Bài giảng Kiến trúc máy tính (ĐH Bách khoa Hà Nội) Chương 1a

Kiến trúc máy tính
Chương I – a: Tổng quan về môn học


Về mơn học
 Dành cho những sinh viên u thích mơn học, thích
điểm cao và khơng thích nhìn lưng giảng viên.
 u cầu: Có kiến thức về lập trình cơ bản C/C++
hoặc Java.


Mục tiêu mơn học
 Tìm hiểu chức năng và hoạt động của các thành phần cơ bản trong hệ
thống máy tính bao gồm Bộ xử lý (processor), bộ nhớ (memory), vào /
ra (input/output).
 Bắt buộc phải hiểu: Đánh giá hiệu năng (performance)
 Giao diện phần cứng / phần mềm
 Có thể viết chương trình bằng hợp ngữ.


Tại sao lại dùng
MIPS? Tơi khơng sở
hữu máy tính MIPS…

Những vấn đề trọng tâm
 Hợp ngữ MIPS
 Mức logic số
 Thiết kế bộ xử lý
 Kỹ thuật đường ống
 Bộ nhớ đệm cache
 Vào / ra

MIPS đơn
giản, x86 thì
khơng


Nội dung chương 1
 Lịch sử phát triển của máy tính
 Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính
 Tìm hiểu bên trong máy tính
 Tìm hiểu bên trong bộ vi xử lý
 Tìm hiểu chương trình thực thi trên máy tính


Kiến trúc máy tính là gì?
 Tại sao phải quan tâm?
 Phân loại như thế nào?


Lịch sử phát triển của máy tính

Cơ
• Blaise Pascal (1642)
• 1642 - 1945

ENIAC (1946)
18.000 bóng đèn
1500 rơle
30 tấn
140 kw

Transistor (1958)
• Burroughs 6500
• NCR, CDC 6600

IC(Integrated
Circuit)
•LSI – VLSI
•Xử lý song song


Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính

Phần mềm
hệ thống

Phần mềm
ứng dụng

Phân loại

Chức
năng

Máy tính
chuyên
dụng

Phần
cứng

Cấu trúc
bộ xử lý

Máy tính
nhúng

RISC

Cấu tạo

CISC

Von
newmann

Harvard


Kiến trúc vonNeumann
Memory
(ROM/RAM)

10
Central
Processing
Unit (CPU)

I/O
Devices

Bus dữ liệu
PCI
PCIe
SCSI
USB
…

Bus điều khiển
Bus địa chỉ

Bộ nhớ
Memory
DRAM
SRAM
ROM
EEPROM
Flash

Bộ xử lý
trung tâm
CPU

Phối ghép
vào/ra
(I/O)

Intel 80X86
Motorola 680X
PowerPC

ASIP
…

 Chương 1 – Thành phần cơ bản của máy tính

Thiết bị
vào/ra
Màn hình
Máy in
Bàn phím
Con chuột
Ổ cứng
Sensor,
Actor
…
HUST-FET, 01/11/2013


Kiến trúc Havard

11

Bus dữ liệu
Bus điều khiển
Bus địa chỉ

Bộ nhớ
dữ liệu

Bộ xử lý

trung tâm
CPU

Phối ghép
vào/ra
(I/O)

Thiết bị
vào/ra

Bus địa chỉ
Bus điều khiển
Bus dữ liệu

Bộ nhớ
lệnh

HUST-FET, 01/11/2013


Kiến trúc RISC (Reduce Instruction
Set Computer)
 DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, Atmel AVR, MIPS, PA-RISC,
Power(PowerPC), SuperH, và SPARC
 ARM (Acorn RISC Machine)
 MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)

 Có bao nhiêu SV biết về ARM?
 Hãy tra wikipedia để có khái niệm sơ bộ về ARM.

From ARM


Các máy tính nhúng thơng dụng nhất
trên thế giới


“big.LITTLE” là gì ?
 Big processor cores (Lõi xử lý lớn): Hiệu năng tính tốn cao.
 Little processor cores (Lõi xử lý nhỏ): Năng lượng tiêu thụ thấp.

Big

Little
From ARM


Tại sao phát triển lõi big.Little?

Pin điện thoại sẽ dùng
được lâu nhất có thể


Kiến trúc LITTLE và BIG

LITTLE
• Đơn giản
• Ít các đơn vị chức năng
• Xử lý chậm
• Đường ống ngắn

BIG
• Phức tạp
• Nhiều đơn vị chức năng
• Đường ống dài
• Xử lý nhanh


Mở rộng: Thiết kế
nhiều transitor với
cùng chi phí và sử
dụng hiệu quả


Why should they do this?

Answer:
Không thể tăng công
suất tiêu thụ. Cần cải
thiện hiệu suất nguồn.
Cách tốt nhất là sử dụng
tất cả transistors nhàn
rỗi.