Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 1
1
KI
KI
Ế
Ế
N TR
N TR
Ú
Ú
C M
C M
Á
Á
Y T
Y T
Í
Í
NH
NH
& H
& H
Ợ
Ợ
P NG
P NG
Ữ
Ữ
Lý thuyết: 40 tiết (KTMT: 30 + HN: 10)
Thực hành : 10 tiết (5t x 2)

ế
ế
n tr
n tr
ú
ú
c m
c m
á
á
y t
y t
í
í
nh
nh
Số tiết: 10
Nội dung:
I. Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản
II. Lịch sử phát triển và ứng dụng của máy tính
III. Thông tin và mã hoá thông tin
4
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
I. M
I. M
ộ
ộ
t s
t s
ố

Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 2
5
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Ngôn ng
Ngôn ng
ữ
ữ
m
m
á
á
y (tt)
y (tt)
- Biên dịch: chuyển các lệnh từ ngôn ngữ cấp cao
thành các chuỗi của cấp ngôn ngữ máy và thực hiện
các lệnh trên cấp ngôn ngữ máy.
- Thông dịch: một lệnh trong chương trình cấp cao sẽ
được xem như đầu vào của chương trình cấp ngôn
ngữ máy và toàn bộ chương trình cấp cao sẽ thực thi
lần lượt từng lệnh một.
6
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
M
M
ộ
ộ
t s
t s
ố

3
2
1
0
7
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
II. L
II. L
ị
ị
ch s
ch s
ử
ử
ph
ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n &
n &
ứ
ứ
ng d
ng d
ụ
ụ

ể
ể
n (tt)
n (tt)
Thế hệ thứ nhất – Các máy tính dùng đèn điện tử chân
không
Năm 1943, tại trường ĐH Pensylvania, máy tính điện
đa năng đầu tiên ra đời có tên ENIAC do J. Presper và John
Mauchlay thiết kế.
- Trọng lượng: nặng 30 tấn.
- Kích thước: dài 30,48m, cao 2,5m
- Sử dụng 18.000 đèn điện tử, 1.500 rơ-le, công suất
tiêu thụ: 140KW/h.
- Xử lý theo số thập phân, tính 5000 phép cộng / giây.
- Lập trình bằng cách chuyển vị trí các chuyển mạch và
cáp nối.
Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 3
9
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
ENIAC (tt)
ENIAC (tt)
10
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Th
Th
ế
ế
h
h

y Von Neumann
y Von Neumann
12
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
L
L
ị
ị
ch s
ch s
ử
ử
ph
ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n (tt)
n (tt)
 Thế hệ máy tính thứ hai – Các máy tính dùng
Transistor
- Năm 1961, máy tính PDP -1 ra đời. Bộ nhớ 4k
từ 18bit. Giá thành: 120.000 USD
- Máy tính mini IBM (7090, 7094), sử dụng công
nghệ thẻ đục lỗ. Bộ nhớ 32k từ 36bit. Giá thành: vài
triệu USD.
- Năm 1964, CDC cho ra đời máy 6600 với cơ

14
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
L
L
ị
ị
ch s
ch s
ử
ử
ph
ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n (tt)
n (tt)
 Thế hệ máy tính thứ ba – Các máy tính dùng vi mạch SSI,
MSI và LSI
Vi mạch (Integrated Circuit – IC): nhiều transistor và các
phần tử khác được tích hợp trên một chip bán dẫn. Bao gồm
các loại: SSI, MSI, LSI
- VLSI (Very Large Scale Integration): chủ yếu dùng cho
máy tính thế hệ thứ tư.
Một số siêu máy tính xuất hiện trong giai đoạn này:
CRAY-1, VAX.
Cũng trong thời kỳ này bộ vi xử lý ra đời

Có thể chia làm 4 loại máy tính (dựa trên kích
thước vật lý): Máy vi tính (hay máy tính cá nhân),
máy tính nhỏ, máy tính lớn, các siêu máy tính.
16
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
M
M
á
á
y t
y t
í
í
nh th
nh th
ế
ế
h
h
ệ
ệ
th
th
ứ
ứ
tư
tư
(tt)
(tt)
Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ

18
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
III. Thông tin v
III. Thông tin v
à
à
mã h
mã h
ó
ó
a thông tin
a thông tin
1/ Khái niệm thông tin
Thông tin gắn liền với sự hiểu biết một trạng
thái cho sẵn trong nhiều trạng thái có thể có vào một
thời điểm cho trước.
Có 2 trạng thái có ý nghĩa: trạng thái thấp khi
hiệu điện thế thấp hơn V
L
và trạng thái cao khi hiệu
điện thế lớn hơn V
H
.
19
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Mã ho
Mã ho
á
á
thông tin (2)

Bao gồm 10 con số: 0, 1, 2, … , 9
 Hệ bát phân (hệ 8 – Oct)
Bao gồm 8 con số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
 Hệ thập lục phân (hệ 16 – Hex)
Bao gồm 16 ký hiệu: 0, 1, 2, …, 9, A, B, C, D, E, F
Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 6
21
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đ
đ
ế
ế
m liên quan đ
m liên quan đ
ế
ế
n m
n m
á
á
y t

- Số thực:
N,P
a
= n
1
*a
m-1
+ n
2
*a
m-2
+ ……+ n
m
*a
0
+ p
1
*a
-1
+ p
2
*a
-2
+ … + p
x
*a
-x
(với a: là hệ đếm
N= n
1

n m
á
á
y t
y t
í
í
nh (5)
nh (5)
Ví dụ:
- Số nguyên:
11011011
2
= 219
10
76320
8
= 31952
10
AB92
16
= 43922
10
- Số thực:
1111 0001,011
2
= 241,375
10
123,25
8

í
í
nh (6)
nh (6)
c/ Biến đổi hệ thập phân sang hệ đếm bất kỳ
Dạng tổng quát:
- Số nguyên
N
10
/a (chia đến kết quả bằng 0, lấy phần dư từ
dưới lên)
với a là hệ đếm tương ứng.
Ví dụ: 37
10
= 100101
2
24
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đ
đ
ế
ế

d/ Biến đổi trong các hệ đếm đặc biệt
Biến đổi từ hệ đếm 2 sang hệ đếm 16
Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 7
25
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đ
đ
ế
ế
m liên quan đ
m liên quan đ
ế
ế
n m
n m
á
á
y t
y t
í
í

đ
đ
ế
ế
m liên quan đ
m liên quan đ
ế
ế
n m
n m
á
á
y t
y t
í
í
nh (9)
nh (9)
F111170111
E111060110
D110150101
C110040100
B101130011
A101020010
9100110001
8100000000
Thập lục
phân
Nhị phânThập lục
phân

Bài 2.3
a/ 15
10
= 1111
2
b/ 42
10
= 101010
2
c/ 235
10
= 1110 1011
2
d/ 4090
10
= 1111 1111 1010
2
e/ 40900
10
= 1001 1111 1100 0100
2
f/ 65530
10
= 1111 1111 1111 1010
2
Bài 2.4
a/ 1110110
2
= 118
10

y t
y t
í
í
nh (14)
nh (14)
Bài 2.5
a/ 1,5
10
= 1,1
2
b/ 1024,0625 = 10000000000,0001
2
c/ 3,141592 = 11,001001…
2
Bài 2.6
a/ 1,1
2
= 1,5
10
b/ 0,001
2
= 0,125
10
c/ 11011,101010
2
= 27,65625
10
d/ 111,111111
2

logic (2)
logic (2)
4. Biểu diễn các số có dấu và không dấu
Trong máy tính thường dùng số bù hoặc dùng
trị tuyệt đổi để biểu diễn cho số âm. Trong hệ nhị
phân có số bù 1 và bù 2.
 Cách biểu diễn hằng số bù 1
Số bù của con số chính là đảo của số đó (ví dụ:
Đảo 0 = 1, và ngược lại).
 Cách biểu diễn hằng số bù 2
Để có số bù 2 của con số nào đó, người ta lấy
số bù 1 rồi cộng thêm 1.
Bảng biểu diễn số âm bằng số bù 2.
30
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Bi
Bi
ể
ể
u di
u di
ễ
ễ
n c
n c
á
á
c s
c s
ố

