KTMT

Msc. Võ Văn Chín
ThS. Nguyễn Hồng Vân
KS Phạm Hữu Tài
Giáo trình
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Được biên soạn trong khuôn khổ dự án ASVIET002CNTT
”Tăng cường hiệu quả đào tạo và năng lực tự đào tạo của sinh viên
khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Cần thơ”
Đại học Cần Thơ - 12/2003
Kiến trúc máy tính Mục lục
MỤC LỤC
*****
MỤC LỤC .......................................................................................................................... 2
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN.............................................................................................5
GIÁO TRÌNH KIẾN TRÚC MÁY TÍNH .......................................................................5
MỤC ĐÍCH ...................................................................................................................... 5
YÊU CẦU ......................................................................................................................... 5
NỘIDUNG ...................................................................................................................... 6
KIẾN THỨC TIÊNQUYẾT.............................................................................................. 6
TÀILIỆUTHAM KHẢO .................................................................................................. 6
PHƯƠNGPHÁP HỌC TẬP ............................................................................................ 6
CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG ...............................................................................................7
I.1 CÁCTHẾ HỆ MÁY TÍNH ......................................................................................... 7
a. Thế hệ đầu tiên (1946-1957)................................................................................ 7
b. Thế hệ thứ hai (1958-1964) ................................................................................. 8
c. Thế hệ thứ ba (1965-1971) .................................................................................. 8
d. Thế hệ thứ tư (1972-????)................................................................................... 8
e. Khuynh hướng hiện tại ........................................................................................ 8
I.2 PHÂNLOẠI MÁY TÍNH........................................................................................... 9
I.3 THÀNH QUẢ CỦA MÁYTÍNH ............................................................................. 10
QUILUẬT MOOREVỀ SỰ PHÁTTRIỂNCỦA MÁY TÍNH ................................... 10

I.4- THÔNG TINVÀSỰ MÃ HOÁTHÔNG TIN........................................................ 12
I.4.1 - Khái niệm thông tin ......................................................................................... 12
I.4.2 - Lượng thông tin và sự mã hoá thông tin ......................................................... 13
I.4.3 - Biểu diễn các số: ............................................................................................. 13
I.4.4 Số nguyên có dấu..............................................................................................16
I.4.5 - Cách biểu diễn số với dấu chấm động:...........................................................17
I.4.6 - Biểu diễn các số thập phân ............................................................................. 19
I.4.7 - Biểu diễn các ký tự .......................................................................................... 19
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG I ............................................................22
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC PHẦN MỀM BỘ XỬ LÝ.................................................23
II.1 - THÀNHPHẦN CƠ BẢNCỦAMỘTMÁY TÍNH .............................................. 23
II.2 - ĐỊNH NGHĨA KIẾNTRÚCMÁY TÍNH............................................................. 25
II.3 - CÁCKIỂU THIHÀNHMỘTLỆNH ................................................................... 25
II.4 - KIỂU KIẾNTRÚCTHANH GHI ĐA DỤNG .................................................... 27
II.5 - TẬPLỆNH............................................................................................................27
II.5.1 - Gán trị............................................................................................................28
II.5.2 - Lệnh có điều kiện ........................................................................................... 29
II.5.3 - Vòng lặp.........................................................................................................30
II.5.4 - Thâm nhập bộ nhớ ngăn xếp..........................................................................31
II.5.5 - Các thủ tục.....................................................................................................31
II.6 - CÁCKIỂU ĐỊNH VỊ ............................................................................................ 33
2
Kiến trúc máy tính Mục lục
II.7 - KIỂU CỦATOÁN HẠNGVÀCHIỀU DÀICỦATOÁN HẠNG ...................... 34
II.8 - TÁCVỤ MÀLỆNHTHỰCHIỆN ....................................................................... 34
II.9 - KIẾN TRÚC RISC ( REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER) ........................... 35
II.10 -KIỂU ĐỊNH VỊ TRONGCÁCBỘ XỬ LÝ RISC............................................... 37
II.10.1 - Kiểu định vị thanh ghi.................................................................................. 37
II.10.2 - Kiểu định vị tức thì....................................................................................... 37
II.10.3 - Kiểu định vị trực tiếp ................................................................................... 38

II.10.4 - Kiểu định vị gián tiếp bằng thanh ghi + độ dời .......................................... 38
II.10.5 - Kiểu định vị tự tăng ..................................................................................... 38
II.11 - NGÔNNGỮ CẤP CAOVÀNGÔN NGỮ MÁY .............................................. 39
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG II ..........................................................41
CHƯƠNG III: TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ ..........................................................................42
III.1. ĐƯỜNG ĐI CỦA DỮ LIỆU ................................................................................. 42
III.2. BỘĐIỀUKHIỂN ................................................................................................. 44
III.2.1. Bộ điều khiển mạch điện tử ........................................................................... 44
III.2.2. Bộ điều khiển vi chương trình: ...................................................................... 45
III.3. DIỄN TIẾNTHIHÀNHLỆNHMÃMÁY .......................................................... 46
III.4. NGẮT QUÃNG(INTERRUPT)........................................................................... 47
III.5. KỸ THUẬT ỐNG DẪN (PIPELINE)................................................................... 48
III.6. KHÓ KHĂN TRONG KỸ THUẬT ỐNG DẪN...................................................49
III.7. SIÊU ỐNG DẪN...................................................................................................51
III.8. SIÊUVÔ HƯỚNG (SUPERSCALAR) ................................................................ 52
III.9. MÁY TÍNHCÓLỆNH THẬTDÀI VLIW (VERY LONG INSTRUCTION
WORD)..........................................................................................................................53
III.10. MÁY TÍNH VECTƠ........................................................................................... 53
III.11. MÁY TÍNH SONG SONG ................................................................................. 53
III.12KIẾN TRÚC IA-64 .............................................................................................. 59
a) Đặc trưng của kiến trúc IA-64: ......................................................................... 59
b) Định dạng lệnh trong kiến trúc IA-64 ............................................................... 60
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG III .........................................................62
CHƯƠNG IV: CÁC CẤP BỘ NHỚ ...............................................................................63
IV.1. CÁCLOẠI BỘ NHỚ ............................................................................................ 63
IV.2. CÁCCẤP BỘ NHỚ.............................................................................................. 65
IV.3.XÁCSUẤTTRUYCẬPDỮ LIỆUTRONGBỘ NHỚ TRONG ........................ 66
IV.4.VẬNHÀNHCỦA CACHE.................................................................................. 67
IV.5.HIỆU QUẢ CỦA CACHE.................................................................................... 72
IV.6. CACHEDUYNHẤTHAYCACHE RIÊNGLẺ.................................................73

IV.7. CÁCMỨC CACHE.............................................................................................. 73
IV.8. BỘ NHỚ TRONG ................................................................................................. 74
IV.9. BỘ NHỚẢO.........................................................................................................75
IV.10. BẢO VỆ CÁCTIẾNTRÌNHBẰNGCÁCHDÙNGBỘ NHỚ ẢO...................79
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG IV .........................................................81
CHƯƠNG V: NHẬP - XUẤT..........................................................................................82
3
Kiến trúc máy tính Mục lục
V.1.DẪNNHẬP ........................................................................................................... 82
V.2. ĐĨA TỪ .................................................................................................................. 82
V.3. ĐĨA QUANG ......................................................................................................... 84
V.4.CÁCLOẠI THẺ NHỚ ........................................................................................... 86
V.5. BĂNG TỪ .............................................................................................................. 86
V.6.BUSNỐINGOẠI VIVÀO BỘ XỬ LÝ VÀBỘ NHỚ TRONG ........................... 87
V.7.CÁCCHUẨN VỀ BUS.......................................................................................... 89
V.8.GIAODIỆN GIỮA BỘ XỬ LÝVỚI CÁCBỘ PHẬNVÀORA .......................... 90
V.9. MỘTSỐ BIỆNPHÁP ANTOÀN DỮ LIỆUTRONG VIỆC LƯU TRỮ THÔNG
TINTRONG ĐĨA TỪ....................................................................................................91
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG V...........................................................95
4