Chương 2 Hệ thống máy tính thuộc bài giảng cấu trúc máy tính, cùng tìm hiểu kiến thức chương này thông qua các nội dung cần nghiên cứu sau: các thành phần cơ bản của máy tính, hoạt động cơ bản của máy tính, liên kết hệ thống.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 2
- Chương 2
H th ng máy tính
2.1 Các thành ph n cơ b n c a máy tính
2.2 Ho t ñ ng cơ b n c a máy tính
2.3 Liên k t h th ng
C u trúc Máy tính 28
- 2.1 Các thành ph n cơ b n c a máy tính
Mô hình cơ b n c a máy tính.
Các mô hình máy tính hi n nay ñư c thi t k d a trên
ki n trúc Von Neumann.
Các ñ c ñi m ki n trúc c a Von Neumann:
D li u và chương trình ch a trong b nh ñ c ghi.
B nh ñư c ñánh ñ a ch cho các ngăn nh không ph
thu c vào n i dung c a chúng.
Máy tính th c hi n l nh m t cách tu n t .
C u trúc Máy tính 29
- 2.1 Các thành ph n cơ b n c a máy tính
Sơ ñ c u trúc cơ b n a máy tính
B x lý trung tâm (CPU): Đi u khi n ho t ñ ng c a máy tính
và x lý s li u
H th ng nh : ch a chương trình và d li u ñang ñư c x lý.
H th ng vào/ra (I/O: Input/Output) : trao ñ i thông tin gi a
bên ngoài và bên trong máy tính
Liên k t h th ng (Interconnection): k t n i và v n chuy n
thông tin gi a các thành ph n v i nhau
C u trúc Máy tính 30
- 1.B x lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit)
Ch cnăng: Đi u khi n toàn b ho t ñ ng c a máy tính.
X lý d li u (vd: các phép toán s h c và logic)
Nguyên t c ho t ñ ng: CPU ho t ñ ng theo chương trình n m
trong b nh chính.
C utrúccơb nCPU
Đơn v ñi u khi n (CU:Control Unit): Đi u khi n ho t ñ ng c a
máy tính theo chương trình ñã ñ nh s n.
Đơn v s h c và logic (ALU: Arithmetic And Logic Unit): th c
hi n các phép toán s h c và logic trên các d li u c th .
T p thanh ghi (RF: Register File): Lưu tr các thông tin t m th i
ph c v cho ho t ñ ng c a CPU.
Đơn v n i ghép BUS(BIU: Bus Interface Unit): k t n i và trao
ñ i thông tin gi a Bus bên trong và Bus bên ngoài CPU.
C u trúc Máy tính 31
- 1.B x lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit)
B vi x lý ho t ñ ng theo xung nh p(clock) có t n s
xác ñ nh.
T c ñ vi x lý ñư c ñánh giá gián ti p thông qua t n
s xung nh p.
G i To : chu kỳ xung nh p, fo =1/To t n s xung nh p.
M i thao tác c a b x lý c n kTo. To càng nh thì b
x lý ch y càng nhanh
Ví d : M t máy tính Pentium 4 t c ñ 2GHz
Ta có fo=2GHz=2.109Hz
To= 1/fo=1/2.109= 0.5ns
C u trúc Máy tính 32
- 2. B nh máy tính
Ch c năng: Lưu tr chương trình và d li u.
Các thao tác cơ b n:
Thao tác ñ c d li u (Read)
Thao tác ghi d li u (Write)
Các thành ph n chính
B nh trong (Internal Memory)
B nh ngoài (External Memory)
C u trúc Máy tính 33
- B nh trong(Internal Memory)
Ch c năng và ñ c ñi m:
Ch a thông tin mà CPU có th trao ñ i tr c ti p
T c ñ r t nhanh
Dung lư ng không l n
S d ng b nh bán d n RAM, ROM
Các lo i b nh
B nh chính (Main memory)
B nh Cache (Cache Memory) hay g i b nh
ñ m
C u trúc Máy tính 34
- B nh chính (main memory)
Ch a chương trình và d li u ñang ñư c s d ng
b i
CPU
B nh chính ñư c t ch c thành các ngăn nh và
ñư c ñánh ñ a ch
Ngăn nh thư ng ñư c t ch c theo byte
N i dung c a m t ngăn nh có th thay ñ i nhưng ñ a
ch v t lý c a nó ñã ñư c ñánh là không thay ñ i
C u trúc Máy tính 35
- B nh ñ m nhanh(cache memory)
Đây là b nh bán d n có t c ñ nhanh và chúng ñư c
ñ t ñ m gi a CPU và b nh chính nh m tăng t c truy
xu t c a CPU t i b nh chính.
