ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Nội dung TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN TỬ Bài giảng Kiến trúc máy tính Computer Organization And Architecture Giới thiệu Bộ vi xử lý Ghép nối máy tính với T.Bị Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Đình Việt, Kiến trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2000 [2] Võ Văn Chín, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Cần thơ, 1997 [3] Trần Thị Kim Huệ, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Sư phạm Hà Nội, 2008 [4] Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2003 [5] M Morris Mano (Atmiya Infotech), Computer Organization & Architecture, E-book [6] MIT, Computer System Architecture, 2005, OpenCourseWare TS Lê Thế Vinh August 2010 August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính 1.1 Máy tính + Kiến trúc máy tính nói thiết kế, khái niệm, cấu trúc hoạt động hệ thống máy tính (wiki) Personal Computer -PC + "Computer Systems and Architecture" is a study of the evolution of computer architecture and the factors influencing the design of hardware and software elements of computer systems Topics may include: instruction set design; processor micro-architecture and pipelining; cache and virtual memory organizations; protection and sharing; I/O and interrupts; in-order and out-of-order superscalar architectures; VLIW machines; vector supercomputers; multithreaded architectures; symmetric multiprocessors; and parallel computers (MIT) August 2010 August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.1 Máy tính 1.1 Máy tính Vector supercomputers Symmetric multiprocessors August 2010 L.T.Vinh 5 August 2010 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.1 Máy tính 1.1 Kiến trúc máy tính Computer CPU System interconnection Computer Main memory I/O unit CPU Registers Sơ đồ khối ALU Internal CPU Interconnection CU CU Sequencing logic Parallel computers August 2010 Control memory August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính 1.1 Kiến trúc máy tính lớp chức + + August 2010 10 Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính  + + + + August 2010 L.T.Vinh lớp chức Mức transistor dây nối Là mức thấp kiến trúc chức máy tính Các ống bán dẫn thành phần tích cực với mạch nối dây tạo nên mạch logic số mức  August 2010 CU register & decoders Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính lớp chức Mức mạch logic số Các mạch logic số thực hàm logic đại số Boolean Là mạch cổng: AND,OR, XOR, NOT… Mạch chốt, mạch mã (Coder), mạch giải mã (Decoder) Mạch phần tử nhớ (Flip_Flop)  lớp chức Mức mạch logic số: Ví dụ Collector Base High (+5v hay 1): Tạo kết nối Base Low (0v hay 0): Ngắt kết nối 50 tỉ transistor chip 1cm2 Base Switch 11 August 2010 Emitter 12 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính  Giới thiệu lớp chức 1.1 Kiến trúc máy tính Mức mạch logic số: Ví dụ  Để thiết kế IC: Ta dùng thành phần logic gọi cổng (gate) Cổng chế tạo từ nhiều transistor tùy theo công nghệ chế tạo Ta có cổng AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, Mạch giải mã, mạch mã hóa, mạch ưu tiên, mạch dồn, mạch phân, mạch cộng toàn phần, mạch lật SR _ A A Input Input High (+5v or 1) Output Low (0v or 0) Input Low (0v or 0) Output High (+5v or 1) Ground Output ngược lại với Input August 2010 13 August 2010 14 Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính lớp chức Mức kiến trúc vi mô Bao gồm khối chức đơn vị số học logic Ví dụ: ALU, ghi (khối ghi), tệp ghi (Register file) Các nhớ: Cache (Bộ nhớ đệm), Main (ROM, RAM) Các đường dẫn thông tin (Bus bên trong) Đơn vị điều khiển CU  + + + + + August 2010  + + © © © © 15  lớp chức 16 1.1 Kiến trúc máy tính  + CHẲNG HẠN TẬP LỆNH GỒM: - Gán trị - Lệnh có điều kiện - Vòng lặp - Thâm nhập nhớ ngăn xếp - Các thủ tục + + + VD: Bật đèn LED August 2010 L.T.Vinh Mức kiến trúc tập lệnh Xác định giao tiếp phần mềm_phần cứng mà người lập trình nhìn nhận mức ngôn ngữ máy ISA bao gồm: Tập lệnh máy (Instructions Set) Kiểu lấy địa (Addressing Models) Khuôn dạng liệu (Format) Các nguyên tắc vận hành (Operation prescripts) Giới thiệu Mức kiến trúc tập lệnh: Ví dụ ORG MOV MOV CLR END lớp chức August 2010 Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính Mức mạch logic số: Ví dụ Mạch tổ hợp Cổng NOT +5 v Output lớp chức 2000h SP,#50h PSW,#0 ; Bank P1.3 ; Led on + 17 August 2010 lớp chức Hệ điều hành Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) BIOS: Hệ thống vào Các lệnh ảo, máy tính ảo mô trình xử lý Quản lý các trình (Process) Tập lệnh ảo để kết nối mạng hay xử lý song song 18 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính  + + + Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính lớp chức Hợp ngữ Là ngôn ngữ máy phụ thuộc vào phần cứng Dạng ký tự tượng trưng ngôn ngữ máy dùng với số vi lệnh (Micro Instruction) thủ tục (Procedure) Các chương trình viết dạng hợp ngữ can thiệp vào phần cứng máy tính Hợp ngữ: Ví dụ  Ví dụ: ORG 2000H Ngôn ngữ MOV SP,#50H lập trình MOV PSW,#00H CLR P1,00H ; LED on ; SETB P1,0FH ;LED off END August 2010 19 August 2010 20 Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính  + + + Giới thiệu 1.1 Kiến trúc máy tính lớp chức Ngôn ngữ hướng đối tượng, hướng toán ứng dụng Là ngôn ngữ bậc cao C, C++,Pascal Các ngôn ngữ mô tả: HTML, XML… Các ngôn ngữ thủ tục (scripts): Java scripts, Visual Basic, C# August 2010  21 §èi t-îng (Object) Sù kiÖn (Event) Thuéc tÝnh (Properties) Ph-¬ng thøc (Method) Líp (Class) August 2010 22 Giới thiệu Trao đổi 1.1 Kiến trúc máy tính    L.T.Vinh lớp chức Ngôn ngữ hướng đối tượng: Ví dụ Giới thiệu August 2010 lớp chức 23 August 2010 Mô hình kiến trúc máy tính Các máy tính điện tử số thường có loại kiến trúc Von Neumann Harvard 24 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ máy tính Máy tính ENIAC Sự phát triển máy tính chia hệ: Sự tiến công nghệ chế tạo linh kiện máy tính như: xử lý, nhớ, ngoại vi,…- đặc trưng thay đổi công nghệ (Electronic Numerical Integrator and Computer) Tg xây dựng: 1943-1946, sử dụng đến 1955 (thầy trò Eckert Mauchly, ĐH Pennsylvania, USA) Đặc điểm chính: - Nặng 30 tấn, V~160m3 (20x2x2m) P= 140kW - 5000 nghìn phép cộng/s - Sử dụng hệ thập phân - Lập trình công tắc - Sử dụng 18000 bóng đèn => Sau đó: GS toán học John Von Neumann điện tử (vacuum tubes) đưa ý tưởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies) • Thế hệ 1: (1946-1955) Máy tính dùng đèn chân không (Vacumm Tube) • Thế hệ 2: (1955-1965) Máy tính dùng Transitor • Thế hệ 3: (1966 – 1980) Máy tính dùng mạch tích hợp IC (Intergrated Circuit) • Thế hệ 4: (1980 - nay) Máy tính dùng mạch tích hợp cực lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated ) August 2010 25 August 2010 Giới thiệu 26 Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ máy tính Máy tính Harvard Tách nhớ liệu nhớ chương trình=> CPU vừa đọc lệnh, vừa truy cập liệu từ nhớ lúc Bus riêng để truy cập vào nhớ liệu nhớ chương trình Các bus điều hành độc lập Chạy nhanh hơn, thực lệnh vừa kết thúc lệnh trước Máy tính Von Neumann • Máy tính IAS • Máy có mô hình máy tính • Thế kế 1947 hoàn thành 1952 August 2010 27 August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ máy tính Máy tính hệ (1980- nay): • Các sản phẩm công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated) • Bộ vi xử lý chế tạo chip • Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset) • Bộ nhớ bán dẫn độc lập( ROM, RAM) thiết kế thành Module • Các vi điều khiển chuyên dụng • Bộ vi xử lý Intel 4004 năm1971 • Bộ xử lý coi hoàn thiện 8088/8086 năm 1978,1979 coi ngày sinh nhật máy tính sau So sánh: Mô hình kiến