1
D
2
D
3
31
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Nhận xét:
- Các cách biểu diễn dấu bằng trị tuyệt đối,
hoặc số bù 1 dẫn đến việc dùng các thuật toán phức
tạp và bất lợi vì luôn có 2 cách để biểu diễn số 0.
- Cách biểu diễn số nguyên có dấu bằng số bù
2 được dùng rộng rãi cho các phép tính số nguyên,
có thể biểu diễn chính xác tất cả các giá trị số nguyên
và chỉ có 1 cách để biểu diễn số 0. Nó có lợi là không
cần thuật toán đặc biệt nào cho các phép tính cộng
và tính trừ, và giúp phát hiện dễ dàng các trường hợp
bị tràn.
32
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
B
B
à
à
i t
i t
ậ
ậ
p
p

Bù 2 = 1000 0000
34
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
B
B
à
à
i t
i t
ậ
ậ
p (3)
p (3)
e/ -111 = ?
Nhị phân 111 = 0110 1111
Bù 1 = 1001 0000
Bù 2 = 1001 0001
35
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
C
C
á
á
c ph
c ph
é
é
p t
p t
í

u di
u di
ễ
ễ
n d
n d
ấ
ấ
u ch
u ch
ấ
ấ
m t
m t
ĩ
ĩ
nh v
nh v
à
à
d
d
ấ
ấ
u ch
u ch
ấ
ấ
m đ
m đ

u ch
ấ
ấ
m t
m t
ĩ
ĩ
nh v
nh v
à
à
d
d
ấ
ấ
u ch
u ch
ấ
ấ
m đ
m đ
ộ
ộ
ng (3)
ng (3)
Nguyên tắc biểu diễn phần định trị và phần mũ
giống như như biểu diễn dấu chấm tĩnh. Dấu thực
sự của con số là do phần mũ định ra trên phần định
trị.
Ví dụ: 6132,789 = 0,6132789 E+04

- Định trị: F = 1011001
2
- Dấu mũ dương: dấu = 0
- Số mũ: E = 3
10
= 0011
2
Biểu diễn:
0 1011 0010 0 0011
39
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
D
D
ấ
ấ
u ch
u ch
ấ
ấ
m đ
m đ
ộ
ộ
ng (tt)
ng (tt)
Chú ý:
- Để thực hiện phép cộng (hoặc trừ) hai số dấu chấm
động phải tiến hành theo các bước sau:
+ Tăng số mũ của số có số mũ nhỏ hơn bằng
số mũ lớn hơn.

ấ
ấ
m t
m t
ĩ
ĩ
nh v
nh v
à
à
d
d
ấ
ấ
u ch
u ch
ấ
ấ
m đ
m đ
ộ
ộ
ng (4)
ng (4)
c) Biểu diễn dấu chấm động theo chuẩn IEEE-754
Tổ chức IEEE định nghĩa một số dấu chấm
động có cơ số ngầm định là 2, được chuẩn hóa sao
cho phần định trị F nằm trong dãy 1  F < 2. Một số X
theo chuẩn IEEE được định nghĩa:
X = -1

2047
0
1023
1
8
23
32
0=+; 1= –
255
0
127
S
E
F
Tổng cộng
Bít dấu
Số mũ
E cực đại
E cực tiểu
Độ dịch
Bề rộng của trường (bit)
QuadrupleDoubleSingleLoại
42
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
IEEE 754 (3)
IEEE 754 (3)
Ví dụ 1:
Biểu diễn số -2345.125 chính xác đơn dài 32 bit
có độ dịch là 127 và phần định trị là 23 bit.
-2345.125