Dung lư ng nh hơn r t nhi u b nh chính
T c ñ nhanh hơn r t nhi u l n
Ngay nay Cache ñư c tích h p vào trong b vi x lý
và nó trong su t v i ngư i s d ng.
B nh Cache thông thư ng ñư c chia ra thành 2 m c.
Cache có th có ho c không
C u trúc Máy tính 36
- 2. B nh máy tính
Chi ti t c u trúc b nh Cache
C u trúc Máy tính 37
- B nh ngoài(External memory)
Ch c năng và ñ c ñi m
Lưu tr tài nguyên ph n m m Máy tính.
Đư c k t n i v i h th ng như thi t b vào ra.
Dung lư ng r t l n (vài trăm GB)
T c ñ ch m
Các lo i b nh ngoài
B nh t : Đĩa c ng, ñĩa m m,…
B nh quang: CD, VCD, DVD,…
B nh bán d n: flash Disk, memory Card, pen
Disk,…
C u trúc Máy tính 38
- H th ng vào ra (Input/Output System)
Ch c năng: trao ñ i thông tin gi a máy tính v i th
gi i bên ngoài.
Thao tác cơ b n
Vào d li u (In)
Ra d li u (Out)
Các thành ph n chính
Thi t b ngo i vi (Peripheral Devices)
Các Module I/O (IO Module)
C u trúc Máy tính 39
- H th ng vào ra (Input/Output System)
C u trúc vào ra cơ b n
P o r t I /O Tb ngo i vi 1
Bus máy tính
P o r t I /O Tb ngo i vi 2
Mo_
dule
I/O
P o r t I /O Tb ngo i vi n
C u trúc Máy tính 40
- Thi t b ngo i vi (Peripherals)
Các thi t b ngo i vi (Peripherals)
- Ch c năng: chuy n ñ i thông tin t bên ngoài thành d
li u máy tính và ngư c l i.
- Các thi t b ngo i vi cơ b n:
Thi t b vào: bàn phím, chu t, …
Thi t b ra: máy in, màn hình,…
Thi t b nh : ñĩa t , quang,….
Thi t b truy n thông: Modem,…
C u trúc Máy tính 41
- Module vào ra
Ch c năng: n i ghép thi t b ngo i vi v i máy tính
M i Module có 1 hay nhi u c ng vào ra
M i c ng ñư c ñánh ñ a ch xác ñ nh
Các thi t b ngo i vi ñư c k t n i v i máy tính thông qua
c ng vào ra (ví d : COM, LPT, USB, VGA,…)
C u trúc Máy tính 42
- 2.2 Ho t ñ ng c a máy tính
1. Th c hi n chương trình
Là ho t ñ ng cơ b n c a Máy tính. Máy tính l p ñi
l p l i quá trình th c hi n l nh g m hai bư c cơ b n:
Nh n l nh (Fetch)
Th c hi n l nh (Execute)
Th c hi n chương trình d ng khi:
M t ngu n
G p l nh d ng
G p tình hu ng không gi i quy t ñư c(l i)
C u trúc Máy tính 43
- Chu kỳ th c hi n l nh
Begin
Nh n l nh
Th c thi l nh
End
C u trúc Máy tính 44
- 1. Th c hi n chương trình
Nh n l nh (Fetch)
B t ñ u m i chu kỳ l nh là CPU ti n hành l y l nh t
b nh chính. Trong quá trình l y và th c hi n l nh có
2 thanh ghi CPU mà ta quan tâm ñó PC (Program
Counter)và thanh ghi IR(Instruction Register)
B ñ m chương trình thanh ghi PC gi ñ a ch c a
l nh s ñư c nh n.
CPU l y l nh t ngăn nh ñư c tr b i PC ñưa vào
thanh ghi l nh IR lưu gi
Sau m i l nh ñư c nh n thì n i dung c a thanh ghi PC
t ñ ng tăng ñ tr t i l nh k ti p s ñư c th c hi n.
C u trúc Máy tính 45
- 1. Th c hi n chương trình
Th c hi n (Execute)
B x lý gi i mã l nh ñã ñư c nh n và phát tín
hi u ñi u khi n th c hi n thao tác mà l nh yêu c u.
Th c hi n trao ñ i gi a CPU và b nh chính
Th c hi n trao ñ i gi a CPU và Module I/O.
X lý d li u th c hi n các phép toán s h c và logic.
Đi u khi n r nhánh.
K t h p các thao tác trên.
C u trúc Máy tính 46
- Ví d : Th c hi n chương trình
0001: loader
0010: store
0101: add
C u trúc Máy tính 47
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
