chương I 5 CHUONG 2. TONG QUAN CHUC NANG MUC CAO CUA MAY TINH.1 Các thành phần của máy tinh 2.1 Kiến trúc von Neumamn.2 Kiến trúc Harvard 2.2 Chức năng của máy tính ‘ 2.3 Cấu trúc kết nối nội.1 Kién tric IAS .2 Kiến tric Harvard.5 Nâng cao hiệu suất 2.1 Cải tiến tổ chức và kiến trúc chip vật lý.2 Kỹ thuật song song Câu hỏi, bài tập chương 2.1 Bộ nhớ cache.1 Tổng quan hệ thông bộ nhớ máy tính .2 Cơ bản bộ nhớ cache 3.3 Tối ưu hóa hiệu năng bộ nhớ cache .2 Bộ nhớ trong ¿86 3.1 Bộ nhớ chính bán dẫn.2 Lỗi trong bộ nhớ 3.3 Tổ chức DRAM mở rộng Ji 3.3 Bộ nhớ ngOài. + tt nHHH HT HH HH ghê 3.2 RAID 72 Cầu hỏi, bài tập chương Š:.2 Các loại mô-đun LO 4.3 Các kỹ thuật điều khiển I/O .4 Phương pháp truy nhập trực tiếp. Câu hỏi, bài tập chương 4 CHƯƠNG 5.
BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM CPU.1 Cấu trúc cơ bản của CPU.1 Đơn vị điều khiển 5.2 Đơn vị số học và logic ALU .3 Tap thanh ghi.1 Các thành phần của lệnh máy. 4 51212 Ce Riéw thao thes ssevsesssevssvscsscsaaruseesscsssarcserseevesvenanvvssesavuanssrsssseseete 5.3 Kỹ thuật song song. Câu hỏi, bài tập chương 5 CHƯƠNG 6. GIỚI THIỆU LẬP TRÌNH HỢP NGỮ EMU.1 Tổng quan hợp ngữ.1 Ngôn ngữ máy và hợp ngữ 6.2 Cú pháp của lệnh hợp ngữ 6.3 Cú pháp của một lệnh hợp ngữ 6.4 Tổ chức bộ nhớ, thanh ghi, ngắ 6.2 Dữ liệu chương trình.4 Khung của một chương trình hợp ngữ.3 Nhóm lệnh chuyển dữ liệu .14 Lénh OUT wok ZL 6.4 Nhóm lệnh chuyền điều khiển, lệnh lặp.1 Nhóm lệnh nhảy không điều kiện JMP 121 6.2 Lệnh nhảy có điều kiện.3 Lénh so sanh CMP .4 Nhóm các lệnh lặp we 123 6.5 Nhóm lệnh gọi chương trình con .5 Nhóm lệnh tính toán số học.4 Lénh SUB (Subtract 6.6 Nhóm lệnh xử lý luận lý 6.1 Lệnh dịch chuyển và quay.2 Lệnh tính toán logic Câu hỏi, bài tập Chương 6.
we BẢNG TRA CỨU THUẬT NGỮ, TỪ KHÓA.-- 22 +2225+2£2+czxzze 133 TẤT:LIỂU THÂN KHH¬Ô Lo cttbccseoingnadiaGigi00080306615458031603108101G3 8600 g2) 134 BANG KÝ HIỆU TT |Kýhiệu Giải thích 1 AMAT Thời gian truy cập bộ nhớ trung bình 2 i, Số lượng câu lệnh mã máy trong một chương trình 3 HT Thời gian truy cập vào bộ nhớ cache 4 MA Số lần truy cập vào bộ nhớ 5 MISS a không tổn tại trong cache tương 6 MR Tỉ lệ dữ liệu không tồn tại trong bộ nhớ cache Zz T Thời gian tồn tại một xung clock 8 T Thời gian thực thi chương trình BANG VIET TAT rr | Thuat ngữ Diễn giải Ý nghĩa 1 AC Accumulator Bộ tích lũy 2: ALU Arithmetic Logic Unit Don vi tinh toan số học 2 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm CPU 3 cu Control Unit Khối đơn vị điều khiển 4 DCA Direct Cache Access Truy cập cache trực tiếp 5 DDR- | Double Data Rate - DRAM DRAM DRAM gấp đôi tốc độ 6 DMA Direct Memory Access Truy nhập bộ nhớ trực tiếp 7 DRAM Dynamic RAM RAM động 8 DS Data Stream Luỗng dữ liệu 9 | ENIAC je ead oe Máy tính tích hợp điện tử 10 HDD Hard Disk Drive Đĩa cứng 11 IBR Instruction Buffer Register Thanh ghi lệnh đệm 12 IF Interrupt-enable Flag Cờ cho phép ngắt 13 INTR Interrupt Request Yêu cầu ngắt 14 IR Instruction Register Thanh ghi lệnh 15 IS Instruction Stream Luồng lệnh 16 ISA Instruction Set Architecture Tập lệnh 17 LM Local memory Bộ nhớ cục bộ 18 MAR Memory Address Register Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ 