- 1 - TRNG I HC HÀNG HI
KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN
B MÔN K THUT MÁY TÍNH BÀI GING MÔN HC
KIN TRÚC MÁY TÍNH
VÀ THIT B NGOI VI
H THNG NH
I. KHÁI QUÁT V H THNG NH CA MÁY TÍNH
II. PHÂN CP B NH
III. B NH BÁN DN
1. Các loi b nh bán dn
2. T chc b nh
IV. CACHE MEMORY
1. Nguyên tc (principle)
2. K thut ánh x b nh cache
IV. QUN LÝ B NH
1. Các k thut qun lý b nh
2. B nh o
3. S phân đon
V. K THUT GII MÃ A CH
1. Cu to mt vi mch nh
2. Gii mã đa ch cho b nh
3. Gii mã đa ch bng các mch NAND
4. Gii mã dùng mch gii mã kiu 74LS138
Chng IV: TP LNH VÀ CÁC MODE A CH
1. Tp lnh ca CPU
2. Các nhóm lnh ca CPU
3. Hp ng(Assembly)
4. Các Mode đa ch
Chng V: H THNG VÀO RA
I. GII THIU CHUNG
1. Các thit b ngoi vi
2. Modul vào ra
II. GHÉP NI MÁY TÍNH VI THIT B NGOI VI
1. Ghép ni ni tip
2. Ghép ni song song

Chng I: GII THIU CHUNG

• LCH S PHÁT TRIN VÀ PHÂN LOI
1. Lch s phát trin
Nhiu th h trôi qua con ngi đã thc hin các phép toán vi các con s ch yu bng tay hay
bng các công c tính thô s (bng tính, thc tính ).
Nm 1943,John Mauchley và các hc trò ca ông đã ch to ra chic máy tính đin t đu tiên  M -
chic máy tính đc đt tên là ENIAC (Electronic Numerial Itergrator And Calculator).Nó gm 18.000
đèn đ
in t, 1500 r le, nng 30 tn, tiêu th công sut đin 140KW.Chic máy này mc đích phc v
quân đi trong chin tranh th gii ln th 2 nhng đn nm 1946 nó mi hoàn thành.
Cho đn ngày nay máy tính đã có nhng s phát trin vt bc, ng dng trong hu ht các hot
đng ca xã hi vi rt nhiu chng loi th h tu theo công vic. Tuy nhiên k t đó đn nay có th
phân máy tính ra thành các th h sau:
Th h 1: (1950-1959):

• V k thut: linh kin dùng đèn đin t, đ tin cy thp, tn hao nng lng. Tc đ tính
toán t vài nghìn đn vài trm nghìn phép tính/giây.
• V phn mm:ch yu dùng ngôn ng máy đ lp trình.
• V ng dng: mc đích nghiên cu khoa hc k thuât.
Th h 2: (1959-1964):

• V k thut:linh kin bán dn ch yu là transistor. B nh có dung lng khá ln.
• V phn mm: đã bt đu s dng mt s ngôn ng lp trình bc cao:Fortran,Algol,
Cobol,
• V ng dng: tham gia gii các bài toán kinh t xã hi.
Th h 3 (1964-1974)

• V k thut: linh kin ch yu s dng các mch tích hp (IC),các thit b ngoi vi đc ci
tin, đa t đc s dng rng rãi.Tc đ tính toán đt vài triu phép toán trên giây;dung

