ xử lý: MHz

13


Các đơn vị đo tốc độ xử lý








Microcomputer – megahert (MHz) - triệu chu kỳ thực
hiện lệnh trong một giây. Vd: Intel Pentium III 800 có
khả năng thực hiện đến 800 triệu chu kỳ lệnh trong một
giây.
Workstation, minicomputer, mainframe – MIPS (Millions
of Instructions per second): số triệu lệnh chương trình
thực hiện trong một giây. Vd: workstation: 100MIPS,
mainframe: 200-1200MIPS

Supercomputer – flops (floating-point operations per
second): số các phép toán dấu chấm động thực hiện
trong một giây. mflops, gflops, tflops. Vd: Option Red:
1.34 tflops.
milisecond (1/1000s), microsecond (1/106s),
nanosecond (1/109s), picosecond (1/1012s)
14


Các thành phần hệ thống của máy vi
tính
 Nguồn

điện
 Bảng mạch chính (motherboard –
mainboard)
 CPU: họ Intel, AMD, Cyrix...
 Các chip xử lý chuyên biệt: bộ đồng xử
lý toán học (Math coprocessor), GPU.
Luật Moore: “Số lượng các transistor tích hợp
vào chip máy tính tăng gấp đôi sau mỗi 18
tháng nhưng giá thành không thay đổi.”

15


Luật Moore
‘71:
4004: 2300 trans

1993: 64-bit CPU
Pentium: 3.3 triệu
trans, 100MIPS

‘85:
386DX: 275000 trans

’90:
486DX: 1.2 triệu trans

Pentium Pro: 5.5 triệu
trans

1997:
Pentium II: 7.5 triệu
trans

2000:
Merced: 40 triệu trans

16


Các thành phần hệ thống của máy vi
tính (tt.)
RAM – Random Access Memory
 ROM – Read Only Memory
 Các loại chip nhớ khác: cache memory, video
memory, flash memory
 Các khe cắm mở rộng và bảng mạch mở rộng

(sound card, network card,...)
 Các bus
 Cổng (port)
 Các thẻ cắm mở rộng: PCMCIA


17


18


Nhập
 Thiết

bị nhập là các thiết bị chuyển dữ liệu
thành dạng mà máy tính có thể hiểu được
 Phân loại:
bàn phím,
 thiết bị trỏ,
 các thiết bị nhập dữ liệu


 Việc

nhập dữ liệu có thể tiến hành từ xa

19

Bàn phím
 Bàn

phím (keyboard) là thiết bị chuyển các
chữ, chữ số các ký tự khác thành các tín
hiệu điện mà máy tính “đọc” được.
 Bàn phím máy tính
 Bàn phím điện thoại, các thiết bị nhập liệu
nhanh: các máy bán nước tự động.
 Các bộ điều khiển dùng phím.

20


Thiết bị trỏ
Chuột (mouse)
 Bi lăn (trackball)
 Núm điều khiển con trỏ trong các máy tính
xách tay.
 Touchpad
 Bút sáng (light pen)
 Thiết bị số hoá.
 Hệ thống nhập liệu bằng bút điện tử.


21


Thiết bị nhập liệu khác
Máy đọc mã vạch (bar-code reader), máy nhận

dạng dấu hiệu đặc trưng và nhận dạng ký tự.
vd: thiết bị chấm điểm tự động.
 Máy fax
 Máy quét ảnh


22


Thiết bị nhập liệu khác (tt.)
Các thiết bị nhập âm thanh ghi các âm analog
và số hóa tín hiệu để lưu trữ và xử lý.
 Các thiết bị số hóa tín hiệu hình ảnh động.
 Các máy ghi hình số (digital camera)


23


Thiết bị nhập liệu khác (tt.)
Các bộ cảm nhận (sensor) điện tử.
 Các thiết bị nhận dạng theo tần số radio.
 Nhận dạng giọng nói.
 Các thiết bị nhập liệu sinh học theo các hành
động và các dấu hiệu nhận dạng đặc trưng của
con người (vân tay, mắt). Điều khiển bằng ánh
mắt, suy nghĩ.


24

Xuất
 Hiển

thị các thông tin cho con người.
 Có hai loại:
dạng “mềm”: thông tin xuất ra trên màn hình,
dưới dạng âm thanh, tiếng nói, hình ảnh.
 dạng “cứng”: thông tin được “in” ra.


25