19 MBR Memory Buffer Register Thanh ghi bộ nhớ đệm Multiple Instruction 20 MIMD Multiple Data Đa lệnh đa dữ liệu 21 MISD Multiple Instruction Single Đa lệnh đơn dữ liệu Data 22 MQ Multiplier Quotient Bộ nhân chia 23 MU Memory Unit Đơn vị bộ nhớ 24 NIC Network Interface Card Card mạng 25 NMI Non-Maskable Interrupt Ngat khẩn cấp 26 NUMA Nonuniform Memory Truy cập bộ nhớ không đông Access nhât 27 PC Program Counter Bộ đếm chương trình 28 PU Processing Unit Bo xu ly 29 RAM Random Access Memory | Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên 30 | spRAM | Synchronous RAM Dynamic RAM động đồng bộ 31 SIMD Single Instruction Multiple Đơn lệnh đa đữ liệu Data 32 SISD Single Instruction Single Đơn lệnh đơn dữ liệu Data 33 SMP Symmetric Multiprocesors Đa xử lý đối xứng 34 SRAM Static RAM RAM tinh 35 SSD Solid-State Drive O dia thé ran 36 | VLSI VeryIntegration Large Scale Tích hợp cỡ lớn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình I.1 Mô hình hệ thống máy vậy lý và máy ảo [1].2 Hình ảnh VM trong một chương trình điều khiển [2].3 Thiết bị lưu trữ IBM SAN 256B-7.4 Sơ đồ khối I/O và các khối cấp thấp hơn Hình 1.5 Các khối chức năng tổng quát của một máy tính Hình 1.6 Phân loại bộ nhớ theo tổ chức máy tính Hình 1.7 Lập trình viên đang thực hiện đi dây trên ENIAC [6].8 Cấu trúc máy tinh TAS [7].----c22sscczvczse+ 23 Hình 1:9 Định:đạng bộ nhớ TẠS [T7] sosisssscsaoiiniiiDiAiitiaisiaisesasat 23 Hình 1.10 Tam phim véi 6502 bộ xử lý của Pragmatic [8] .1 Kiến trúc máy tính von Neumann.2 Kiến tric Harvard [11] .3 Kiến trúc Harvard cải tiễn [1 1].4 Chu kỳ lệnh cơ bản [7] Hình 2.5 Chu kỳ truy xuat-thuc thi .6 Chu kỳ lệnh có kiểm tra yêu cầu ngắt Hình 2.7 Hệ thống máy tính .8 Kết nói giữa bộ xử lý, bàn phím, màn hình.9 Kết nói giữa bộ xử lý và bộ nhớ chính.10 Các thành phần của hệ thống bus điển hình .11 Hệ thống bus kiến trúc Harvard.1 Hệ thống phân cấp bộ nhớ [5].2 Khảo sát hiệu suất hai hệ thống.3 So dé sir dung cache trong hệ thống Hình 3.4 Cấu trúc bộ nhớ cache/bộ nhớ chính [7] Hình 3.5 Các tham số phân loại kién tric cache .6 Các loại cache: luận lý và vật lý [7].7 Ánh xạ địa chỉ trực tiếp [7].8 Các trường trong bộ nhớ chính [7].9 Ánh xạ liên kết [7].10 Ví dụ ánh xạ liên KẾT.11 Ánh xạ liên kết tập hợp Hình 3.12 Sơ đồ khối một tế bào đữ liệu [7] Hình 3.13 Tế bào nhớ một bit [7] .-:-¿--22cccczz5cccvssse+ 65 Hình 3.14 Chip 6116 và sơ đồ chân chức năng.15 Bộ nhớ dùng chip logic dung lượng 2?""_.16 Cấu tạo bên trong đĩa cứng và sản phẩm thương mại .17 Đĩa luận lý gồm dãy đĩa vật lý.18 Ví dụ RAID 0 với hai ô đĩa vật lý Hình 3.19 RAID 1 với ba đĩa vật lý Hình 3.20 RAID 2 dùng mã kiểm tra Hamming (7,3).21 RAID 3/RAID4 với hai đĩa vật lý đữ liệu .22 RAID 5 với 4 đĩa vật lý dữ liệu.24 Kết hop RAID 1-0 (RA1D 10).1 Giao tiếp thiết bị I/O với CPU tổng quát.2 Sơ đồ khối téng quat cua thiét bi I/O [7].3 Sơ đồ chức năng mô-đun I/O tổng quát [7] Hình 4.4 Phối hợp bộ điều khiển ngắt 8259A [7].5 Các nguồn ngắt x8086 [14] Hình 4.6 Truyền dữ liệu giữa I/O và bộ nhớ chính .7 Sơ đồ khối mô-đun DMA điển hình [7].§ Quy trình giao tiếp mô-đun DMA và CPU.9 Luéng dữ liệu từ NIC dùng DMA hoặc DCA [II] .1 Cấu trúc nội của CPU [7|.