Bài giảng Kỹ nghệ máy tính Chương 1 Computer nêu kỹ nghệ(Engineering)là gì ? Ứng dụng khoa học và phương pháp toán học để tạo ra những sản phẩm và hệ thống có ích cho xã hội. Ngành khoa học ứng dụng, đôi khi, khoa học cơ bản cũng là một trong những phạm vi nghiên cứu của nó.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Kỹ nghệ máy tính: Chương 1 - Nguyễn Văn Thọ
- ĐẠI HỌC DUY TÂN
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
CHƯƠNG 1
COMPUTER
Nguyễn Văn Thọ
Khoa Điện tử viễn thông
Đại học Duy Tân – 2010
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
What is a Computer?
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
1987 vs. 2007
System IBM PC/AT Nokia 6682 Smartphone
Year 1987 2007
Cost $2000 $150
Form factor ½ desktop Pocket
CPU 12 MHz 80286 220 MHz ARM
Memory 512 KB 8 MB
Storage
20MB Hard disk, 1.2MB Floppy 1GB mini-SD flash
Display
80x25 monochrome text 176x208 pixel color
Peripherals keyboard Camera, phone, web
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Kỹ nghệ(Engineering)là gì ?
• Ứng dụng khoa học và phương pháp toán học để tạo ra
những sản phẩm và hệ thống có ích cho xã hội
• Ngành khoa học ứng dụng
• Đôi khi, khoa học cơ bản cũng là một trong những phạm vi
nghiên cứu của nó
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
EE, CE & CS
EE, CE & CS quan hệ với nhau rất khắn khít
Computer
Electrical Engineering Engineering Computer Science
Hardware Hardware & Software
Software
EE : Kỹ nghệ điện tử : phần cứng
CS : Khoa học máy tính: phần mềm)
CE : Kỹ nghệ máy tính : phần cứng & phần mềm
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
EE, CE and CS
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
HARDWARE VS. SOFTWARE
• Quan điểm
• Kỹ sư phần mềm không hiểu biết về phần cứng hoặc
• Kỹ sư phần cứng không hiểu biết về phần mềm.
• Điều này không chính xác ! Phần cứng và phần mềm là 2 phần của một
hệ thống máy tính. Hệ thống chỉ có thể hoạt động tốt nhất khi người thiết kế am
hiểu cả 2 lĩnh vực.
• Kỹ sư phần cứng phải hiểu rõ chương trình và trình biên dịch để thiết kế
vi xử lý hoạt động tối ưu
• Kỹ sư phần mềm phải nắm rõ các khả năng và hạn chế của phần cứng để
thiết kế phần mềm hiệu quả nhất
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
DIGITAL VS. ANALOG
• Cassetse vs CD’s
• Điện thoại quay số vs. Cell phone
• NTSC vs. HDTV
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
DIGITAL VS. ANALOG
• Analog
• Tín hiệu liên tục về mặt thời gian
• Hầu hết các tín hiệu trong thế giới thực là analog
• Digital
• Tín hiệu rời rạc về mặt thời gian
• Tín hiệu lưu trữ trong máy tính là digital, nhị phân
x(t) x[n]
… …
t n
Analog Signal Digital Signal
t , x(t ) ∈ ℜ n, x[n] ∈ Ζ
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• Mạch tương tự và mạch số
• Truyền thông
• Xử lý tín hiệu và xử lý ảnh
• Hệ thống nhúng
• Thiết kế phần cứng
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Analog and Digital Circuits
Mạch tương tự và mạch số
• Thiết kế và kiểm tra mạch điện tử
• Chuyển đổi tương tự -số
• Phần mềm vẽ và mô phỏng mạch sử dụng trong
thiết kế mạch
• Các thành phần điện tử cơ bản
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Communications
Truyền thông
• Telephones, Cell phones
• Kênh truyền thông (dây dẫn, sóng điện từ), sự khác
nhau giữa các phương pháp truyền thông, tối ưu
hóa kênh truyền
• Sự truyền dẫn vật lý của thông tin, mã hoá và giải
mã thông tin, mã sửa lỗi…
• Chuyển mạch
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Signal and Image Processing
Xử lý tín hiệu và xử lý ảnh
• Tiếng nói (Voice), video, biomedical signals
• Xử lý tín hiệu trong truyền thông, nén thông
tin, dò tìm tín hiệu
• Chuyển đổi tiếng nói sang tín hiệu số
• Photos – to GIFs/JPEGs
• Điện tim
• CDs & DVDs
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Embedded Systems
Hệ thống nhúng
• Vi xử lý & vi điều khiển nhúng
• Lập trình cho hệ thống nhúng
• Thiết kế máy tính nhúng
• Thiết kế các hệ thống điều khiển tự động
• Giao diện
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Design Hardware
Thiết kế phần cứng
• Mạch số
• Ngôn ngữ mô tả phần cứng
• Thiết kế, chế tạo chip
• Kiểm tra mạch số (testing)
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH
• Thế hệ -1: The early days (…-1642)
• Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• Thế hệ 2: Discrete transistors (1955-1965)
• Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)
• Thế hệ 4: VLSI (1980-?)
• Thế hệ 5: ?