- Định trị F = 0111 0100 1000 0100 0001100
Ta có: E – 127 = 8  E = 127 + 8 = 135
135
10
= 1000 0111
2
0111 0100 1000 0100 0001 1001000 01110
Bit dấu (S) Phần mũ (E)
Phần định trị (F)
44
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
B
B
à
à
i t
i t
ậ
ậ
p (2)
p (2)
Bài 2.13
10,125 = 0,0010100010x2
5
32,1 = 1,000000001x2
5
 42,225
10
= 1,010100011 x 2
5

Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đ
đ
ế
ế
m liên quan đ
m liên quan đ
ế
ế
n m
n m
á
á
y t
y t
í
í
nh (10)
nh (10)
6. Các phép tính số học đối với số nhị phân
Bảng cộng (OR), nhân (AND), trừ (XOR)
1

nh s
nh s
ố
ố
h
h
ọ
ọ
c (2)
c (2)
a/ Phép cộng
Phép cộng được thực hiện giống cách tính tay
thông thường. Ví dụ: 5 + 7
0101
+ 0111
1100
Ví dụ 2:
1010
2
1000101
2
+ 0111
2
+ 101011
2
10001
2
1110000
2
48

10
10
= 1010
2
; 4
10
= 0100
2
 (-4
10
) = 1100
2
1010
+ 1100
(1) 0110 ; số nhớ bỏ đi
Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 13
49
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
C
C
á
á
c ph
c ph
é
é
p t
p t
í

Ví dụ1: 7 x 3
7
10
= 0111
2
; 3
10
= 0011
2
0000 0011 n = 4
+ 0111
0111 0011
0011 1001 n = 3
+ 0111
1010 1001
0101 0100 n = 2
0010 1010 n = 1
0001 0101 = 21 n = 0
51
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Ph
Ph
é
é
p nhân (3)
p nhân (3)
Ví dụ 2:
a) 15 x 13
b) 20 x 27
c) 31 x 11

1- Khởi đầu, khi bit hiện tại của số nhân là bit ít
ý nghĩa nhất thì bit bậc thấp hơn tiếp theo của số
nhân được cho bằng 0.
2- Khi cộng số bị nhân với tích thành phần thì
bỏ qua bit nhớ được sinh ra trong phép cộng.
3- Khi tích thành phần bị dịch thì dùng phép
dịch số học và bit dấu cũng được thêm vào.
54
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Ph
Ph
é
é
p nhân (6)
p nhân (6)
Ví dụ1: 7 x (-3)
7
10
= 0111; 3
10
= 0011 -3
10
= 1101
0000 1101 0 n = 4
- 0111
1001 1101
1100 1110 1 n = 3
+ 0111
0011 1110
0001 1111 0 n = 2

p t
í
í
nh s
nh s
ố
ố
h
h
ọ
ọ
c (5)
c (5)
d) Phép chia (số không dấu)
Có nhiều thuật toán chia, một trong các thuật toán
cộng và dịch như sau:
B1- Đổi số chia ra số bù 2
B2- Lấy số bị chia trừ đi số chia.
- Nếu kết quả có bit dấu bằng 0 thì tương ứng của
thương bằng 1.
- Nếu kết quả có bit dấu bằng 1 thì tương ứng của
thương bằng 0 và khôi phục giá trị ban đầu của số bị chia
(bằng cách cộng kết quả đó với số chia).
B3- Dịch trái kết quả thu được, lặp lại B2 cho đến khi
nhận được kết quả cuối cùng bằng 0 hoặc nhỏ hơn số
chia (dư).
Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ
Chương 1: Nhập môn KTMT 15
57
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT

000100 011000
001000 110000
+ 111001
000001
000001 110001
000011 100010
+ 111001
111100
000011 100010
000111 000100
+ 111001
000000
000000 000101
dư
thương
58
Nguyễn Thị Mỹ Dung – Khoa CNTT
Ph
Ph
é
é
p chia (3)
p chia (3)
Ví dụ 2:
a) 7 : 3
b) 45 : 5
c) 48 : 9
d) 96 : 15
e) 127 : 17
d) 88 : 11