CHƯƠNG 1 1. Dựa vào tiêu chuẩn nào người ta phân chia máy tính thành các thế hệ? 2. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ nhất? 3. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ hai? 4.
Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ ba? 5. Đặc trưng cơ bản của các máy tính thế hệ thứ tư? 6. Khuynh hướng phát triển của máy tính điện tử ngày nay là gì? 7. Việc phân loại máy tính dựa vào tiêu chuẩn nào? 8.
Khái niệm thông tin trong máy tính được hiểu như thế nào? 9. Lượng thông tin là gì ? 10. Sự hiểu biết về một trạng thái trong 4096 trạng thái có thể có ứng với lượng thông tin là bao nhiêu? 11. Điểm chung nhất trong các cách biểu diễn một số nguyên n bit có dấu là gì? 12.
Số nhị phân 8 bit (11001100)2, số này tương ứng với số nguyên thập phân có dấu là bao nhiêu nếu số đang được biểu diễn trong cách biểu diễn: a. Dấu và trị tuyệt đối. Đổi các số sau đây: a. (011011)2 ra số thập phân.
(-2005)10 ra số nhị phân 16 bit.875)10 ra số nhị phân. chuyển các số sau sang hệ nhị phân: a.124 21 Chương 2 Kiến trúc phần mềm bộ xử lý Mục đích: Giới thiệu các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính, khái niệm về kiến trúc máy tính, tập lệnh. Giới thiệu các kiểu kiến trúc máy tính, các kiểu định vị được dùng trong kiến trúc, loại và chiều dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện. Kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer): mô tả kiến trúc, các kiểu định vị.
Giới thiệu tổng quát tập lệnh của các kiến trúc máy tính. Yêu cầu: Sinh viên có kiến thức về các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính, khái niệm về kiến trúc máy tính, tập lệnh. Nắm vững các kiến thức về các kiểu kiến trúc máy tính, các kiểu định vị được dùng trong kiến trúc, loại và chiều dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện. Phân biệt được hai loại kiến trúc: CISC (Complex Instruction Set Computer), RISC (Reduced Instruction Set Computer).
Các kiến thức cơ bản về kiến trúc RISC, tổng quát tập lệnh của các kiến trúc máy tính.1 Các thành phần cơ bản của máy tính Mục đích: - Giới thiệu các thành phần cơ bản của một hệ thống máy tính Thành phần cơ bản của một bộ máy tính gồm: bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit), bộ nhớ trong, các bộ phận nhập - xuất thông tin. Các bộ phận trên được kết nối với nhau thông qua các hệ thống bus. Hệ thống bus bao gồm: bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển. Bus địa chỉ và bus dữ liệu dùng trong việc chuyển dữ liệu giữa các bộ phận trong máy tính.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU) Hình 2-1.
Cấu trúc bộ xử lý trung tâm của một hệ máy tính đơn giản Một chương trình sẽ được sao chép từ đĩa cứng vào bộ nhớ trong cùng với các thông tin cần thiết cho chương trình hoạt động, các thông tin này được nạp vào bộ nhớ trong từ các bộ phận cung cấp thông tin (ví dụ như một bàn phím hay 22 một đĩa từ). Bộ xử lý trung tâm sẽ đọc các lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ, thực hiện các lệnh và lưu các kết quả trở lại bộ nhớ trong hay cho xuất kết quả ra bộ phận xuất thông tin (màn hình hay máy in). Bộ xử lý trung tâm (CPU) là bộ phận thi hành lệnh. CPU lấy lệnh từ bộ nhớ trong và lấy các số liệu mà lệnh đó xử lý.
Bộ xử lý trung tâm gồm có hai phần: phần thi hành lệnh và phần điều khiển. Phần thi hành lệnh bao gồm bộ làm toán và luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) và các thanh ghi. Nó có nhiệm vụ làm các phép toán trên số liệu. Phần điều khiển có nhiệm vụ đảm bảo thi hành các lệnh một cách tuần tự và tác động các mạch chức năng để thi hành các lệnh.
