1
KiÕn tróc m¸y tÝnh
Computer Architecture
Ths NguyÔn Quang Ninh
Bé m«n Kü thuËt M¸y tÝnh
Khoa C«ng nghÖ Th«ng tin
Tr­êng §¹i häc Vinh
Vinh, 12/2004
2
Lưu ý quan trọng

Bài giảng Kiến trúc máy tính này thuộc bản
quyền của tác giả:
Ths Nguyễn Quang Ninh
Giảng viên Bộ môn Kỹ thuật máy tính
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường Đại học Vinh

Không được tự ý sao chép!

Mọi ý kiến đóng góp xin vui lòng gửi về:

Địa chỉ Khoa CNTT, Trường Đại học Vinh

E-mail:
3
Mục đích, yêu cầu

Nghiên cứu các nguyên lý cơ bản của máy tính
theo hai khía cạnh sau:


John L. Hennessy and David A. Patterson, Computer
Architecture - A Quantitative Approach, 1996 (2
nd
edittion).

M. Morris Mano, Computer System Architecture, 2002 (3
rd
edition).

TS NguyÔn Kim Kh¸nh, Slide bµi gi¶ng KTMT, Khoa
CNTT, Tr­êng §HBK Hµ Néi.

Ths NguyÔn Quang Ninh, KiÕn tróc m¸y tÝnh, Tr­êng §¹i
häc Vinh, 2000.
5
Nội dung bài giảng

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương 2: Biểu diễn DL & số học máy tính

Chương 3: Bộ xử lý

Chương 4: Kiến trúc tập lệnh

Chương 5: Hệ thống nhớ

Chương 6: Hệ thống vào/ra
6
KiÕn tróc m¸y tÝnh


Máy tính không tự thực hiện được nếu không có
chương trình
9
M« h×nh c¬ b¶n cña m¸y tÝnh
HÖ thèng nhí
HÖ thèng vµo
Bé xö lý HÖ thèng ra
10
Phần cứng máy tính
Hệ điều hành
Các CT tiện ích
Các CT
ứng dụng
Người
dùng
Nhà
lập trình
Nhà thiết
kế HĐH
Mô hình phân lớp của máy tính

Phần cứng (Hardware): gồm toàn bộ hệ thống vật lý của
máy tính

Phần mềm (Software): gồm các chương trình và dữ liệu
11
Ph©n lo¹i m¸y tÝnh

Ph©n lo¹i m¸y tÝnh theo truyÒn thèng:

Tính toán, lập trình, ...

Bao gồm:

Bộ vi xử lý

Bộ nhớ

Đĩa cứng, CD-ROM/DVD, ...

Chuột , bàn phím, màn hình, card mạng, ...

Đặc điểm:

Hiệu năng không cao lắm, còn gọi là PC

Dung lượng vừa phải

Giá thành: khoảng từ 500 USD đến 10.000 USD
14
Máy chủ

Được sử dụng trong các dịch vụ cao cấp:

Lưu trữ file

Tính toán lớn

Xử lý tương tác, Web, ...



Bộ nhớ: RAM, ROM; đĩa

Vào/ra chuyên dụng (kể cả tín hiệu analog)

Đặc điểm:

Có độ tin cậy và an toàn cao

Hiệu năng cao (thời gian thực)

Giá thành: vài chục đến hàng trăm nghìn USD
16
Kiến trúc và tổ chức máy tính

Kiến trúc máy tính (computer architecture): nghiên
cứu các đặc điểm MT theo cách nhìn của các nhà
lập trình:

Các thanh ghi và mô hình bộ nhớ

Các kiểu dữ liệu

Các lệnh

Tổ chức máy tính (computer organization): nghiên
cứu cách cài đặt hệ thống:

Thiết kế BXL: đường dẫn DL, điều khiển, vi kiến trúc, ...


Lưu trữ dữ liệu

Trao đổi dữ liệu

Điều khiển
20
CÊu tróc tæng qu¸t cña m¸y tÝnh
M¸y tÝnh
Bé nhí
HÖ thèng
vµo/ra
Bus liªn kÕt
hÖ thèng
C¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi
C¸c ®­êng truyÒn th«ng
Bé xö lý
M¸y tÝnh
21
Các thành phần cơ bản của máy tính

Bộ xử lý (processor): điều khiển hoạt động của
máy tính, xử lý dữ liệu.

Hệ thống nhớ (memory system): chứa các chư
ơng trình và dữ liệu đang xử lý.

Hệ thống vào ra (input/output system): trao đổi
thông tin giữa máy tính với bên ngoài.

Bus liên kết hệ thống (system interconnection

Bộ xử lý
24
Các thành phần cơ bản của BXL

Khối điều khiển: (Control Unit): điều khiển hoạt
động của BXL điều khiển hoạt động của
máy tính

Khối số học và logic (Arithmetic - Logic Unit):
thực hiện các phép toán số học và các phép
toán logic

Tập thanh ghi (Registers Sets): lưu giữ các
thông tin tạm thời trong quá trình hoạt động
của máy tính
25
Tèc ®é cña BXL

Sè lÖnh thùc hiÖn ®­îc trong 1 gi©y:
MIPS (Millions of Instructions Per Second)

Trªn thùc tÕ th­êng ®­îc ®¸nh gi¸ gi¸n tiÕp
th«ng qua tÇn sè xung ®ång hå (nhÞp, clock)
cung cÊp cho BXL lµm viÖc.