trúc Harvard Von Neumann? August 2010 L.T.Vinh 28 29 August 2010 30 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính August 2010 1.2 Các hệ máy tính 31 August 2010 Giới thiệu 32 Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ máy tính Intel 8088 (1979) This is the chip used in the first PC It was 16-bit, but it talked to the cards via a 8-bit connection It ran at a whopping MHz and could address only MB of RAM August 2010 Intel 80286 (1980) A 16-bit processor capable of addressing up to 16 MB of RAM 33 August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ máy tính 386 (1988) Intel 486 (1991) The 486 initially ran at clock speeds of 25 MHz (SX only) and 33 MHz As it was developed the 486 was enhanced with a clock doubled processor core (486 DX-2) allowing it to run at speeds of 50, 66 and 75 MHz, and then tripled (DX-4) which ran up to 100 MHz It could only access 16 megabytes of memory The 386 processor was manufactured in many different versions and ran at speeds from 16 Mhz through to 40 Mhz August 2010 L.T.Vinh 34 35 August 2010 36 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ máy tính Một số đặc điểm VXL Intel Tên thương mại là, không hàm ý nghĩa khác pent tiếng Hy lạp số Intel Pentium This was the first Intel processor not to use the x86 naming system August 2010 37 August 2010 Giới thiệu 38 Giới thiệu 1.2 Các hệ máy tính 1.3 Phân loại máy tính Phân loại theo phương pháp truyền thống • Máy vi tính ( Microcomputer) • Máy tính nhỏ (Minicomputer) • Máy tính lớn (Mainframe Computer) • Siêu máy tính (Super Computer) •Phân loại theo phương pháp đại • Máy tính để bàn (Desktop Computer) • Máy chủ (Servers) • Máy tính nhúng (Embedded Computer) August 2010 39 August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.3 Phân loại máy tính 1.3 Phân loại máy tính Máy để bàn: • loại máy thông dụng • bao gồm máy tính cá nhân (PC: Persional Computer) trạm (Workstation Computer) • giá mua 100$ đến 10.000$ Máy chủ • máy phục vụ(server) • dùng mạng theo mô hình Clent/Server • có tốc độ, hiệu năng, nhớ độ tin cậy cao • giá vài chục nghìn đến vài chục triệu đô August 2010 L.T.Vinh 40 Máy tính nhúng • đặt nhiều thiết bị khác để điều khiển thiết bị làm việc • thiết kế chuyên dụng • ví dụ: điện thoại di động, điều khiển thiết gia đinh, Router định tuyến,… 41 August 2010 42 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Nội dung Giới thiệu 1.4 Thông tin mã hóa Giới thiệu Bộ vi xử lý Ghép nối máy tính với T.Bị Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Đình Việt, Kiến trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2000 [2] Võ Văn Chín, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Cần thơ, 1997 [3] Trần Thị Kim Huệ, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Sư phạm Hà Nội, 2008 [4] Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2003 [5] M Morris Mano (Atmiya Infotech), Computer Organization & Architecture, E-book [6] MIT, Computer System Architecture, 2005, OpenCourseWare August 2010 43 Một số khái niệm - Thông tin: hiểu nội dung chứa đựng bên kiện - Tín hiệu: mô tả biểu vật lý tin tức t/h tương tự: liên tục biên độ thời gian t/h số: gián đoạn biên độ thời gian August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.4 Thông tin mã hóa 1.4 Thông tin mã hóa a) Hệ đếm Hệ 2, hệ 10, hệ 16 v.v Ví dụ: a) Hệ đếm    Hệ thập phân, số 10 (Decimal System): Con người sử dụng Hệ nhị phân, số (Binary System): Máy tính sử dụng Hệ mười sáu, số 16 (Hexadecimal System): Dùng để viết gọn số nhị phân August 2010 (1011)2 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 = + + =11 (4F)16 = 4FH = 4x161 + 15x160 = 64 + 15 = 79 45 August 2010 Giới thiệu L.T.Vinh 46 Giới thiệu 1.4 Thông tin mã hóa a) Hệ đếm Để đổi số X hệ 10 sang hệ số a (Y), ta chia liên tiếp X cho a, ghi lại số dư