Đang tải... (xem toàn văn)
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH GIỚI THIỆU MÔN HỌC Copyrights 2017 CE UIT All Rights Reserved 1 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH 032017 NỘI DUNG 1 Giới thiệu môn học 2 Mục tiêu môn học 3 Nội dung môn học 4 Các thành phần đánh.ewqtrqweqtwqegfwqrgwqgwgwegwqeryhgasdfgweq we eqgh ưqegqwe gư q hwqehwqh ưqeh ưqh qưehqweh eqrhqwerheqr heq rh eqrh wqr he qrheqr h eqrher h df hé herhearhearh earh ea h e rh waerh ẻ h tẹ ea rhg waeg heq rh ear h earh ẻ h ẻ h erkawegnernhnlkhdnl;mngh
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH GIỚI THIỆU MƠN HỌC 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved NỘI DUNG Giới thiệu môn học Mục tiêu môn học Nội dung môn học Các thành phần đánh giá môn học 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved NỘI DUNG Giới thiệu môn học Mục tiêu môn học Nội dung môn học Các thành phần đánh giá môn học 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved Giới thiệu môn học (1/2) ◼ Môn học trình bày kiến thức về kiến trúc máy tính bao gồm: ▪ Lịch sử cơng nghệ máy tính ▪ Thành phần cấu tạo, quy tắc hoạt động, kiến trúc tập lệnh hiệu suất máy tính ▪ Lập trình hợp ngữ ▪ Thiết kế datapath chế pipeline CPU 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved Giới thiệu mơn học (2/2) ◼ Số tín chỉ: ◼ Phụ trách: Khoa Kỹ thuật Máy tính ◼ Mơn học trước: PH002 Nhập môn Mạch số, IT001 Nhập môn Lập trình ◼ Giáo trình: Patterson, D A., and J L Hennessy Computer Organization and Design: TheHardware/Software Interface, 4-th ed San Mateo, CA: Morgan Kaufman, 2009 ◼ Sách tham khảo: Giáo trình kiến trúc máy tính, Vũ Đức Lung, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2009 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved NỘI DUNG Giới thiệu môn học Mục tiêu môn học Nội dung môn học Các thành phần đánh giá môn học 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved Mục tiêu môn học ◼ Nắm cách thức mà máy tính thực thi chương trình phần mềm (Microsoft Office, Flappy Bird, Facebook, Grab, …) ◼ Có khả tối ưu hóa kỹ lập trình để cải thiện tốc độ thực thi chương trình ◼ Hiểu quy trình thiết kế máy tính tối ưu thiết kế để cải thiện hiệu suất máy tính 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved NỘI DUNG Giới thiệu môn học Mục tiêu môn học Nội dung môn học Các thành phần đánh giá môn học 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved Nội dung mơn học (1/2) ◼ Tuần 1: Máy tính − Các khái niệm & Công nghệ ◼ Tuần 2: Hiệu suất máy tính ◼ Tuần 3: Kiến trúc tập lệnh ◼ Tuần 4: Kiến trúc tập lệnh (tiếp theo) ◼ Tuần 5: Kiến trúc tập lệnh (tiếp theo) ◼ Tuần 6: Kiến trúc tập lệnh (tiếp theo) ◼ Tuần 7: Các phép tốn số học máy tính ◼ Tuần 8: Ôn tập 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved Nội dung môn học (2/2) ◼ Tuần 9: Các phép tốn số học máy tính (tiếp theo) ◼ Tuần 10: Datapath xử lý ◼ Tuần 11: Datapath xử lý (tiếp theo) ◼ Tuần 12: Datapath xử lý (tiếp theo) ◼ Tuần 13: Kỹ thuật ống dẫn ◼ Tuần 14: Kỹ thuật ống dẫn (tiếp theo) ◼ Tuần 15: Ôn tập kết thúc môn học 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 10 Bộ nhớ (1/2) ◼ Bộ nhớ: ❑ ROM: Read only memory - BIOS ❑ RAM: Random access memory – Volatile memory ❖SRAM: Static random access memory (Fast, high cost) – Cache memory ❖DRAM: Dynamic random access memory (Slow, low cost) – Primary memory • DIMM: dual inline memory module • SIMM: single inline memory module ❑ Flash: Secondary memory – nonvolatile memory ❑ Hard Disk: Secondary memory - nonvolatile memory ❑ CD/DVD: Secondary memory - nonvolatile memory ◼ Cổng vào/ra: USB, VGA, HDMI, Mini-Display, Ethernet LAN, Wifi, Bluetooth 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 46 Bộ nhớ (2/2) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 47 Mạng máy tính (1/2) Mạng máy tính: Kết nối tất máy tính, cho phép người dùng máy tính mở rộng lực tính tốn thơng qua giao tiếp máy tính Máy tính kết nối mạng có nhiều thuận lợi: ▪ Giao tiếp ▪ Chia sẻ tài nguyên ▪ Truy cập từ xa 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 48 Mạng máy tính (2/2) Mạng máy tính khác về khoảng cách hiệu Một số mạng máy tính nay: ▪ Ethernet: ➔ hữu ích kết nối máy tính tầng tịa nhà, ví dụ dạng mang cục (local area network-LAN) ▪ Wide area networks (mạng xuyên lục địa, xương sống mạng Internet) ➔ thường xây dựng công nghệ sợi quang (optical fibers) cung cấp công ty viễn thông ▪ Wireless technology: Mạng không dây phổ biến theo chuẩn IEEE 802.11 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 49 Công nghệ chế tạo chip (1/3) ▪ Transistor: Cơng tắc đóng/mở điều khiển điện ▪ Very large scale integrated circuit (VLSI): Mạch tích hợp chứa hàng trăm ngàn đến hàng triệu transistor ▪ Moore’s law: Số lượng transistor mạch tích hợp tăng gấp đôi khoảng thời gian 18–24 tháng (Gordon Moore, nhà sáng lập Intel vào năm1960s.) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 50 Công nghệ chế tạo chip (2/3) Định luật Moore [Nguồn: https://www.extremetech.com/extreme/210872-extremetech-explains-what-is-moores-law] 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 51 Công nghệ chế tạo chip (3/3) Đọc thêm ◼ Technologies for Building Processors and Memory (Phần 1.5 Giáo trình) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 53 Ảnh màu (1/3) • Để biểu diễn ảnh màu hình máy tính, ảnh hình đều chia thành hàng cột, tạo thành ma trận ô Mỗi ô gọi pixel Pixel: Phần tử ảnh nhỏ Màn hình bao gồm hàng trăm, ngàn, triệu pixel tổ chức thành ma trận • Tùy vào kích cỡ hình độ phân giải (resolution), ma trận hiển thị có độ lớn từ 640×480 đến 2560×1600 pixels (trong năm 2008) Ví dụ: Màn hình với độ phân giải Full HD 1920 × 1080, tức độ rộng 1920 (1920 cột) cao 1080 (1080 hàng), có tổng cộng 1920 × 1080 = 2073600 pixels tồn hình, hay 2.0736 Megapixels (1 Megapixels = triệu pixels) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 54 Ảnh màu (2/3) • Mỗi pixel mang màu dùng số bit để thể màu Vì vậy, hình ảnh máy tính thể ma trận bit, gọi “bit map” • Khi hình ảnh thể hình, máy tính có phần cứng tên “raster refresh buffer”, hay gọi “frame buffer”, để lưu nội dung bitmap trước thể hình Hình Ví dụ thiết kế đơn giản Frame buffer với bits cho pixel Pixel (X0, Y0) chứa thông tin bit 0011, quy định tương ứng với màu xanh nhạt hình; Pixel (X1, Y1) chứa thơng tin bit 1101, quy định tương ứng với màu xanh đậm hình 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 55 Ảnh màu (3/3) Một màu tương ứng hầu hết máy tính tổ hợp từ ba màu bản: đỏ (Red), xanh (Green) xanh dương (Blue) Dùng bit để hiển thị cho màu tùy vào hệ thống Ví dụ: Màn hình máy tính có độ phân giải 640×480, sử dụng bits để biểu diễn cho màu Red Green Blue Nếu hình biểu diễn lên hệ thống này, pixel cần tới × = 24 bit, frame buffer phải có kích thước tối thiểu 640 × 480 × 24 = 7372800 bits để lưu trọn hình 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 56 Đọc thêm ◼ Through the Looking Glass (Trong phần 1.4 Giáo trình) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 57 NỘI DUNG Lịch sử phát triển máy tính Phân loại máy tính Phần mềm hệ thống máy tính Các chức thành phần máy tính 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 58 MÁY TÍNH – CÁC KHÁI NIỆM CƠNG NGHỆ Tổng kết: ▪ Ba loại máy tính chính: máy tính cá nhân, máy chủ, máy tính nhúng ▪ Phần mềm phần cứng máy tính phân làm ba cấp: Ứng dụng (Application), Phần mềm hệ thống (System software) Phần cứng (Hardware) ▪ Ngơn ngữ máy tính cũng ▪ Về phần cứng, giới thiệu máy tính có phần cứng phân chia từ: Ngơn ngữ cấp kỹ thuật chế tạo liên cao, hợp ngữ, đến ngôn ngữ quan máy 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 59 MÁY TÍNH – CÁC KHÁI NIỆM CÔNG NGHỆ ❖ Lý thuyết: Đọc sách tham khảo • Các mục 1.1, 1.2, 1.3 • Sách: Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, Patterson, D A., and J L Hennessy, Morgan Kaufman, Revised Fourth Edition, 2011 ❖ Bài tập: file đính kèm 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 60 ... chính: ◼ Máy tính cá nhân (Personal computers) ◼ Máy chủ (Servers) ◼ Máy tính nhúng (Embedded computers) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 24 Phân loại máy tính (2/ 5) ◼ Máy tính. .. phát triển máy tính Phân loại máy tính Các lớp thực thi bên máy tính Các chức thành phần máy tính 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 23 Phân loại máy tính (1/ 5) Máy tính sử dụng... (2/ 2) 03/2017 Copyrights 2017 CE-UIT All Rights Reserved 47 Mạng máy tính (1/ 2) Mạng máy tính: Kết nối tất máy tính, cho phép người dùng máy tính mở rộng lực tính tốn thơng qua giao tiếp máy tính