• V ng dng : Máy tính đã đc áp dng trong hu ht các lnh vc ca xã hi.
Th h th 5:
Theo đ án ca ngi Nht chic máy tính đin t th h th 5 có cu trúc hoàn toàn
mi, bao gm 4 khi c bn.Mt trong các khi c bn là máy tính đin t có cu trúc nh hin nay
và liên h trc tip vi ngi s dng thông qua khi giao tip trí thc gm 3 khi con: b x lý giao
tip, c s tri thc và khi lp trình.
2. Phân loi máy tính
Máy tính (computer) là mt khái nim tng đi rng, tu theo cu trúc, chc nng, hình dáng mà
có th phân ra nhiu loi khác nhau. V cn bn máy tính đc phân làm các loi chính sau:
a. Phân loi theo kh nng
• Máy tính ln (mainframe computer)
• Máy tính con (mini computer)
• máy vi tính (Microcomputer).
Máy tính ln (mainframe computer)
: có kh nng gii nhng bài toán ln tc đ tính toán
nhanh.Chúng đc thit k đc bit vi chiu dài bus d liu rng 64 bit hoc hn. Kích thc b
nh làm vic rt ln. Giá thành cao ch đc chuyên dùng cho các ng dng trong quân s, ngân
hàng, khí tng. Máy tính ln đc dùng trong khoa hc đ mô phng nghiên cu các hin tng vt
lý nh các v n ht nhân. Ví d nh máy tính ln IBM 4381, Honeywell DSP8, hay Deepblue
Máy tính con (mini computer)
là mt dng thu nh ca máy tính ln. Chiu rng d liu vào khong
32 bit đn 64 bit. Do giá thành thp hn máy tính ln,tính nng mnh nên máy tính con rt đc a
dùng trong nghiên cu khoa hc.
Máy vi tính (MicroComputer)
: Nhng máy dùng b vi x lý (h Intel, Motorola) làm ct l õi, vi điu
khin (microcontroler)và máy tính trong mt vi mch (one-chip microcomputer)đu thuc h máy vi
tính.c đim chung v công ngh ca h này mc đ t hp ln VLSI (very large scale integration)
và dùng công ngh CMOS (complementary metal oxide silicon) đ ch to các mch logic. Tc đ
phát trin các vi x lý 32 bit và 64 bit hin đi làm khong cách gia máy tính ln và máy vi tính ngày
càng thu hp.

n v điu khin: điu khin đng thi tt c các phn t ti cùng mt thi
đim các phn t x lý thc hin cùng mt thao tác trên các tp d liu khác
nhau.
+ MIMD (Multiple Instruction Stream-Multiple Data Stream)

c đim:
Máy gm hai hoc nhiu b vi x lý tng t v kh nng, có th thc hin nhng
phép toán khác nhau tren các DL khác nhau.
Tt c các CPU cùng chia x mt b nh chung. Mt s b nh cc b cng có th
đc dùng.
M em ory
Register ALU
CU
I/O
CU ALU2ALU1
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
memory
lÖnh
DL
DL
CU1 CU2ALU1
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
memory
lÖnh
DL
DL
ALU2
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
- 7 -


.s
1
+ +a
n-1
.s
n-1
=
i
n
i
i
sa ⋅
∑
−
=
1
0
(1.1)
Trong đó N là mt s nguyên có n ch s. Ch s a
i
ti v trí i (i=0 n-1) đc gi là tr s (hay còn gi
là trng s). Giá tr s là c s ca h đm . H đm đc đt tên theo giá tr c s s. Chng hn, vi
s=2 ta có h đm c s 2, vi s=10 ta có h đm c s 10 và vi s=16 ta có h đm 16. Giá tr s cng
xác đnh s ký t cn dùng đ biu din tr s. Chng hn vi s=2 h đm s cn hai ký t đ biu
din, vì th ta có khái nim h nh phân(chia ra làm hai). Tng t nh vy, h đm 10 và 16 còn
đc gi là h thp phân và h thp lc phân.
b. H đm thp phân
nh ngha: là h đm quen thuc nht ca nhân loi. Có l h đm này bt ngun t vic ngi tin
s dùng mi đu ngón tay đ đm các đ vt xung quanh. Ngày nay toàn th gii thng nht s
dng nhng ký t s  Rp đ biu din h thp phân.Các ký t s đó là: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Vic

bit là mt kilobit (Kbit).
• 2
20
bit là mt Megabit (Mbit).
• 2
30
bit là mt Gigabit (Gbit).
Ví d biu din mt s nguyên:
N=1011B=1.2
3
+0.2
2
+1.2
1
+1.2
0
=8+0+2+1=11D
d. H thp lc phân (hexa).
Xut hin nh mt cách biu din gin tin trong công ngh tin hc. Vì mt s nh phân quá dài và bt
tin khi vit và tính toán. 4 ch s nh phân đc gp thành mt ch s thp lc phân.Nh vy có s
ca h thp lc phân là s=16.iu này có ngha là cn có 16 ký t khác nhau đ biu din h thp lc
phân.Các ký t đó là :0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.
Ví d biu din mt s nguyên:
N=2BC1h=2.16
3
+11.16
2
+12.16
1
+1.16

n
-1
Dùng s nh phân có du:
n bit biu din 2
n
s t -2
n-1
đn +2
n-1
-1
S bù 2:
S bù 1: 1 đi thành 0, 0 đi thành 1
S bù 2: s bù 1 cng 1
5. Biu din s thc theo mã nh phân.
a. Biu din du chm c đnh:
Cách biu din du chm c đnh trong h nh phân hoàn toàn ging cách biu din s thc thông
thng ca h thp phân
R=a
n-1
a
0
, b
0
b
m-1
=
i
n
i
i