b0, b1, , bn, Y=bn bi b1b0 August 2010 44 1.4 Thông tin mã hóa b) Mã hóa (do người định nghĩa, quy định) Ví dụ: Mã ASCII, mã BCD, mã nhị phân v.v Mã ASCII dùng bit (binary digit) để mã hoá 256 ký tự số có mã ASCII 35H = 0011 0101 Mã BCD dùng bit để mã hoá chữ số thập phân số 73 có mã BCD 0111 0011 Mã nhị phân dùng n bit để mã hoá 2n phần tử tin tức 47 August 2010 48 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Giới thiệu Giới thiệu 1.4 Thông tin mã hóa 1.4 Thông tin mã hóa August 2010 49 August 2010 50 Giới thiệu Giới thiệu 1.4 Thông tin mã hóa   1.4 Thông tin mã hóa Mã hoá lưu trữ liệu máy tính 16 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F Dùng để viết gọn cho số nhị phân: nhóm bit thay chữ số Hexa Nguyên tắc chung mã hoá liệu Mọi liệu đưa vào máy tính mã hoá thành số nhị phân Độ dài từ liệu (word) Độ dài từ liệu số bit sử dụng để mã hoá loại liệu tương ứng Thường bội bit VD: 8, 16, 32, 64 bit 8 bits = Byte (1 keyboard character) 1,024 bytes = Kilobyte (1K) = 210 characters 1,024 K = Megabyte (MB) = 220 characters 1,024 MB = Gigabyte (GB) = 230 characters August 2010 51 August 2010 Biểu diễn số nguyên Byte, bit MSB, LSB trạng thái 0, trạng thái MSB  LSB + + Bits = Byte 52  + + Với Byte/Word bit MSB (Most Significant Bit): bit cuối bên trái (bit Byte, 15 với Word) bit LSB (Least Significant Bit): ngược lại, nằm cuối bên phải Biểu diễn số nguyên dùng hết word (16 bits) mà không cần sử dụng bit xác định dấu Số nguyên lớn ta có 1111 1111 1111 1111 = 65535 LSB mang giá trị cho số chẵn cho số lẻ Đối với số nguyên có dấu, sử dụng msb làm bit xác định dấu (0: Dương) Giá trị lưu máy tính dạng số bù (với số âm) On ON bits are said to be in a state OFF bits are said to be in a state August 2010 L.T.Vinh Off 53 August 2010 54 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Vì bù biểu diễn số âm? Số bù bù * Số bù 1: Là kết phép đảo bits 0000 0000 0000 0101 Bù 1: 1111 1111 1111 1010  Số bù 2: Kết phép cộng số bù  Bù 1: 1111 1111 1111 1010 +  Bù 2: 1111 1111 1111 1011      55 August 2010 ký tự theo bảng mã ASCII  ‘a’  97 = 61Hex = 01100001  ‘A’  65 = 41Hex = 01000001  Ví dụ cho dạng byte 10111000  Số nguyên không dấu tương ứng  10111000 = 128 + 32 + 16 + = 184  Số nguyên có dấu (xét bit dấu = bit = 1)  Lấy bù: 01000111 + 01001000 = 64 + = 72 Số nguyên có dấu là: -72 Nhận xét: 256 – 184 = 72  Có giá trị từ  28-1=255 Số nguyên có dấu 0: Số dương bit dấu  1: Số âm  Có giá trị từ: -27  27-1 (-128 127) 57 August 2010 1.4 Thông tin mã hóa – Ví dụ August 2010 58 1.4 Thông tin mã hóa – Ví dụ Dạng word – 16 bit  56  Có thể biểu diễn dạng:  Số nguyên không dấu 8bit  August 2010 1.4 Thông tin mã hóa – Ví dụ Dạng byte – bit  Lấy số gốc + bù = msb bị word có khả lưu giá trị 16 bits Nếu ta lấy bù thêm lần cho giá trị gốc Biểu diễn dạng không dấu đơn giản phép tính chuyển số Dạng có dấu chuyển tính dạng bits, lấy bù Có thể biễu diễn dạng:  Số nguyên không dấu 16bit:   Có giá trị:  216-1=65535 Số nguyên có dấu 16bit 15 14 13 12 11 10 8 bit cao (byte cao) bit thấp (byte thấp) bit dấu = bit cao = bit 15   Có giá trị: -215215-1 (-3276832767) word = (byte cao)x28 + (byte thấp) August 2010 L.T.Vinh 59 August 2010 60 10 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Bảng mã ghi Bảng mã ghi 115 August 2010 116 August 2010 Ví dụ Ví dụ Mã hoá lệnh: a/ MOV CL,[BX]; b/ MOV 0F3H[SI],CL;  August 2010 117 118 August 2010 Bộ vi xử lý Cơ chế xử lý xen kẽ liên tục dòng mã lệnh (instruction pipelining) BIU có thêm nhớ đệm lệnh với dung lượng byte dùng để chứa mã lệnh đọc nằm sẵn để chờ EU xử lý (còn gọi hàng đợi lệnh - Queue) August 2010 L.T.Vinh 119 August 2010 120 20 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Bộ vi xử lý Kỹ thuật pipelining   2.3 Máy tính lớn Bộ xử lý gồm phần tử xử lý độc lập Processing Elements/Stage Được ứng