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ -1: The early days (…-1642)
• Bàn tính, abacus, đã được sử dụng để tính toán. Khái niệm về
giá trị theo vị trí đã được xử dụng
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ -1: The early days (…-1642)
• Codex Madrid - Leonardo Da Vinci (1500)
• Vẽ một cái máy tính cơ khí
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Blaise Pascal, con trai của một người thu thuế, đã chế
tạo một máy cộng có nhớ vào năm 1642
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Năm 1801, Joseph-Marie Jacquard đã phát minh ra máy dệt tự
động sử dụng bìa đục lỗ để điều khiển hoạ tiết dệt trên vải
• Bìa đục lỗ lưu trữ chương trình: máy đa năng đầu tiên
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Babbage đã thiết kế một cái máy vi phân Difference Engine để
thay thế toàn bộ bảng tính: máy thực hiện một ứng dụng cụ thể
đầu tiên (application specific hard-coded machine)
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Ada Augusta King, trở thành
lập trình viên đầu tiên vào
năm 1842 khi cô viết chương
trình cho Analytical Engine,
thiết bị thứ 2 của Babbage
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Konrad Zuse, Berlin, Đức, phát triển vào năm 1935 máy tính Z-1
sử dụng rơ le và số nhị phân
• Chu kỳ lệnh: 6 giây (0.17 Hz)
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 0: Mechanical (1642-1945)
• Máy tính cơ điện tự động lớn đa năng đầu tiên là máy Harvard
Mark I ( IBM Automatic Sequence Control Calculator ), phát minh
bởi Howard Aiken vào cuối 1930
• ASCC không phải là máy tính có chương trình lưu trữ sằn mà
các lệnh được ghi vào các băng giấy.
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• 18000 vacuum tubes, 1500 rơ le, 30 tấn, 140 kW, 20 thanh ghi 10
chữ số thập phân, 100 nghìn phép tính/ giây
• “Trong tương lai máy tính sẽ nặng tối đa là 1.5 tấn” (Popular
Mechanics, 1949)
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• Lập trình thông qua 6000 công tắc nhiều nấc và hàng tấn dây
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• Năm 1946, John von Neumann phát minh ra máy tính có
chương trình lưu trong bộ nhớ
• Máy tính của ông gồm có một đơn vị điều khiển, một ALU, một
bộ nhớ chương trình và dữ liệu và sử dụng số nhị phân thay vì
số thập phân.
• Máy tính ngày nay đều có cấu trúc von Neumann
• ông đặt nền móng cho hiện tượng “von Neumann bottleneck”,
sự không tương thích giữa tốc độ của bộ nhớ với đơn vị xử lý
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• Năm 1948, máy tính có chương trình lưu trữ trong bộ nhớ đầu
tiên được vận hành tại trường đại học Manchester:
Manchester Mark I
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• Năm 1951, máy tính Whirlwind lần đầu tiên sử dụng bộ nhớ lõi
từ (magnetic core memories). Gần đây nguyên lý này đã được
sử dụng lại để chế tạo MRAM ở dạng tích hợp.
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 1: Vacuum tubes (1945-1955)
• John von Neumann năm 1952 với chiếc máy tính mới của ông
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 2: Discrete transistors (1955-1965)
• Năm 1947, William Shockley, John Bardeen, and Walter
Brattain phát minh ra transistor
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 2: Discrete transistors (1955-1965)
• Năm 1955, IBM công bố IBM704, máy tính mainframe sử dụng
tranzistor
• Đây là máy tính với phép toán dấu phấy động đầu tiên (5 kFlops,
clock: 300 kHz)
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)
• Năm 1958, Jack St. Clair Kilby of Texas Instruments (Nobel prize
physics, 2000) đưa ra và chứng minh ý tưởng tích hợp 1
transistor với các điện trở và tụ điện trên một chip bán dẫn với
kích thước 1 nửa cái kẹp giấy. Đây chính là IC.
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)
• 7/4/1964 IBM đưa ra System/360, họ máy tính tương thích đầu
tiên của IBM
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)
• Năm 1965, Digital Equipment
Corporation, đưa ra chiếc máy
tính mini đầu tiên DP-8
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)
• Năm 1971, Ted Hoff chế tạo Intel 4004 theo đơn đặt hàng của
một công ty Nhật bản để tạo chip sản xuất calculator. Đây là vi
xử lý đầu tiên với 2400 transistor (microprocessor, processor-
on-a-chip).
• 4 bít dữ liệu, 12 bit địa chỉ
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 3: Integrated circuits (1965-1980)
• 1973-1974, Edward Roberts, William Yates and Jim Bybee chế
tạo MITS Altair 8800, máy tính cá nhân đầu tiên
• Giá $375, 256 bytes of memory, không keyboard, không màn
hình và không bộ nhớ ngoài
• Sau đó, Bill Gate và Paul Allen viết chương trình dịch BASIC
cho Altair
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 4: VLSI (1980-?)
• Năm 1981, IBM bắt đầu với IBM "PC" sử dụng hệ
điều hành DOS.
- Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 4: VLSI (1980-?)
Nguồn Intel
Nguyen Van Tho – Duy Tan University.
Thế hệ 4: VLSI (1980-?)
Nguồn Intel
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