Ví d: R=-750 = -0,75.10
3
= -0,75E3
 đnh dng du chm đng có th dùng chun IEEE754-1985 (Institute of Electrical and Electronic
Engineering) 32 bit hoc 64 bit:
ây là chun đc mi hãng chp nhn và đc dùng trong b x lý toán hc ca Intl. Bit du nm
 v trí cao nht, kích thc phn m và khuôn dng phn đnh tr thay đi theo tng loi s thc
Giá tr s thc IEEE754-1985 đc tính nh sau:
R = (-1)
S
.(1 + M
1
.2
-1
+ +M
n
2
-n
).2
E7 E0-127

S E
7
-E
0
nh tr(M
1
- M
23

-18
+ 2
-19
+ 2
-20
+ 2
-21
= 0,1008906
nh vy giá tr ngm đnh là 1,1008906
Quy tc đi ngc li:
- 10 -

Chuyn s du phy ng v dng nh phõn
a v dng 1.xxxxEyyyy
xỏc nh bit 31: du
Xỏc nh bit t 30-23: yyyy+7Fh
Xỏc nh bit 22-0: xxxx00 00
6. Biu din cỏc dng thụng tin khỏc
Biu din hỡnh nh
Biu din õm thanh
Cỏc i lng vt lý khỏc

III. CC LOI HèNH MY TNH C NHN.
m bo tớnh tng thớch, cu trỳc phn cng bờn trong cỏc mỏy vi tớnh cỏ nhõn v c bn l
ging nhau. Vỡ th chỳng ch c phõn loi theo hỡnh dng vt lý.
Loi bn(desktop),
loi bn thu nh
(desktop slim-line)
Loi t ng
(tower),mini-tower

(Các đờng vẽ nét đứt chỉ mối quan hệ. Các đờng nét liền là đờng truyền dữ liệu)
- 11 - Chng II: B X LÝ TRUNG TÂM

1. T chc b x lý
 hiu đc t chc ca CPU, chúng ta hãy xem xét nhng yêu cu đt ra trên CPU, nhng th nó
phi làm:
• Fetch Instructions(ch lnh tìm np):
CPU phi đc các ch lnh t b nh.
• Interpret Instructions:
ch lnh phi đc gii mã đ xác đnh hành đng nào đc yêu cu.
• Fetch data (d liu tìm np):
S thi hành mt ch lnh có th yêu cu thc hin mt vài thao
tác s hc hoc lôgi trên d liu.
• Write Data:
Nhng kt qu ca s thi hành có th yêu cu vit d liu vào b nh hoc
module vào ra.
Thông thng CPU phi thc hin các công vic này, nó có th rõ dàng CPU cn mt ch cha tm
thi đ cha d liu . Nó phi nh v trí ca ch lnh sau cùng đn mc nó có th bit ni nào cha
lnh tip theo. Nó cn cha các ch lnh và d liu tm thi trong khi mt lnh đc thc thi. Nói
cách khác CPU cn mt b nh trong nh.
Hình 1.1 là 1 hình nh đn gin
ca CPU, xác đnh các kt ni ca
nó vi phn còn li ca h thng
thông qua bus h thng. Mt giao
din tng t có th cn đn cho
tt các các cu trúc kt ni khác.
Các b phn chính ca mt CPU là

Data
BUS
Address
BUS
SystemBUS
S
tatus Flags
Shifter
Complementer
Arithmetic and
Boolean Logic
Registers
Control Unit
Internal CPU Bus
Control BUS
Arthimetic and Logic Unit
- 12 -