dụng để thiết kế trình xử lý lệnh song song công đoạn (Instruction pipelining) 121 August 2010 August 2010 122 Bộ vi xử lý Phân loại theo Flynn      2.3 Máy tính lớn Phân nhóm dựa số lượng chuỗi lệnh số lượng chuỗi liệu SISD (Single Instruction, Single Data): Một chuỗi lệnh, chuỗi liệu SIMD (Single Instruction, Multiple Data): Máy tính mảng, máy tính xử lý vector (tính toán vector, toán Vector) MISD: Nhiều lệnh liệu MIMD: Nhiều chuỗi lệnh nhiều chuỗi liệu ->kiến trúc song song  MultiProcessor  Parallel Computer  Multicomputer  Distributed system 123 August 2010 August 2010 Bộ vi xử lý Bộ vi xử lý 2.3 Máy tính lớn August 2010 L.T.Vinh 124 2.3 Máy tính lớn 125 August 2010 126 21 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Bộ vi xử lý Bộ vi xử lý 2.3 Máy tính lớn 2.3 Máy tính lớn August 2010 127 August 2010 Bộ vi xử lý Bộ vi xử lý 2.3 Máy tính lớn 2.3 Máy tính lớn August 2010 129 August 2010 Bộ vi xử lý L.T.Vinh 130 Bộ vi xử lý 2.3 Máy tính lớn August 2010 128 2.3 Máy tính lớn 131 August 2010 132 22 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Phân loại kiến trúc máy tính song song Các cấp kiến trúc máy tính song song (a) (b) (c) August 2010 133 + +  + +  +  + 135 L.T.Vinh 134 137 Máy tính chia sẻ nhớ Hệ thống máy tính có nhớ chung n XL kết nối với qua mạng N Máy tính phân tán nhớ Mỗi XL kết nối với nhớ riêng biệt 136 August 2010 Bộ nhớ dùng chung (tt) Bộ nhớ dùng chung (shared memory) August 2010 (e) Grid Phân loại theo cấu trúc kết nối máy tính Một hệ thống máy tính xem như: Một tập hợp n>=1 xử lý, hay đơn vị xử lý trung tâm (CPU): P1,P2,P3…Pn M>=0 (đơn vị nhớ chia sẻ) M1, M2…Mn kết nối mạng N Chia thành hai loại Máy tính chia sẻ nhớ ( Share Memory Computer) Máy tính phân tán nhớ ( Distributed Memory Computer) August 2010 (d) Multicomputer August 2010 Phân loại theo cấu trúc kết nối máy tính  On-chip parallelism Coprocessor Multiprocessor August 2010 138 23 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Distributed system Multicomputer a b 139 August 2010 Multicomputer với 16 CPU, CPU có nhớ riêng-> máy tính nhớ phân tán Một hình ảnh chia thành 16 phần 16 nhớ 140 August 2010 Multiprocessor NUMA multiprocessor Máy tính NUMA dựa hai cấp bus a b Multiprocessor với 16 CPU dùng chung nhớ -> máy tính chia sẻ nhớ Một hình ảnh chia thành 16 phần cho 16 CPU xử lý 141 August 2010 Kiến trúc Cluster August 2010 So sánh Multiprocessor MultiComputer      August 2010 L.T.Vinh 142 143 Giống nhau: Cùng thực nhiệm vụ chung, hay nhiệm vụ chia sẻ Khác nhau: Đa xử lý (Multiprocessor): máy tính nhiều lệnh, nhiều liệu (MIMD) Nâng cao hiệu suất xử lý, thực nhiệm vụ lớn, thời gian kéo dài tác vụ chia sẻ PE(CPU) thực song song Tăng độ tin cậy, độ sẵn sàng máy tính, sẵn sàng hoạt động liên tục máy tính có cố hệ thống August 2010 144 24 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010  +    Kiến trúc song song cho khả tăng tốc độ tính toán máy tính VXL Tăng độ tin cậy có XL hay nhớ bị hỏng trình tính toán chung thực bình thường thành phần lại đảm nhiệm chức thành phần bị hỏng Nhược điểm phức tạp cấu trúc khó khăn cho quản lý +      145 August 2010 Bộ vi xử lý Một số câu hỏi, tập Một số câu hỏi, tập 147 August 2010 Nội dung Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Đình Việt, Kiến trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2000 [2] Võ Văn Chín, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Cần thơ, 1997 [3] Trần Thị Kim Huệ, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Sư phạm Hà Nội, 2008 [4] Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2003 [5] M Morris Mano (Atmiya Infotech), Computer Organization & Architecture, E-book [6] MIT, Computer System Architecture, 2005, OpenCourseWare L.T.Vinh 148 Ghép nối máy tính với thiết bị Giới thiệu Bộ vi xử lý Ghép nối máy tính với T.Bị