Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 1 - Vũ Thị Lưu

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
GV: VŨ THỊ LƯU
BM: Khoa học máy tính
Email:


Mục tiêu của môn học
 Về kiến thức:
 - Học viên có thể phân tích được cơ chế hoạt động
của các thành phần hệ thống máy tính
 - Phân biệt được các các linh kiện phần cứng
 - Đánh giá được hiệu quả của các phương pháp
quản lý, truy cập bộ nhớ và trao đổi dữ liệu với
thiết bị ngoại vi
-

...


Tài liệu tham khảo chính
1. William Stallings - Computer Organization and Architecture
- Designing for Performance - 2013 (9th edition) Trình bày
kiến thức cơ bản và khái quát về Kiến trúc máy tính
2. John P. Hayes - Computer Architecture and Organization 1998 (3th edition) Trình bày sâu về Thiết kế máy tính
3. Nguyễn Nam Trung - Cấu trúc máy tính và TBNV
4. Nguyễn Đình Việt - Kiến trúc máy tính
5. Vũ Thị Lưu Bài giảng Kiến trúc máy tính


Đánh giá môn học
- Dự lớp đầy đủ, ý thức học tập tốt: 10% chuyên cần

- Hoàn thành bài tập lớn: 30% điểm môn
- Thi cuối kỳ (60% điểm môn)


Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Máy tính và phân loại
1.2. Kiến trúc máy tính
1.3. Sự tiến hố của máy tính


Chương 1: Giới thiệu chung
1.1. Máy tính và phân loại
1. Máy tính
 Máy tính (Computer) là thiết bị điện tử thực hiện
các công việc sau:




Nhận thông tin vào,
Xử lý thông tin theo dãy các lệnh được nhớ sẵn bên trong,
Đưa thông tin ra.

 Dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ để u cầu máy
tính thực hiện cơng việc cụ thể được gọi là chương
trình (program)
-> Máy tính hoạt động theo chương trình.


Mơ hình máy tính cơ bản

Mơ hình phân lớp của máy tính
Người sử dụng
(End User)

Người lập trình
(Programmer)

Các chương trình ứng dụng
(Application Programs)

Người thiết kế HĐH
(OS Designer)

Các phần mềm trung gian (Utilities)

Hệ điều hành (Operating System)
Phần cứng (Computer Hardware)

- Phần cứng: hệ thống vật lý của máy tính
- Phần mềm: các chương trình và dữ liệu


2. Phân loại máy tính
-

Phân loại truyền thống:
 Máy vi tính (Microcomputer):
 Máy tính nhỏ (Minicomputer): các loại máy cơ sở Trung

 Máy tính lớn (Mainframe Computer): ứng dụng trong quản
lý, tính tốn khoa học, kỹ thuật xử lý song song và hệ
thống vào ra khá mạnh
 Siêu máy tính (Supercomputer): máy tính vecto, kỹ thuật xử
lý vơ hướng, tính tốn khoa học, mơ phỏng hiện tượng, kỹ
thuật đa xử lý song song, hàng trăm ngàn bộ vi xử lý bên
trong


Máy vi tính


Mini computer
First generation Digital Equipment
Corporation (DEC) PDP-8

Data General Nova, serial number 1, the
first 16-bit minicomputer,


Main frame


Super computer


Phân loại máy tính hiện đại
 Máy tính để bàn (Desktop Computers)
 Máy chủ (Servers)
 Máy tính nhúng (Embedded Computers)

Máy tính để bàn (Desktop)
 Là loại máy tính phổ biến nhất
 Các loại máy tính để bàn



Máy tính cá nhân (Personal Computer – PC)
Máy tính trạm làm việc (Workstation Computer)

 1981, IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử dụng bộ xử lý
Intel 8088
 1984, Apple đưa ra máy tính Macintosh sử dụng bộ xử lý
Motorola 68000
- Giá thành: 300USD đến 10.000USD


1981_IBM-PC - 8088


1984, Apple đưa ra máy tính Macintosh
sử dụng bộ xử lý Motorola 68000


Máy chủ (Server)
 Thực chất là máy phục vụ
 Dùng trong mạng theo mơ hình Client/Server
(Khách hàng/Người phục vụ)
 Tốc độ và hiệu năng tính tốn cao

 Dung lượng bộ nhớ lớn
 Độ tin cậy cao
 Giá thành: hàng chục nghìn đến hàng chục
triệu USD.


Server


Máy tính nhúng (Embedded Computer)
 Được đặt trong thiết bị khác để điều khiển thiết bị đó
làm việc
 Được thiết kế chuyên dụng
 Ví dụ:
- Điện thoại di động
- Bộ điều khiển trong máy giặt, điều hoà nhiệt độ
- Router - bộ định tuyến trên mạng
 Giá thành: Vài USD đến hàng trăm nghìn USD.


JF4418 là board nhúng có thể chạy hệ điều
hành Linux, Android, IoT RTOS


1.2. Kiến trúc máy tính
 Kiến trúc máy tính bao gồm 3 khía cạnh:
 Kiến trúc tập lệnh (Intruction Set
Architecture): nghiên cứu máy tính theo cách
nhìn của người lập trình.
 Tổ chức máy tính (Computer Organization):

nghiên cứu thiết kế máy tính ở mức cao: hệ thống
nhớ, cấu trúc bus, thiết kế bên trong cpu
 Phần cứng: nghiên cứu thiết kế logic chi tiết và
cơng nghệ đóng gói máy tính


Kiến trúc máy tính và tổ
chức máy tính, cái nào thay
đổi nhanh hơn?


1.2. Kiến trúc máy tính
 Kiến trúc tập lệnh thay đổi chậm, tổ chức
máy tính thay đổi rất nhanh.
Ví dụ: Các máy tính PC dùng các bộ xử lý
Intel 32-bit từ 80386 đến Pentium 4:
- Cùng chung kiến trúc tập lệnh (IA-32)
- Có tổ chức khác nhau


Kiến trúc tập lệnh
Kiến trúc tập lệnh của máy tính bao gồm:
 Tập lệnh: tập hợp các chuỗi số nhị phân mã hố
cho các thao tác mà máy tính có thể thực hiện.
Nó được trình bày dưới dạng hợp ngữ
 Vd: lệnh mã máy 0110100101010101000
 Các kiểu dữ liệu: các kiểu dữ liệu mà máy tính
có thể xử lý