Mt h thng máy tính dùng mt h thng cp bc b nh. Ti các mc cao hn trong h thng cp
bc, b nh nhanh hn, nh hn, và đt hn (tính theo bit). Trong CPU, có tp hp các thanh ghi
chc nng là mc nh trên b nh chính và b nh cache trong h thng cp bc. Các thanh ghi
trong CPU phc v 2 chc nng chính:
• User-Visible Registers:
Nó cho phép ngi lp trình ngôn ng máy hoc ngôn ng Asembly
thu nh b nh chính bng ti u hoá vic s dng các thanh ghi.
• Control and Status Registers:
Các thanh ghi này đc s dng bi đn v điu khin CU đ
điu khin các thao tác ca CPU và bng phân quyn, các chng trình điu khin h thng
điu khin s thc thi ca các chng trình khác.
Không có s riêng bit rõ ràng gia các thanh ghi trong hai loi trên. Ví d trên mt s máy chng

Nu có user-visible stack addressing, sau đó ngn xp tiêu biu là
trong b nh và có mt thanh ghi ch đn đu ngn xp.Nó cho phép đánh đa ch
tuyt đi; đó là push,pop, và các ch lnh ngn xp khác cn không cha mt toán
hng ngn xp rõ ràng.
Control and Status Registers:
Có rt nhiu thanh ghi CPU khác nhau đc s dng đ điu khin thao tác ca CPU. Hu ht chúng
trên đa s máy là không hu hình vi ngi dùng. Mt vài thanh ghi có th hu hình vi các lnh máy
thc thi trong ch đ điu khin hoc trong operating-system mode.
- 13 -

Tt nhiên, các máy khác nhau s có t chc thanh ghi khác nhau và s dng thut ng khác nhau.
Chúng tôi lit kê ra đây mt danh sách hoàn toàn hp lý ca các loi thanh ghi vi mt mô t ngn
gn:
Bn thanh ghi là ct tu đi vi s thi hành lnh.
• Program Counter(PC): cha đa ch ca mt ch lnh đc tìm np.
• Thanh ghi lnh (Instruction Register): cha ch lnh đc tìm np gn nht.
• Thanh ghi đa ch b nh(Memory Address Register): cha đa ch ca các v trí trong b
nh.
• Thanh ghi b nh đm (Memy Fuffer Register): ch mt t d liu đc ghi vao trong
b nh hoc t đc đc gn đây nht.
Ví d các t chc thanh ghi vi x lý.

Các ví d cung cp tài liu đ nghiên cu và so sánh t chc thanh ghi ca các h thng có th so
sánh đc.Trong phn này, chúng ta s xem xét 3 b vi x lý 16 bit đc thit k  cùng mt thi
đim: Zilog Z8000(PEUT79), Intel 8086 [MORS78,HEYW83], Và Motorola MC6800 [STRI79].
Ví d vi b x lý 8086:

Bao gm:
• 1 thanh ghi con tr lnh IP (instruction Pointer): Lu tr đa ch lnh k tip s đc chy
trong đon CT hin thi. Mi 1 t lnh đc đc t b nh BIU s thay đi giá tr IP sao


*Thanh ghi c: Flag Register

9 trong s 16 bit ca thanh ghi này đc s dng, mi bit có th đc thit lp hay xoá d ch th kt
qu ca mi thao tác trc đó hoc trng thái hin thi b XL
‚ CF Carry : nh
‚ PF perity: chn l
‚ ZF zero : kt qu phép toán =0
‚ SF sign : 0 dng, 1 âm.
‚ OF overflow : tràn
3. n v s hc và logic ALU (Arithmetic and logic unit)
n v s hc và logic (ALU) là mt phn ca máy tính thc s th
c hin các thao tác s hc và logic
trên d liu. Tt c các thành phn khác ca h thng máy tính-đn v điu khin, thanh ghi, b nh,
ch yu mang d liu vào cho ALU đ ALU x lý và sau đó đa kt qu ra ngoài.
n v s hc và logic và tt c các thành phn đin t trong máy tính đu da trên vic s dng các
thit b s đn gin có th cha các con s nh phân, và thc hin các thao tác boolean logic đn
gin.