August 2010 146 August 2010 Bộ vi xử lý August 2010 Các CPU cũ xử lý lúc lệnh Lệnh trước lấy xử lý hoàn toàn lệnh mới đọc Việc xử lý lệnh hoàn tất vài chu kỳ xung nhịp (số chu kỳ xung nhịp đích xác tuỳ thuộc vào lệnh cụ thể) Kỹ thuật xử lý theo đường ống (pipelining) Xử lý lệnh liên tiếp (Intruction Pipelining) cho phép lệnh bắt đầu xử lý lệnh xử lý CPU thực vài lệnh chu kì xung nhịp Đối với chu kì xung nhịp cho trước bất kỳ, có vài lệnh “In the pipeline” lúc Xử lý theo đường ống cho phép CPU tận dụng tài nguyên xử lý lệnh hoàn tất 149 Thiết bị ngoại vi Thiết bị ngoại vi tên chung nói đến số loại thiết bị bên thùng máy gắn kết với máy tính với tính nhập xuất (IO) mở rộng khả lưu trữ (như dạng nhớ phụ)  Thiết bị ngoại vi máy tính là: Thiết bị cấu thành lên máy tính thiếu số loại máy tính Thiết bị có mục đích mở rộng tính khả máy tính  August 2010 150 25 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Common System Components Một số loại thiết bị ngoại vi Có nhiều thiết bị ngoại vi máy tính, liệt kê số thiết bị ngoại vi thường gặp quan trọng cấu thành lên máy tính sau: Màn hình máy tính Ổ cứng gắn ổ cứng di động Các loại thiết bị nhớ mở rộng: Bút nhớ USB Ổ quang (CD, DVD) Chuột (máy tính) Bàn phím máy tính Máy in video camera cho mục đích an ninh, giám sát kết nối với máy tính Webcam Modem loại (cho quay số, ADSL ) Loa máy tính 10 August 2010 This figure shows several devices that are common components of a computer system 151 152 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Các thiết bị ngoại vi Hệ thống vào-ra (Input/Output System)  + Chức Trao đổi thông tin máy tính với giới bên Các thao tác Vào liệu (Input) Ra liệu (Output) Các thành phần Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) Các môđun vào-ra (IO Modules)  + + + + August 2010 153 Chức Chuyển đổi liệu bên bên máy tính Các loại thiết bị ngoại vi (TBNV) Thiết bị vào: bàn phím, chuột, máy quét … Thiết bị ra: hình, máy in … Thiết bị nhớ: ổ đĩa … Thiết bị truyền thông: MODEM … 154 August 2010 Modul vào-ra  + + + + Bộ nhớ máy tính Chức Nối ghép TBNV với máy tính Mỗi môđun vào-ra có một vài cổng vào-ra (I/O Port) Mỗi cổng vào-ra đánh địa xác định Các TBNV kết nối trao đổi liệu với máy tính thông qua cổng vào-ra   + +  + + August 2010 L.T.Vinh 155 August 2010 Chức năng: lưu trữ chương trình liệu Các thao tác với nhớ: Đọc (Read) Ghi (Write) Các thành phần chính: Bộ nhớ (Internal Memory) Bộ nhớ (External Memory) 156 26 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Phân lớp hệ thống nhớ Bộ nhớ (Internal memory)  + + + +  + + 157 August 2010 Chức đặc điểm Chứa thông tin mà CPU trao đổi trực tiếp Tốc độ nhanh Dung lượng không lớn Sử dụng nhớ bán dẫn Các loại nhớ Bộ nhớ Bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm nhanh) Bộ nhớ (Main memory) + + + + Bộ nhớ Chứa chương trình liệu CPU sử dụng Tổ chức thành ngăn nhớ đánh địa Ngăn nhớ thường tổ chức theo byte Nội dung ngăn nhớ thay đổi, song địa vật lý ngăn nhớ cố định  + + +  + + 159 August 2010 Bộ nhớ RAM (Random access memory) Tốc độ truy cập nhanh Lưu trữ giữ liệu tạm thời, Dữ liệu bị vĩnh viễn không nguồn điện cung cấp Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) Lưu trữ chương trình mà nguồn điện cung cấp không bị (xóa) Ngày có công nghệ FlashROM tức nhớ ROM đọc mà ghi lại được, nhờ có công nghệ BIOS cải tiến thành FlashBIOS   + + SRAM Các ô nhớ đọc ghi khoảng thời gian cho dù chúng vị trí ô nhớ Mỗi ô nhớ có địa ghi 1byte, hệ thống nhớ đọc hay viết vào nhiều byte Phân loại SRAM (Static RAM): Chế tạo theo công nghệ CMOS, lưu liệu có điện DRAM (Dynamic RAM): Dùng nguyên tắc tích điện tụ điện C tạo mạch Transistor đế vi mạch Dung lượng SRAM 2n x m (bit) n : số bit địa m: số bit liệu + Bộ nhớ SRAM thường tổ chức theo ma trận vuông số hàng số cột nhau, giao điểm hàng cột ô bit nhớ     