Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 1 - Phan Trung Kiên

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ
MÁY TÍNH

1


1.2. SỰ TIẾN HĨA CỦA MÁY TÍNH
zThế hệ thứ nhất: Máy tính dùng đèn
điện tử chân khơng (1943-1956)
zThế hệ thứ hai: Máy tính dùng transistor
(1957-1965)
zThế hệ thứ ba: Máy tính dùng vi mạch
SSI, MSI và LSI (1966-1980)
zThế hệ thứ tư: Máy tính dùng vi mạch
VLSI, SLSI (1981-nay)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

2


1.2.1. Máy tính dùng đèn điện tử chân
khơng

zENIAC - Máy tính điện tử đầu tiên
{Electronic Numerical Intergator And Computer
{Dự án của Bộ Quốc phòng Mỹ
{Do John Mauchly và John Presper Eckert ở
Đại học Pennsylvania thiết kế.
{Bắt đầu từ năm 1943, hoàn thành năm 1946

Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

3


ENIAC
zNặng 30 tấn
zKích thước 140 m2
z18000 đèn điện tử và 1500 rơle
z5000 phép cộng/giây
zXử lý theo số thập phân
zBộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu
zLập trình bằng cách thiết lập vị trí của
các chuyển mạch và các cáp nối.
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

4


ENIAC
zNặng 30 tấn
zKích thước 140 m2
z18000 đèn điện tử và 1500 rơle
z5000 phép cộng/giây
zXử lý theo số thập phân
zBộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu
zLập trình bằng cách thiết lập vị trí của
các chuyển mạch và các cáp nối.
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

5


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

6


Máy tính Von Neumann
zCịn gọi là máy tính IAS: Princeton Institute
for Advanced Studies
zĐược bắt đầu từ 1947, hoàn thành 1952
zDo John von Neumann thiết kế
zĐược xây dựng theo ý tưởng “chương trình
được lưu trữ” (stored-program concept)
của Von Neumann/Turing (1945)
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

7


Đặc điểm chính của máy tính IAS
z Bao gồm các thành phần: đơn vị điều khiển, đơn vị
số học và logic (ALU), bộ nhớ chính và các thiết bị vào
ra.
z Bộ nhớ chính chứa chương trình và dữ liệu.
z Bộ nhớ chính được đánh địa chỉ theo từng ngăn
nhớ khơng phụ thuộc vào nội dung của nó.
z ALU thực hiện các phép toán với số nhị phân.
z Đơn vị điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã và thực

hiện lệnh một cách tuần tự.
z Đơn vị điều khiển điều khiển hoạt động của các thiết bị
vào-ra.
z Trở thành mô hình cơ bản của máy tính.
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

8


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

9


Các máy tính thương mại ra đời
z1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
zUNIVAC I (Universal Automatic Computer)
z1950s - UNIVAC II
zNhanh hơn
zBộ nhớ lớn hơn

Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

10


Hãng IBM
zIBM – International Business Machine
z1952 – IBM 701
{Máy tính lưu trữ chương trình đầu tiên của IBM

{Sử dụng cho tính tốn khoa học

z1955 – IBM 702
{Các ứng dụng thương mại

Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

11


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

12


1.2.2. Máy tính dùng transistor
zMáy tính PDP-1 của DEC (Digital
Equipment Corporation) máy tính mini đầu tiên
zIBM 7000
zHàng trăm nghìn phép cộng trong một giây
zCác ngơn ngữ lập trình bậc cao ra đời.

Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

13


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

14

Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

15


1.2.3. Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI
và LSI
z Vi mạch
(Integrated Circuit – IC): nhiều
transistor và các phần tử khác được tích hợp
trên một chip bán dẫn.
{SSI (Small Scale Integratinon)
{MSI (Medium Scale Integration)
{LSI (Large Scale Integration)
{VLSI (Very Large Scale Integration) (dùng cho máy

z tính hệ thứ tư)
z Siêu máy tính xuất hiện: CRAY-1, VAX
z Bộ vi xử lý (microprocessor) ra đời
{Bộ xử lý đầu tiên: Intel 4004 (1971).
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

16


Luật Moore
z Gordon Moore - người đồng sáng lập Intel
z Số transistors trên chip sẽ gấp đôi sau 18 tháng

z Giá thành của chip hầu như không thay đổi
z Mật độ cao hơn, do vậy đường dẫn ngắn hơn
z Kích thước nhỏ hơn dẫn tới độ phức tạp tăng lên
z Điện năng tiêu thụ ít hơn
z Hệ thống có ít các chip liên kết với nhau, do đó
tăng độ tin cậy
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

17


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

18


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

19


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

20


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

21

Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

22


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

23


Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

24


1.2.4. Máy tính dùng vi mạch VLSI
Các sản phẩm chính của công nghệ VLSI:
z Bộ vi xử lý (Microprocessor): CPU được chế tạo
trên một chip.
z Vi mạch điều khiển tổng hợp (chipset): một
hoặc một vài vi mạch thực hiện được nhiều
chức năng điều khiển và nối ghép.
z Bộ nhớ bán dẫn (Semiconductor Memory):
ROM, RAM
z Các bộ vi điều khiển (Microcontroller): máy
tính chuyên dụng được chế tạo trên một chip.
Phan Trung Kiên – ĐH Tây Bắc

25