-¿2+cz+2+sz+++czxse 90 Hình 5.2 Sơ đồ khối đơn vị điều khiển [7].3 Đường dẫn dữ liệu và tín hiệu điều khiển [7] Hình 5.4 Đầu vào và đầu ra khối ALU [7].5 Luồng trao đổi dữ liệu, chu kỳ gián tiếp [7].6 Cấu trúc thanh ghi ARM [7].7 Cấu trúc thanh ghi MC68000 và thanh ghi 8086 [7].8 Phân loại tổ chức máy tính [7] .1 Biểu diễn bit trong một byte.2 Biểu diễn một từ dữ liệu.3 Lưu trữ word trong bộ nhớ.4 Biểu diễn một double word.5 Biểu diễn segment trong bộ nhớ.6 Biểu diễn thanh ghi AX.-----22222c2ccc+c2cccvvvrcrrrrrrrrrree 123 12 DANH MỤC BẢNG BIẾU Bang 1.1 Một số lệnh thuộc tập lệnh IAS [7].2 Vị trí số thập phân.3 VỊ trí một số trong hệ cơ SỔ Tỉ hgnDt SG SOITDUHIOEISEIESA Ea an 29 Bảng 1.4 Ánh xạ giá trị hệ nhị phân, thập lục phân và thập phân.5 Nội dung của ô nhớ trong kiến trúc IAS Bảng 3.1 Thuật ngữ bộ nhớ cache Bảng 3.2 So sánh các cơ chế ánh *ữ địa GHÍ¿ su snsxesasnnenotoarnsseae 56 Bảng 3.3 Thông số trong ánh xa trutc tiép [7] .4 Phân bổ khối vào dòng thuộc cache [7] .5 Phân bổ khối vào dòng thuộc cache [7] .6 Thông số trong ánh xạ liên kết [7| .7 Thông số trong ánh xạ liên kết tập hợp [7].8 Các phương pháp mã hóa sửa-phát hiện lỗi.9 Từ mã dùng Parity Bảng 3.10 Bảng thiết kế sửa-phát hiện lỗi Hamming Bang 3.11 Mối liên hệ giá trị syndrome va vi tri lỗi.1 Cờ điều khiển và mô tả.2 Một vài mã gợi nhớ .-¿- -- 5 55+ ‡vS+££xsxstzsvzererrrsee 99 Bang 5.3 Danh sách các lệnh phổ biến của 8086 .1 Mã máy và hợp ngữ tương ứng. TÔNG QUAN CÁU TRÚC MÁY TÍNH LICH SU PHAT TRIEN Muc tiéu chuong: - Trinh bay cac khái niệm cơ bản về máy tính. - Trình bày khái niệm tô chức hệ thống, sơ đồ khối. - Dé cập các máy tính tiêu biểu cho từng thế hệ.
~ Mô tả các hệ số đếm và cách thức chuyên đổi giữa các hệ đếm.1 Ngôn ngữ, cấp máy và máy áo 1.1 Ngôn ngữ Ngôn ngữ máy tính hay còn gọi là ngôn ngữ lập trình, là tập hợp các lệnh mà bộ xử lý sử dụng đê thực hiện các chức năng: tải đữ liệu, tính toán số nguyên trên một đơn vị đữ liệu của bộ nhớ. Ngôn ngữ lập trình phân thành 3 loại: (1) Ngôn ngữ máy Ngôn ngữ máy là một ngôn ngữ được biểu diễn dưới dạng mã nhị phân, bộ xử lý có thể nhận biết và thực hiện trực tiếp bởi các mạch điện tử mà không cần trình thông dịch hoặc trình biên dịch nào. Ngôn ngữ máy phù hợp với máy tính xem các lệnh dưới dạng nhị phân nhưng con người khó có thê hiểu và lập trình theo trình tự các số 0 và 1 nên cần có các ngôn ngữ khác đơn giản hơn. Hợp ngữ có môi quan hệ một đối một với ngôn ngữ máy: Mỗi lệnh hợp ngữ tương ứng với một lệnh ngôn ngữ máy duy nhất.
Việc thay thế tên cho các mã lệnh giúp việc lập trình dễ đàng hơn. (3) Ngôn ngữ lập trình bậc cao Các ngôn ngữ cấp cao là ngôn ngữ có cấu trúc tương tự ngôn ngữ tự nhiên nhu Python, C++, Java, Pascal có quan hệ với hợp ngữ và ngôn ngữ máy. Một câu lệnh trong C++ sẽ mở rộng thành nhiều lệnh máy hoặc hợp ngữ. Người lập trìnhở cấp độ này nhìn thấy rất ít kiến trúc bên dưới của máy tính.
Ví du: A - B thay cho SUB A, B. Hau hét cdc chuong trinh duge viết bằng ngôn ngữ cấp cao, trình biên dich lay một ngôn ngit cap cao (C++) chuyển thành hợp ngữ sau đó dịch trực tiếp sang ngôn ngữ máy để máy có thẻ hiểu được.