August 2010 L.T.Vinh 160 August 2010 RAM  158 August 2010 161 Mỗi bit SRAM chứa transistor tạo thành cặp chéo Ô chứa có trạng thái Ngoài transistor sử dụng điều khiển quyền truy cập tới ô nhớ trình đọc ghi Tổng cộng, cần transistor để chứa bit nhớ Truy cập tới cell kích hoạt word line (WL) điều khiển transistor truy cập M5 M6, kết nối tới đường bit: BL BL đảo Đường bit sử dụng để truyền liệu cho đọc ghi (có thể có hai) August 2010 162 27 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 DRAM    DRAM Dùng kỹ thuật CMOS bit nhớ, bit nhớ có transistor tụ điện Việc ghi nhớ dựa vào việc trì nạp vào tụ điện việc đọc bit nhớ làm nội dung bit bị hủy Sau lần đọc ô nhớ, phận điều khiển nhớ viết lại ô nhớ nội dung vừa đọc chu kỳ nhớ động gấp đôi thời gian thâm nhập ô nhớ   + + + 163 August 2010   + +  + +  + + Được chế tạo công nghệ bán dẫn, chương trình ROM viết vào lúc chế tạo ROM chứa chương trình khởi động máy tính PROM (Programable ROM) Chế tạo mối nối (cầu chì - làm đứt điện) Chương trình nằm PROM viết vào người sử dụng thiết bị đặc biệt xóa EPROM (Erasable Programable ROM) Chế tạo nguyên tắc phân cực tĩnh điện Chương trình nằm ROM viết vào (bằng điện) xóa (bằng tia cực tím - trung hòa tĩnh điện) để viết lại người sử dụng EEPROM (Electrically Erasable Programable ROM) Chế tạo công nghệ bán dẫn Chương trình nằm ROM viết vào xóa (bằng điện) để viết lại người sử dụng August 2010  + + + + August 2010 L.T.Vinh August 2010 164 Bộ nhớ đệm nhanh (Cache memory) ROM  Việc lưu giữ thông tin bit nhớ tạm thời tụ điện phóng hết điện tích vào làm tươi nhớ sau 2µs Làm tươi nhớ đọc ô nhớ viết lại nội dung vào ô nhớ Việc làm tươi nhớ thực tự động vi mạch nhớ SDRAM (Synchronous DRAM) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM RDRAM (Rambus RAM): Hoạt động đồng theo hệ thống lặp truyền liệu theo hướng + + + + 165 Cache thường chia thành số mức Cache L1: On-chip cho VXL, nằm bên CPU Cache L2: Off-chip hệ thống nhớ phân lớp, nằm bên CPU Cache L3 (L3 có số CPU) có tốc độ truy xuất gần tốc độ truyền liệu CPU, mức trung gian cache L2 nhớ Cache có (hoặc không) tích hợp chip vi xử lý 167 Bộ nhớ có tốc độ nhanh, dung lượng nhỏ nhớ đặt đệm CPU nhớ Thường nằm CPU, số cache cũ nằm CPU Các cache đế cắm kiểu slot 1, Cache dạng thanh, tháo rời giống RAM ngày August 2010     166 Thao tác đọc nhớ, xử lý gởi địa nhận liệu từ nhớ Thao tác ghi nhớ, xử lý viết liệu vào ô nhớ với địa nhớ Để cho chương trình vận hành bình thường cache phải chứa phần nhớ để xử lý thâm nhập vào lệnh liệu thường dùng từ nhớ cache Do dung lượng nhớ cache nhỏ nên chứa phần chương trình nằm nhớ August 2010 168 28 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Auxiliary Storage Bộ nhớ (External memory)  + + + +  + + + Chức đặc điểm Lưu giữ tài nguyên phần mềm máy tính Được kết nối với hệ thống dạng thiết bị vào-ra Dung lượng lớn Tốc độ chậm Các loại nhớ (SAM: Sequential Access Memory) Bộ nhớ từ: đĩa cứng, đĩa mềm Bộ nhớ quang: đĩa CD, DVD Bộ nhớ bán dẫn: Flash disk, memory card Floppy Disk  Hard (fixed) disk     No longer standard 30 Gb and higher 5400rpm, 7200 rpm Removable storage CD-ROM CD-R/CD-RW  DVD/DVD-R/DVD-RW (Digital Video Disk HD)  Zip disks  Tape  USB   169 August 2010  Disk Storage     Disk Storage Based on bytes per track per sector track on Sector contains 512 bytes Track-sector on each surface (top & bottom) Storage = 1,024 bytes per track-sector (top & bottom) = 1K August 2010    171 Cylinder Same track on each surface make up a cylinder All data in one cylinder can be read without moving read/write arm August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Thiết bị ngoại vi Thiết bị ngoại vi tên chung nói đến số loại thiết bị bên thùng máy gắn kết với máy tính với tính nhập xuất (IO) mở rộng khả lưu trữ (như dạng nhớ phụ)  Thiết bị ngoại vi máy