Chương 2

Hệ thống máy tính
2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính
2.2 Hoạt ñộng cơ bản của máy tính
2.3 Liên kết hệ thống

Cấu trúc Máy tính

28


2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính
Mô hình cơ bản của máy tính.
Các mô hình máy tính hiện nay ñược thiết kế dựa trên
kiến trúc Von Neumann.
Các ñặc ñiểm kiến trúc của Von Neumann:
Dữ liệu và chương trình chứa trong bộ nhớ ñọc ghi.
Bộ nhớ ñược ñánh ñịa chỉ cho các ngăn nhớ không phụ
thuộc vào nội dung của chúng.
Máy tính thực hiện lệnh một cách tuần tự.

Cấu trúc Máy tính

29


2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính
Sơ ñồ cấu trúc cơ bản ủa máy tính

Bộ xử lý trung tâm (CPU): Điều khiển hoạt ñộng của máy tính


31


1.Bộ xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit)

Bộ vi xử lý hoạt ñộng theo xung nhịp(clock) có tần số
xác ñịnh.
Tốc ñộ vi xử lý ñược ñánh giá gián tiếp thông qua tần
số xung nhịp.
Gọi To : chu kỳ xung nhịp, fo =1/To tần số xung nhịp.
Mỗi thao tác của bộ xử lý cần kTo. To càng nhỏ thì bộ
xử lý chạy càng nhanh
Ví dụ: Một máy tính Pentium 4 tốc ñộ 2GHz
Ta có fo=2GHz=2.109Hz
To= 1/fo=1/2.109= 0.5ns
Cấu trúc Máy tính

32


2. Bộ nhớ máy tính
Chức năng: Lưu trữ chương trình và dữ liệu.
Các thao tác cơ bản:
Thao tác ñọc dữ liệu (Read)
Thao tác ghi dữ liệu (Write)
Các thành phần chính
Bộ nhớ trong (Internal Memory)
Bộ nhớ ngoài (External Memory)


Cấu trúc Máy tính

35


Bộ nhớ ñệm nhanh(cache memory)
Đây là bộ nhớ bán dẫn có tốc ñộ nhanh và chúng ñược
ñặt ñệm giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc truy
xuất của CPU tới bộ nhớ chính.
Dung lượng nhỏ hơn rất nhiều bộ nhớ chính
Tốc ñộ nhanh hơn rất nhiều lần
Ngay nay Cache ñược tích hợp vào trong bộ vi xử lý
và nó trong suốt với người sử dụng.
Bộ nhớ Cache thông thường ñược chia ra thành 2 mức.
Cache có thể có hoặc không
Cấu trúc Máy tính

36


2. Bộ nhớ máy tính
Chi tiết cấu trúc bộ nhớ Cache

Cấu trúc Máy tính

37


Bộ nhớ ngoài(External memory)

Hệ thống vào ra (Input/Output System)
Cấu trúc vào ra cơ bản
P o r t I /O

Tbị ngoại vi 1

P o r t I /O

Tbị ngoại vi 2

P o r t I /O

Tbị ngoại vi n

Mo_
dule
I/O

Bus máy tính

Cấu trúc Máy tính

40


Thiết bị ngoại vi (Peripherals)
Các thiết bị ngoại vi (Peripherals)
- Chức năng: chuyển ñổi thông tin từ bên ngoài thành dữ
liệu máy tính và ngược lại.
- Các thiết bị ngoại vi cơ bản:

Gặp lệnh dừng
Gặp tình huống không giải quyết ñược(lỗi)
Cấu trúc Máy tính

43


Chu kỳ thực hiện lệnh
Begin
Nhận lệnh

Thực thi lệnh

End
Cấu trúc Máy tính

44


1. Thực hiện chương trình
Nhận lệnh (Fetch)
Bắt ñầu mỗi chu kỳ lệnh là CPU tiến hành lấy lệnh từ
bộ nhớ chính. Trong quá trình lấy và thực hiện lệnh có
2 thanh ghi CPU mà ta quan tâm ñó PC (Program
Counter)và thanh ghi IR(Instruction Register)
Bộ ñếm chương trình thanh ghi PC giữ ñịa chỉ của
lệnh sẽ ñược nhận.
CPU lấy lệnh từ ngăn nhớ ñược trỏ bởi PC ñưa vào
thanh ghi lệnh IR lưu giữ
Sau mỗi lệnh ñược nhận thì nội dung của thanh ghi PC


Ví dụ: Thực hiện chương trình

Cấu trúc Máy tính

48


Ví dụ: Thực hiện chương trình

Cấu trúc Máy tính

49


Ví dụ: Thực hiện chương trình

Cấu trúc Máy tính

50


2. Ngắt (Interrupt)
Khái niệm chung về ngắt: Ngắt là cơ chế cho phép CPU
tạm dừng chương trình ñang thực hiện chuyển sang thực
hiện một chương trình khác, gọi là chương trình con
phục vụ ngắt.
Các loại ngắt
Ngắt do lỗi thực hiện chương trình: chia cho 0
Ngắt do lỗi phần cứng: lỗi RAM