ÔN TẬP LÝ THUYẾT CẤU TRÚC MÁY TÍNH

ÔN TẬP LÝ THUYẾT CẤU TRÚC MÁY TÍNH
Câu 1. Biểu diễn số có dấu (dùng bù 2)
Vd : +5 = 01012 = 058 = 516
=> -5 = 10112 = 7.38 = B16
+3,75 = 011.112 = 3.68 = 3.C16 => -3,75 = 100.012 = 4.28 = C.416
Các phép toán cộng, trừ trên số không dấu và có dấu.
Các hiện tượng: nhớ, tràn, xác định dấu
Câu 2. Chuyển đổi hệ cơ số 2, 8, 10, 16, mã BCD, mã Gray, dấu chấm
động (không dấu)
(Xem lại ví dụ phần lý thuyết trên lớp)
Câu 3. Chứng minh biểu thức logic dùng biến đổi đại số Bool
Vd : AB + AC + BC = AB + AC
Câu 4. Giản đồ Karnaugh (toàn bộ)
Câu 5. Thiết kế và giải thích mạch cộng : Half Adder và Full Adder
(HA và FA) và mạch trừ : Half Subtractor và Full Subtractor (HS và FS).
- Lập bảng chân trị
3 bước :
- Rút gọn dùng Karnaugh
- Vẽ hình
(Xem lại phần lý thuyết trên lớp và thực hành bài 2)
Câu 6. Thiết kế và giải thích mạch cộng/trừ 2 số n bit
(xem lại phần lý thuyết trên lớp và thực hành bài 2)
A – B = A + (-B) = A + bù 2 (B)
Câu 7. Sơ đồ khối của 1 hệ thống máy tính (có vẽ hình và giải thích)

Chú ý các chiều mũi tên : bus địa chỉ 1 chiều (từ CPU đi ra), bus dữ liệu
và bus điều khiển 2 chiều (ngoại trừ bus dữ liệu của ROM).


Trong sơ đồ này ta thấy rõ các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính
bao gồm:

+ Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU).
+ Bộ nhớ bán dẫn (Memory) gồm bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory –
ROM) và bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (Random Access Memory -RAM).
+ Giao tiếp vào/ra dùng để ghép nối với các thiết bị ngoại vi.
+ Các Bus truyền thông tin
Các khối chức năng liên hệ với nhau thông qua các tín hiệu gọi là bus hệ thống
gồm 3 thành phần: bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus điều khiển.
CPU là một vi mạch điện tử có độ tích hợp rất cao và đóng vai trò chủ đạo
trong quá trình điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống. Bên trong CPU còn có
ALU (Arithmetic and Logic Unit) chịu trách nhiệm thực hiện các phép toán logic và
số học.
Bộ nhớ bán dẫn còn được gọi là bộ nhớ trong gồm ROM và RAM. ROM
thường dùng để lưu trữ chương trình khởi tạo hệ thống mỗi khi khởi động (ví dụ như
ROM BIOS) và CPU sẽ đọc mã lệnh từ đây để khởi tạo hệ thống. RAM thường được
dùng để chứa chương trình ứng dụng, dữ liệu, các kết quả tính toán trung gian và cả
một phần của chương trình điều khiển hệ thống.
Bộ ghép nối vào ra cho phép ghép nối hệ thống với các thiết bị vào/ ra (I/O)
như màn hình, bàn phím, chuột, ỗ đĩa…thông qua các địa chỉ cổng vào/ ra (Port).

Câu 8. Khái niệm bộ nhớ bán dẫn và phân loại (theo cấu trúc)
Có nhiều cách phân loại bộ nhớ, cách phổ biến nhất là phân thành hai loại: Bộ
nhớ chỉ đọc (ROM – Read Only Memory) và bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM –
Random Access Memory).
Tuỳ theo cấu trúc của ROM mà ta lại chia ra thành các loại :
+ PROM (Programmable ROM),
+ EPROM (Erasable Programmable ROM)
+ EAROM (Electrically Alterable ROM)
+ EEPROM (Electrically EPROM) hay Flash ROM.
PROM là lọai ROM có thể ghi (lập trình) bằng thiết bị đặc biệt gọi là bộ lập
trình PROM (PROM Programmer). Hoạt động ghi thường là sự phá hủy các liên kết

nội tại, điều này dẫn đến kết quả là PROM chỉ có thể lập trình một lần mà thôi.
EPROM là loại ROM có thể xóa được bằng tia cực tím và lập trình được bằng
bộ lập trình EPROM (EPROM Programmer). Quá trình xóa bằng tia cực tím nhiều lần
sẽ làm hỏng EPROM.
EAROM có thể thay đổi nội dung một bit tại một thời điểm và được dùng để
chứa các thông tin khởi tạo hệ thống và các hệ thống này ít khi thay đổi nội dung của
EAROM.
Flash memory (hay EEPROM) là loại ROM cho phép xóa tòan bộ nội dung
(hoặc các bank được chọn) bằng điện và lập trình mà không cần lấy chúng ra khỏi hệ
thống.