- ALU- bộ xử lý số học, thực hiện các phép tính số học, như phép cộng (+) trừ (-), nhân, chia và các phép logic như logic AND, OR, NOT, XOR. Hình 2-2: Hình ảnh một số loại CPU Petium4 Hình 2-3. Bố trí memory kiểu Intel Hình 2-4. Bố trí memory kiểu AMD 2.2 Bo mạch chủ (Mainboard) Mainboard là trung tâm điều khiển mọi hoạt động của một máy tính và đóng vai trò là trung gian giao tiếp giữa CPU và các thiêt bị khác của máy tín.
Bản mạch chính là nơi để chứa đựng (cắm) những linh kiện điện tử và những chi tiết quan trọng nhất của một máy tính như: CPU (bộ vi xử lý Central Processing Unit), hệ thống BUS, Bộ nhớ (RAM), các thiết bị lưu trữ (đĩa cứng, ổ CD, …), các Card (card màn hình, card mạng, card âm thanh) và các vi mạch hỗ trợ. 23 Form factor: Đặc tính này qui định kích thước của mainboard cũng như cách bố trí nó trong thân máy (case). Chuẩn thống trị hiện nay trên máy tính để bàn nói chung chính là ATE (Advanced Technology Extended) 12V, được thiết kế bởi Intel vào năm 1995 và đã nhanh chóng thay thế chuẩn AT, việc kích hoạt chế độ bật được thực hiện qua công tắc có bốn điểm tiếp xúc điện thì với bộ nguồn ATE ta có thể bật tắt bằng phần mềm hay chỉ cần nối mạch hai chân cắm kích nguồn. Các nguồn ATE chuẩn luôn có công tắc tổng để có thể ngắt hoàn toàn dòng điện ra khỏi máy tính.
Ngoài ra còn có micro ATE có kích thước nhỏ hơn ATE.6 cho thấy một dạng của 2 loại mainboard này ASUS P5KPL-AM -Intel G31 chipset BIOSTAR G31D-M7 - Intel G31 chipset (Core 2 Duo & Quadcore ) (Core 2 Quad) - 2 x DDR2 800 Hình 2-5.Hình ảnh một số loại main hiện nay BTE – vào năm 2004, Intel bắt đầu sản xuất loại mainboard BTE (Balanced Technology Extended). BTE và thùng máy mới sẽ sử dụng ít quạt hơn nên máy tính chạy êm hơn và có khả năng nhiệt độ cũng thấp hơn những hệ thống dùng chuẩn ATE (Advanced Technology Extended) hiện nay. Do vậy, bo mạch BTE có nhiều thay đổi đáng kể trong cách bố trí các thành phần và thiết kế tản nhiệt. + Gắn kết các thành phần trên một hệ thống máy tính lại với nhau + Điều khiển thay đổi tố độ BUS cho phụ hợp với các thành phần khác nhau + Quản lý nguồn cấp cho các thành phần trên Main 24 + Cung cấp xung nhịp chủ (xung Clock) để đồng bộ sự hoạt động của toàn hệ thống Chính vì những chức năng quan trọng trên mà khi Main có sự cố thì máy tính không thể hoạt động được.
Ví dụ: Mainboard: ASUS Intel 915GV P5GL-MX, Socket 775/ s/ p.8Ghz/ Bus 800/ Sound& Vga, LAN onboard /PCI Express 16X /Dual 4DDR400/ 3 PCI/ 4 SATA/ 8 USB 2. có nghĩa là: - ASUS Intel 915GV P5GL-MX, đơn giản đây chỉ là tên của loại bo mạch chỉ của hãng Asus. - Socket 775 như đã nói ở trên, là loại khe cắm cho CPU.8 Ghz đó chính là tốc độ xung đồng hồ tối đa của CPU mà bo mạch chủ hỗ trợ. - BUS 800, chỉ tần số hoạt động tối đa của đường giao tiếp dữ liệu của CPU mà bo mạch chủ hỗ trợ.