Hình trên ch ra trong mt gii hn chung, ALU đc kt ni vi phn còn li ca CPU nh th nào.
D liu đc sn sàng cho ALU trong các thanh ghi, và kt ca ca mt thao tác đc cha trong
các thanh ghi khác. Các thanh ghi là ch cha tm thi trong CPU đc kt ni bi các đng tín
hiu ti ALU. ALU s đt c nh là kt qu ca mt thao tác. Ví d có tràn đc đt lên 1 nu kt qu
ca vic tính toán vt quá chiu dài ca thanh ghi cha.Giá tr c đc cha trong các thanh ghi
trong CPU. n v điu khin cung cp tín hiu điu khin thao tác ca ALU, và s di chuyn d liu
vào và ra khi ALU. (Cu to ca ALU đc mô t trong hình 1.2)


- n v điu khin(CU)
ALU là thành phn chc nng thc s ca máy tính, Các thanh ghi dùng đ cha d liu trong CPU,
Mt vài thanh ghi cha thông tin trng thái cn đ qun lý ch lnh sp xp liên tc (ví d t trng thái
chng trình). Nhng thanh ghi khác cha d liu đa đn hoc ly t ALU, b nh, module vào ra.
Các đng d liu trong đc dùng chuyn d liu gia các thanh ghi, gia các thanh ghi và ALU.
Các đng d liu ngoài liên kt các thanh ghi vi b nh và module vào ra. thng bng phng
tin ca bus h thng. n v điu khin to ra các thao tác xy ra trong CPU.
S thi hành mt chng trình bao gm các thao tác liên quan đn các thành phn CPU. Nh chúng
ta đã thy, các thao tác này bao gm s liên tc ca các vi thao tác (vi điu khin). Tt c các vi thao
tác là mt trong các loi sau:
• Truyn d liu t mt thanh ghi đn thanh ghi khác.
• Truyn d liu t mt thanh ghi đn mt giao din ngoài (ví d system bus)
• Truyn d liu t mt giao din ngoài ti thanh ghi.
• Thc hin thao tác s hc và logic, s dng thanh ghi đ nhn và ghi d liu.
Tt c các vi thao tác cn thc hin trong mt chu k ch lnh (bao gm tt c các vi thao tác đ thc
hin mi ch lnh trong tp ch lnh, nm trong mt trong nhng loi trên)
n v điu khin thc hin hai công tác chính:
- S sp xp chui (sequencing) :
n v điu khin khin CPU sp xp chui vi thao
tác vào mt chui liên tc thích hp, da trên chng trình đang đc thc hin
- S thi hành (Execution):
n v điu khin khin mi vi thao tác đc thc hin.
đn v điu khin thao tác da vào vic s dng các tín hiu điu khin.
Tín hiu điu khin:

Chúng ta đã đnh ngha các thành phn đã to ra CPU (ALU, thanh ghi, đng dn d liu) và các vi
thao tác đang đc thc hin. i vi đn v điu khin đ thc hin các chc nng ca nó, nó phi
có d liu vào cho phép nó xác đnh trng thái ca h thng và mc ra cho phép nó điu khin tác
đng ca h thng. Có các chi tit k thut ngoài ca đn v điu khin. Ni ti, đn v điu khin phi
có logíc yêu cu thc hin chui vi thao tác và thi hành các chc nng.


tác đng thi) đc thc hin vi mi xung đng h. ây là m vài ln nhc đn nh là chu
k thi gian x lý, hoc chu kì thi gian đng h.
- Thanh ghi ch lnh:
mã ch lnh hin ti đc dùng đ xác đnh vi thao tác nào đc thc
hin trong chu kì thi hành.
- C: Có các yêu cu bi đn v điu khin đ xác đnh trng thái ca CPU và kt qu ca thao
tác ALU trc. Ví d, đi vi ch lnh Increment and skip-if rezo (ISZ), đn v điu kin s
lng gia PC nu c Rezo đc đt.
- Các tín hiu điu khin t bus điu khin:
Khu phn bus điu khin ca bus h thng cung
cp tín hiu cho đn v điu khin, nh là tín hiu ngt và s công nhn.
Mc ra là:
- Tín hiu điu khin trong CPU
: có 2 loi: Nó khin d liu b di chuyn t mt thanh ghi ti
các thanh ghi khác, và làm hot đng các chc nng ALU c th.
- Các tín hiu điu khin điu khin bus:
Cng có 2 loi: các tín hiu điu khin b nh, và tín
hiu điu khin module vào ra.
Thành phn mi đã đc gii thiu trong hình này là tín hiu điu khin. Ba kiu tín hiu đc s
dng : kích hot mt chc nng ALU, kích hot các đng d liu, và là các tín hiu trên bus h
thng ngoài hoc giao din ngoài. Tt c các dng tín hiu này đc cung cp cui cùng trc tip
nh các tín hiu vào hay các cng logic riêng bit.
Chúng ta hãy xem xét li chu k tìm np đ xem cách đn v điu khin duy tri diu khin. n v điu
khin gi du vt ni nó là trong chu k tìm np. Ti đim quy đnh, nó bit chu k tìm np đoc thc
hin tip. Bc đu tiên là di chuyn các ni dung ca PC và MAR. n v điu khin dùng nó bng
vic kích hot tín hiu điu khin m các cng gia các bit ca PC và các bit ca MAR. Bc tip
theo là đc mt t trong b nh vào MBR và gia lng PC. n v điu khin làm vic này bng vc
gi các tín hiu kèm theo đng thi.
1. Mt tín hiu điu khin m các cng cho phép ni dung ca MAR đa vào bus đa ch.