RAM thường được chia ra làm 3 loại :
+ SRAM (Static RAM)
+ NV RAM (Non – Volatile RAM)
+ DRAM (Dynamic RAM).
SRAM duy trì nội dung của nó miễn là có nguồn điện áp vào, khác với
DRAM là phải được làm tươi (refresh) theo chu kỳ. Dữ liệu trong SRAM sẽ bị mất
khi mất nguồn nuôi. Các vị trí trong bộ nhớ có thể được truy xuất (đọc/ ghi) theo trình
tự bất kỳ không liên quan đến vị trí truy xuất trước đó.
NVRAM là loại RAM không bị mất thông tin khi mất nguồn điện nuôi. Hiện
nay, loại bộ nhớ gần giống với NVRAM là Flash memory. NVRAM có thể được dùng
trong máy in, Router để lưu trữ file cấu hình khi khởi động hệ thống.
DRAM lưu trữ các bit dữ liệu trong các tụ điện riêng lẻ. Số electron được lưu
trữ trong tụ điện xác định bit lưu trữ là 0 hay 1. Vì các bit được lưu trữ bằng các tụ
điện nên quá trình tích điện phải được thực hiện lại theo chu kỳ. Các tế bào DRAM
nhỏ hơn và rẻ tiền hơn so với SRAM. Một số loại DRAM thường gặp : Fast Page
Mode DRAM (FPM DRAM), Extended Data Out DRAM (EDO DRAM), Burst EDO
RAM (BEDO DRAM), Synchonous DRAM (RDRAM), Double Data Rate SDRAM
(DDR SDRAM), Rambus DRAM (RDRAM), Video DRAM (VRAM), Synchronous

graphics RAM (SGRAM), Pseudostatic RAM (PSRAM).

Câu 9. Sơ lược cấu trúc của các vi xử lý Intel từ 8086 đến Pentium II
+ CPU 8086 có các thanh ghi 16 bit, BUS dữ liệu bên ngoài 16 bit, 20 bit địa
chỉ.
+ CPU 80386 có các thanh ghi 32 bit dùng cho cả 2 công việc tính toán và
định vị địa chỉ. 16 bit phần thấp của thanh ghi 32 bit này tương tự như các thanh ghi
16 bit trong 2 thế hệ trước đó. Một chế độ mới ở CPU này là chế độ ảo, cho phép các
chương trình được viết ở CPU 8088/8086 có thể chạy trên CPU 32 bit. CPU 80386 có
32 bit địa chỉ, nên không gian địa chỉ là 4 GB. CPU 80386 tăng cường thêm các lệnh
tính toán và các lệnh định vị địa chỉ 32 bit, các lệnh quản lý trên bit.
+ CPU 80486 tăng cường thêm khả năng xử lý song song, trong đó có 5 chặn
pipeline. Cho phép tốc độ xử lý 1 lệnh trên 1 cho kỳ đồng hồ. Đồng thời còn tích hợp
8KB cache L1 và đồng xử lý toán học trên CPU 80486.
+ CPU Pentium tăng cường thêm chặn pipeline thứ 2. Chó phép xử lý 2 lệnh
trên 1 chu kỳ đồng hồ. Tích hợp 16 KB cache L1 trong CPU, Bus dữ liệu 64 bit có hỗ
trợ APIC.
+ CPU Puntium II tăng cường thêm các lệnh MMX, dùng kỹ thuật slot, cache
L1 tăng lên 32 KB, cache L2 gồm 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB.

Câu 10. Sơ lược về cấu trúc vật lý của đĩa cứng


Đĩa cứng được cấu tạo từ nhiều đĩa phẳng (Platter) có từ tính được giữa trên
một trục quay (Spindle). Spindle quay trong lúc đó các đầu đọc (Head) di chuyển giữa
các Platter để đọc ghi dữ liệu lên các Platter.
Mỗi Platter được chia thành các đường có cùng bán kính (Track) trên mỗi
Track lại chia thành các đơn vị đọc ghi nhỏ hơn gọi là Sector, 1 Sector thường có kích
thước khoảng 512 bytes.
Như vậy, để xác định vị trí đọc ghi trên đĩa cứng cần các thông số : Head ( hay

Side), Cylinder, Sector. Cần lưu ý là theo quy định Head đánh số từ 0, Cylinder đánh
số từ 0 và Sector đánh số từ 1.