Thường thì bus tốc độ cao sẽ hỗ trợ luôn các CPU chạy ở bus thấp hơn. - PCI Express 16X là tên của loại khe cắm card màn hình và mạch chủ. Con số 16 thể hiện một cách tương đối băng thông giao tiếp qua khe cắm, so với AGP 8X, 4X mà ta có thể thấy trên một số bo mạch cũ. Tuy băng thông trên lý thuyết là gấp X lần, thế nhưng tốc độ hoạt động thực tế không phải như vậy mà còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác như dung lượng RAM, loại CPU… - Sound & VGA, LAN onboard: bo mạch này đã được tích hợp sẵn card âm thanh, card màn hình, và card mạng.
- 3PCI, 4SATA, 8 USB 2.0: trên bo mạch chủ này có 3 khe cắm PCI dành để lắp thêm các thiêt bị giao tiêp với máy tính như card âm thanh, modem gắn trong. 4SATA là 4 khe cắm SATA, một loại chuẩn giao tiếp dành cho đĩa cứng. SATA thì nhanh hơn và ổn định hơn so với chuẩn IDE. 8 cổng cắm USB 2.0 được hỗ trợ trên bo mạch chủ.3 Bộ nhớ trong Bộ nhớ trong là một tập hợp các ô nhớ, mỗi ô nhớ có một số bit nhất định và chức một thông tin được mã hoá thành số nhị phân mà không quan tâm đến kiểu của dữ liệu mà nó đang chứa.
Các thông tin này là các lệnh hay số liệu. Mỗi ô nhớ của bộ nhớ trong đều có một địa chỉ. Thời gian thâm nhập vào một ô nhớ bất kỳ trong bộ nhớ là như nhau. Vì vậy, bộ nhớ trong còn được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM: Random Access Memory).
Độ dài của một từ máy tính (Computer Word) là 32 bit (hay 4 byte), tuy nhiên dung lượng một ô nhớ thông thường là 8 bit (1 Byte).4 Thiết bị lưu trữ Dùng để lưu trữ thông tin hay còn gọi là bộ nhớ ngoài, thiết bị lưu trữ điển hình nhất là: + Đĩa mềm (floppy disk) + Đĩa cứng (hard disk) + Băng từ (magnetic tape) + Thẻ nhớ + USB 2.5 Thiết bị nhập xuất Bộ phận vào – ra là bộ phận xuất nhập thông tin, bộ phận này thực hiện sự giao tiếp giữa máy tính và người dùng hay giữa các máy tính trong hệ thống mạng (đối với các máy tính được kết nối thành một hệ thống mạng). Các bộ phận xuất nhập thường gặp là: bộ lưu trữ ngoài, màn hình, máy in, bàn phím, chuột, máy quét ảnh, các giao diện mạng cục bộ hay mạng diện rộng. Bộ tạo thích ứng là một vi mạch tổng hợp (chipset) kết nối giữa các hệ thống bus có các tốc độ dữ liệu khác nhau. Hình 2-6: Sơ đồ mô tả hoạt động điển hình của một máy tính 2.2 Định nghĩa kiến trúc máy tính Mục tiêu: - Khái niệm về kiến trúc máy tính, tập lệnh.
- Giới thiệu các kiểu kiến trúc máy tính, các kiểu định vị được dùng trong kiến trúc, loại và chiều dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện được. 26 - Kiến trúc máy tính bao gồm ba phần: Kiến trúc phần mềm, tổ chức của máy tính và lắp đặt phần cứng. - Kiến trúc phần mềm của máy tính chủ yếu là kiến trúc phần mềm của bộ xử lý, bao gồm: tập lệnh, dạng các lệnh và các kiểu định vị.