Read
Control Unit
Next Address Control
Control Signals
Within CPU
Control Signals to
System Bus
- 17 -

khin và thong tin đa ch tip theo cho đn v lôgic tun t.
3. n v logic tun t ti đa ch mi vào trong thanh ghi đa ch điu khin da vào thông tin đa
ch tip theo t thanh ghi b đm điu khin và các c ALU.
Tt c xy ra trong mt xung đng h.
5. Mt s m rng ca vi x lý máy tính cho đn ngày nay
T s phát trin ca các máy tính cha chng trình đu tiên nhng nm 1950, đã có mt s s
cách tân thc s rõ rt trong các khu vc ca t chc máy tính. Sau đây không phi là mt danh sách
hoàn chnh, mà ch là mt vài tin b chính k t ngày sinh ca máy tính.
The Family Concept:
đc gii thiu bi IBM vi h thng System/360 nm 1964, tip theo ngay
sau đó là DEC vi PDP-S.Khái nim gia đình tách riêng kin trúc ca máy t s thi hành ca nó. M
tp hp các máy tính đc đ ngh, vi s khác nhau gia đc trng giá/tính nng đa ra cùng mt
kin trúc cho ngi dùng.S khác nhau trong giá và hiu sut là bi ti s thi hành khác nhau ca
cùng mt kin trúc.
n v điu khin vi chng trình (Microprogrammed Control Unit):
c đ xut bi Wikes
nm 1951, và đc gii thiu bi IBM trên h thng S/360 line trong nm 1964. Lp trình vi chng
trình làm gim bt công tác thit k và thc hin đn v điu khin và h tr cho family concept.
B nh Cache (cache Memory): u tiên đc gii thiu rng rãi trên h thng IBM S/360 Model 85
nm 1968.S thêm vào thành phn này trong h thng phân cp b nh ci thin rõ rt hiu su
t

qua mt đng, mt s đng ca BUS truyn các bit nh phân đng thi(kt ni song song).
Mt h thng máy tính cha đng mt s loi BUS khác nhau tu thuc các đng kt ni gia các
b phn  các mc khác nhau ca h thng. BUS kt ni các b phn chính ca máy gi là BUS h
thng.
BUS h thng bao gm t 50 đn 100 đng truyn riêng bit, mi đng đc phân chia mt chc
nng hay mt ý ngha riêng bit. Mc dù có rt nhiu cách thíêt k BUS khác nhau, nhng trên bt k
cách nào các đng BUS cng phân loi thành ba nhóm chính: BUS d liu, BUS đa ch, BUS điu
khin, ngoài ra có th có mt s đng cung cp nng lng cho các module tham gia BUS.
BUS d liu
: truyn ti d liu ti các thit b. Mt BUS d liu tiêu biu bao
gm 8, 16 hay 32 đng, s đng đc coi là đ rng ca BUS d liu. Mi đng ch có th mang
mt bit d liu ti mt thi đim, s lng đng xác đnh s lng bit có th đc truyn trong mt
thi đim.
BUS đa ch
: dùng ch đnh rõ ngun gc hay đích đn ca d liu trên BUS d liu. a ch thng là
đa ch các cng vào/ra, t nh trong ngn nh.
BUS điu khin
: điu khin vic truy nhp và vic s dng các đng đa ch và d liu. Các đng
d liu và đa ch đc chia s cho tt c các b phn, phi có s điu khin vic s dng các đng
đó. Các tín hiu điu khin truyn c lnh và thông tin thi gian gia các module h thng. Tín hiu
thi gian ch ra nhng thông tin v đa ch và d liu hp l. Các tín hiu lnh đnh rã thao tác đc
thc hin
Nhng đng điu khin tiêu biu:
• Memory write:
điu khin d liu trên BUS đc vit vào v trí đã đc xác đnh bng đa ch
• Memory read:
điu khin vic đa d liu t mt v trí xác đnh vào BUS
• I/O write:
điu khin đa d liu t BUS ra cng vào/ra đã xác đnh
• I/O read:

X bên trong CPU (register)
X Internal memory (main memory)
X B nh ngoài (đa cng, đa quang)
• Dung lng
X kích thc t nh (word size) :thng là 8,16,32 bits
X s lng t nh
• n v truyn

X Word: đn v t nhiên  t chc b nh. Kích thc t nh thng là s bit dùng đ
biu din s hoc đ dài lnh .
X Khi (block) là đn v truyn d liu ln hn t nh, thng đc dng truyn d liu
vi b nh ngoài.
• Phng pháp truy nhp

X Sequential access (truy nhp tun t)
thng đc dùng truy cp bng t.
X Truy nhp trc tip (direct memory)
ging nh truy nhp tun t, truy nhp trc tip
bao hàm vic chia s đc vit c khí.Nhng t nh ca bn ghi có đa ch c s duy
nht trên v trí vt lý. Vic truy nhp đc hoàn thành bi truy nhp trc tip là đi đn
vùng lân cn chung cng vi tìm kim tun t, đm hoc đi đ đi đn v trí cui
cùng.Thi gian truy nhp có th thay đi đc. Các loi đa s dng phng pháp
truy nhp trc tip.
X Truy nhp ngu nhiên (Random access) : mi v trí đa ch trong b nh là đc nht.
Thi gian truy nhp các v trí đã cho là đc lp vi dãy truy nhp u tiên và là hng
s.Nh vy, v trí nào cng có th đc chn ngu nhiên, và đa ch trc tip.B nh
chính là truy nhp ngu nhiên.
X Truy nhp liên kt:
đây là kiu truy nhp ngu nhiên có th làm s so sánh v trí bít
trong t cho mt phép toán c th và làm vic này cho tt c các t đng thi. Vì vy

X tng dung lng
X tng thi gian truy nhp
X gim tn s truy nhp ca b nh bi CPU.
Theo chiu t trên xung di:
X dung lng tng dn
X tc đ truy nhp gim d
n.
III. B NH BÁN DN
1. Các loi b nh bán dn
Tt c các loi b nh đc trình by sau đây là truy nhp ngu nhiên. ó là nhng t nh riêng bit
đc truy nhp trc tip qua đa ch logic
• RAM (random- access memory) :
đc đim phân bit là có th đc d liu t b nh và d
dàng ghi d liu vào.Vic đc và ghi d liu đc hoàn thành nh các tín hiu đin.
Mt đc tính khác ca RAM là thay đi đc. RAM đc nuôi bng mt ngun đin n đnh
.Nu ngun nuôi b ngt d liu trên RAM s mt. Vì Vy RAM đc dùng làm ch tr tm thi.
Công ngh RAM chia làm 2 loi: RAM tnh và RAM đng
X RAM tnh:
giá tr nh phân đc ct tr dùng các flip-flop truyn thng cu hình cng
logic. Static RAM s gi đc d liu n đnh,tc đ nhanh.
X RAM đng (Dinamic RAM): s dng các t bào cha d liu da trên s np đin cho
các t đin.Vì các t đin có xu hng phóng đin nên RAM đng yêu cu np đin
làm ti đnh k đ gi thông tin .
• ROM (Read only Memory)

Tng phn vi Ram là Rom. Rom cha đng các kiu d liu không th b thay đi trong mt
thi gian dài. Mt đc tính ca Rom là ch có th đc d liu t đó mà không th ghi d liu mi
vào nó. Mt ng dng quan trng ca Rom là cha đng các vi chng trình . Nhng ng
dng tim tàng khác bao gm:
X Th vin th tc con cho các chc nng đc s

N
*m
IV. CACHE MEMORY
1. Nguyên tc (principle)
Cache memory đc dùng cho tc đ nh gn bng tc đ ca các b nh nhanh nht có sn, và ti
cùng thi gian cung cp mt kích thc b nh rng vi giá không đt hn các kiu b nh bán dn. CAS
Memory
RAS
Buffer
Truy nhËp
Address
Data
CAS: Colum Address Select
RAS: Row Address Select
CPU
Cache
Main Memory
Word Transfer
Block trasfer
Cache and Main Memor
y
- 22 -