Câu 11. Chức năng và vị trí của Master Boot Record
MBR nằm ở vị trí đầu tiên trên đĩa cứng (Head 0, Cylinder 0, Sector 1). MBR
chứa những thông tin như sau:
Master Boot Code: chứa đoạn mã khởi động ngắn mà BIOS sẽ nạp lên và
thực hiện. Chương trình sẽ chuyển quyền điều khiển cho chương trình khởi động
(được lưu trữ trong partition) dùng để khởi động PC.
Master Partition Table: Chứa thông tin mô tả sự phân chia của các partition
trên đĩa cứng. Bao gồm 4 entry, mỗi entry mô tả một partition, do đó một đĩa cứng chỉ
có 4 partition thật sự gọi là primary partition. Các partition khác là những partition
logic được liên kết với một trong 4 primary partition.


Master Boot Code thực hiện các chức năng sau:
- Quét bảng partition để tìm partition tích cực (active).
- Tìm sector khởi động của partition tích cực.
- Tải Boot Sector của partition tích cực vào bộ nhớ.
- Chuyển quyền điều khiển cho đọan mã khởi động trong Boot Record.
Nếu MBR không thể hoàn thành những chức năng này thì hệ thống sẽ hiển thị
một trong những thông báo bên dưới:
Invalid partition table.
Error loading operating system.
Missing operating system.

Câu 12. Trình bày các đặc trưng nổi bật dòng vi xử lý core i7 của hãng
Intel
Dòng vi xử lý mới của Intel ra đời phục vụ cho các ứng dụng đòi hòi sức mạnh
xử lý tập trung như chơi game, quản lý đa phương tiện, và các phần mềm xử lý đa

luồng. Các đặc trưng chính :
- 4 lõi (core) vật lý
- Bộ nhớ đệm (cache) 3 cấp
- Sử dụng 2 công nghệ của Intel : Turbo-Boost và Hyper-Threading
* Turbo-Boost: Bộ xử lý Core i7 với công nghệ tăng tốc độc quyền
Turbo Boost có thể nâng hiệu suất máy tính lên thêm 20%, giúp hệ thống hoạt động
nhanh hơn và kéo dài thời lượng pin. Công nghệ này được thực hiện bằng cách tự
động điều chỉnh xung nhịp của từng nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử lý.
* Hyper-Threading: công nghệ Hyper-Threading cung cấp 2 luồng
(thread) trên mỗi nhân, tức là nhân đôi số tác vụ mà một bộ vi xử lý có thể thực thi.
Core i7 với công nghệ siêu phân luồng cho phép máy tính thực hiện nhiều ứng dụng
hơn trong khoảng thời gian nhanh hơn. Hệ thống càng có nhiều luồng xử lý dữ liệu thì
người dùng càng dễ dàng chuyển đổi giữa các ứng dụng. Các thao tác chuyển đổi,
biên tập hình ảnh, phim, âm nhạc trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn bao giờ hết.

Câu 13. Trình bày các phương pháp kết nối thiết bị với bus cục bộ của
vi xử lý.
Có ba phương pháp kết nối một thiết bị với Bus cục bộ của vi xử lý.
- Phương pháp kết nối trực tiếp (Direct - Connect): Thiết bị được kết nối
trực tiếp với bus của vi xử lý, ví dụ khi ghép nối với vi xử lý họat động ở CLK 33
Mhz và không dùng trạng thái đợi trong chu kỳ Bus (zero wait state) thì hoạt động
truyền dữ liệu có thể đạt đến 132 Mbytes/s (trong chế độ truyền Burst).
Phương pháp này cho phép đạt được tốc độ rất cao, tuy nhiên, phương pháp
này cho thấy một số nhược điểm:
+ Vì nó kết nối trực tiếp với bus của vi xử lý nên nó phải được thiết kế lại khi
dùng với các vi xử lý thế hệ kế tiếp.
+ Vì có tải bên ngoài ghép nối với bus cục bộ nên chỉ có một thiết bị được
ghép nối với Bus.
+ Vì Bus cục bộ chạy với tốc độ rất cao nên sẽ gặp khó khăn trong việc thiết
kế các thiết bị dùng bus này.

- Phương pháp đệm (Buffered):
Vì các tín hiệu của Bus cục bộ được đệm (buffered) nên cho phép nhiều thiết
bị được gắn vào Bus cục bộ (thường là 3). Đây là thuận lợi chính so với phương pháp
kết nối trực tiếp.
Nhược điểm chính của phương pháp đệm là ở chỗ bus cục bộ của vi xử lý và
bus cục bộ được đệm thực ra chỉ là một, điều này dẫn đến vi xử lý và thiết bị master
trên bus đều có thể sử dụng bus nhưng không thể sử dụng đồng thời.
- Phương pháp Workstation:
Phương pháp được sử dụng trong nhiều kiến trúc Workstation để thu được
hiệu suất cao. Bộ điều khiển Cache L2 của bộ vi xử lý được kết hợp với một cầu nối
(bridge) cho phép giao tiếp giữa vi xử lý, bộ nhớ chính và các bus I/O tốc độ cao
(trong trường hợp này là PCI). Các thiết bị nằm trên I/O bus có thể chỉ là Target hoặc
vừa là Target vừa có khả năng bus Master. Thông qua bridge được thiết kế đặc biệt,
hoặc vi xử lý (thông qua cache L2 của nó) hoặc Bus Master trên I/O Bus (hoặc Bus
mở rộng) có thể truy xuất đến bộ nhớ chính. Bus master trên I/O Bus có thể truyền dữ
liệu trực tiếp với các thiết bị Target trên I/O bus trong khi vi xử lý truy xuất Cache L1
và L2 của nó hoặc trong khi bộ điều khiển cache L2 truy xuất đến bộ nhớ chính cho vi
xử lý.

Câu 14. Trình bày sự khác nhau cơ bản về cấu trúc, chức năng giữa 2
dòng chip Intel core i3 và core i7, giải thích?
Core i3
Thị trường bình dân
2 lõi (4 luồng)
Cache L3 4M
Hỗ trợ Hyper-Threading
Sử dụng cho các máy tính bình dân (lướt
web, nghe nhạc, soạn thảo văn bản . . .)

Core i7
Thị trường cao cấp
4 lõi (8 luồng)
Cache L3 8M
Hỗ trợ Turbo Boost và Hyper-Threading
Sử dụng cho các máy tính cao cấp (chơi
game, xem phim, đồ họa . . .)

Core i7 ra đời vào năm 2008, trong khi core i3 ra đời vào năm 2010.
Mặc dù ra đời sau nhưng core i3 nhằm mục đích cung cấp cho thị trường bình
dân, giá rẻ. Intel Core i3 cũng được tích hợp chip xử lý đồ họa vào ngay bên
trong nhân CPU.
Câu 15. Trình bày chức năng của address bus ( bus địa chỉ ), data bus (
bus dữ liệu ) và control bus (bus điều khiển ) trong sơ đồ khối của một hệ thống
máy tính.
Bus địa chỉ bao gồm các tín hiệu dùng để chuyển tải địa chỉ (thường được ký
hiệu là A ví dụ CPU có 20 tín hiệu địa chỉ thì được ký hiệu từ A0 đến A19). Khi
đọc/ghi bộ nhớ (hoặc I/O), CPU đưa ra trên Bus này địa chỉ của bộ nhớ (hoặc I/O) cần
đọc/ ghi. Như vậy, số lượng tín hiệu địa chỉ sẽ quyết định không gian bộ nhớ (tức là
số lượng ô nhớ) mà CPU có thể định vị được. Thí dụ: CPU 8088/8086 có 20 bit tín
hiệu địa chỉ thì không gian bộ nhớ của CPU này là 220 = 1Mega ô nhớ, lưu ý rằng các
CPU của họ 80x86 định vị theo byte nên không gian bộ nhớ của CPU này là 1Mbytes,


tương tự CPU Pentium II có 36 tín hiệu địa chỉ thì không gian bộ nhớ của nó là
64Gbytes.
Bus dữ liệu gồm các tín hiệu dùng để chuyển tải dữ liệu (thường được ký hiệu
là D). Số tín hiệu dữ liệu quyết định số bit dữ liệu mà CPU có thể xử lý cùng một lúc.
Lưu ý rằng các tín hiệu dữ liệu là hai chiều vì CPU có thể đọc/ghi dữ liệu từ bộ nhớ

hoặc I/O.
Bus điều khiển dùng để điều khiển hoạt động của hệ thống như các tín hiệu
/WR (Write) để báo hiệu CPU đọc dữ liệu, /RD (Read) để báo hiệu CPU ghi dữ liệu,
Ready cho ùng để báo cho CPU biết bộ nhớ (hoặc I/O) sẵn sàng quá trình trao đổi dữ
liệu…Do đó, Bus điều khiển cũng phải là hai chiều.