ây là mi quan h gia b nh chính ln và chm hn vi b nh cache nh nhng nhanh hn.B
nh cache sao chép mt phn ca b nh chính. Khi CPU c gng đc mt t nh ca b nh,s
kim tra đc làm đ xác đnh rõ nu t nh nm trong cache. Trong trng hp đó, t nh đc
cung cp cho CPU. Nu không khi nh ca b nh chính, bao gm mt s t nh c đnh đc đc

và cache theo đn v khi.
Vì có có ít đng cache hn các khi nh ca b nh chính, mt thut toán là cn thit cho vic ánh
x khi nh ca b nh chính vào các đng ca cache. Hn na, có ngha là cn xác đnh khi b
nh chính đang s dng cache line. Vic la chn hàm ánh x ra lnh cho vic t chc cache ntn.
Có 3 k thut ánh x

X ánh x trc tip: Direct Mapping
X ánh x liên kt hoàn toàn: Full Associative Mapping
X ánh x liên kt tp hp: Set Associative Mapping
a. ánh x trc tip
K thut đn gin nht đc bit đn là ánh x trc tip. ánh x mi khi nh ca b nh chínhvào
mt đng cache có th.
X Block 0-> line 0
Memory
Address
Data
1
2
3
Block
(K word)
2^n-1
Word
Length
0
1
2
3
Tag
Block

nào. Hn na nu xy ra
chng trình mun tham vn
li t nh t 2 khi khác nhau
đc ánh x vào cùng mt
đng, khi đó các khi s tip
tc đc trao đi trong cache,
và t l thành công s gim
xung.
b. ánh x liên kt hoàn
toàn
Ánh x liên kt s khc phc
nhc đim trên bng cách
cho phép mi khi b nh
chính đc np vào trong bt
k đng nào ca cache.
Trong trng hp này n bit
chia ra 2 trng:

Compare
x x
Tag Line Word
Memory Address
Hit in cache
Miss in cache
Tag Data
Main Memory
Compare
X
Hit in Cache
X

X
X Block i -> Set (i mod S)
a ch
Tag Set n1
Ví d :
B nh chính 4 GB
Kích thc cache 16 kB
Block 32 byte
S Bit đa ch là n=32 (2
32
=4 G)
Xét trong trng hp ánh x trc tip
a ch do CPU phát ra n=32 bit
1 khi (block) 32 byte-> n1=5 (2
5
=32)
n2=s đng trong cache
9
5
14
2
2
2
32
16
==
byte
kb
->n2=9 bit
î Tag=32-9-5=18 bit

0
L
1
L
2
Miss in cache
Main memory
Compare
Set
X
Hit in cache
- 25 -

phc tp. Công tác chia nh đc qun lý đng bi h điu hành và còn đc bit dui tên qun lý b
nh (memory management).
qun lý b nh thc s là quan trng trong mt h thng đa nhim. Nu ch là mt vài tin trình trong
b nh, trong hu ht thi gian tt c các tin trình s phi đi vic truy nhp vào ra và b vi x lý s
b nhàn ri. Nh vy, b nh cn phi đnh v hiu qu đ sp đt càng nhiu tin trình trong b nh
càng tt.
a. Swapping (hoán đi)
Trong hình 7.14 chúng ta đã
tho lut 3 kiu hàng đi
(queues): hàng đi cho các tin
trình mi, hàng đi cho các tin
trình sn sàng s dng CPU,
hàng đi cho các tin trình
không sn sàng s dng CPU.
Nhc li lý ro ca thit b phc
tp này là các ho
t đng vào ra

b nh o s ci thin s thi hành hn s tráo đi đn gin. B nh o s đc đ cp ngay sau
đây, nhng trc tiên, chúng ta phi chun b nn tng bng vic gii thích phân vùng và phân trang.

END
Process
Request
Figure 7.14 Queuing diagram representation of processor scheduling
Long Term
Queue
Short Term
Queue
CPU
I/O I/O Queue
I/O I/O Queue
I/O I/O Queue
Main Memory
Operating
System
Completed Jobs
and User
Sessions
Main Memory
Completed Jobs
and User
Sessions
Operating
System
Intermediate
Queue
Long Term