tính là: Thiết bị cấu thành lên máy tính thiếu số loại máy tính Thiết bị có mục đích mở rộng tính khả máy tính L.T.Vinh 172 Ghép nối máy tính với thiết bị  August 2010 170 August 2010 173 Một số loại thiết bị ngoại vi Có nhiều thiết bị ngoại vi máy tính, liệt kê số thiết bị ngoại vi thường gặp quan trọng cấu thành lên máy tính sau: 10 August 2010 Màn hình máy tính Ổ cứng gắn ổ cứng di động Các loại thiết bị nhớ mở rộng: Bút nhớ USB Ổ quang (CD, D+D) Chuột (máy tính) Bàn phím máy tính Máy in video camera cho mục đích an ninh, giám sát kết nối với máy tính Webcam Modem loại (cho quay số, ADSL ) Loa máy tính 174 29 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Common System Components Hệ thống vào-ra (Input/Output System) Chức Trao đổi thông tin máy tính với giới bên Các thao tác vào liệu (Input) Ra liệu (Output) Các thành phần Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) Các môđun vào-ra (IO Modules) This figure shows se+eral devices that are common components of a computer system 175 August 2010 August 2010 176 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Modul vào-ra Thiết bị ngoại vi Chức năng: phương tiện chuyển đổi thông tin bên bên máy tính  Đặc điểm thiết bị Trên thị trường tồn nhiều thiết bị ngoại vi khác về: Nguyên tắc hoạt động, tốc độ, định dạng liệu truyền, v.v Đồng thời thiết bị có tốc độ làm việc chậm CPU RAM nhiều Chính lý cần có Module vào để ghép nối thiết bị ngoại vi vào hệ thống máy tính.…  177 August 2010  + + + + Chức Nối ghép TBNV với máy tính Mỗi môđun vào-ra có một vài cổng vào-ra (I/O Port) Mỗi cổng vào-ra đánh địa xác định Các TBNV kết nối trao đổi liệu với máy tính thông qua cổng vào-ra Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Module I/O Chức năng: Nối ghép thiết bị ngoại vi với máy tính + Điều khiển định thời + Trao đổi thông tin với CPU + Trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi + Đệm máy tính với thiết bị ngoại vi + Phát lỗi thiết bị ngoại vi August 2010 L.T.Vinh 178 August 2010 Cấu trúc chung: Thanh ghi đệm liệu: đệm liệu trình trao đổi Cổng nối ghép vào ra: kết nối thiết bị ngoại vi, cổng có địa xác định chuẩn kết nối riêng phụ thuộc sơ đồ chân Thanh ghi trạng thái/điều khiển: lưu trữ thông tin trạng thái cho cổng vào Khối logic điều khiển: điều khiển Module vào 179 August 2010 180 30 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Ví dụ cổng LPT: • Các đường dẫn cổng song nối với ghi bit khác nhau: + Thanh ghi liệu (Địa sở) + Thanh ghi trạng thái (Địa sở +1) + Thanh ghi điều khiển (Địa sở +2) • Các đại cổng là: LPT1: 378h (379h ; 37Ah) LPT2: 3BCh LPT3: 278h LPT4: 2BCh Cấu trúc tổng quát thiết bị ngoại vi: + Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi liệu bên bên Máy tính + Bộ đệm liệu: nơi lưu trữ liệu trung gian Máy tính thiết bị ngoại vi, đặt bên thiết bị ngoại vi + Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt động thiết bị ngoại vi theo tín hiệu từ Module I/O gởi tới thiết bị 181 August 2010 182 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Lập trình cho thiết bị: • Hợp ngữ: Để xuất liệu: OUT DX, AL OUT DX, AX Để nhập vào liệu: IN AL, DX IN AX, DX (DX chứa địa chỉ; AL chứa giá trị) • Turbo C Để xuất liệu: outportb(đia_chỉ, giá_trị) Để nhập vào liệu: bien = inportb(địa_chỉ) • Turbo Pascal Để xuất liệu: port[đia_chỉ]:= giá_trị Để nhập vào liệu: bien:=port[địa_chỉ] Ví dụ cổng COM: • Các ghi chính: + Thanh ghi đệm (Buffer Register) Địa sở + Thanh ghi trạng thái (Status Register) ĐCCS+5 + Thanh ghi điều khiển (Control Register) ĐCCS+3 • Các địa cổng là: COM1: 3F8h (3FDh ; 3FBh) COM2: 2F8h COM3: 3E8h COM4: 2E8h 183 August 2010 184 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Các phương pháp ĐK vào/ra Các phương pháp ĐK vào/ra vào chương trình Nguyên tắc chung: + Sử dụng lệnh vào chương trình để trao đổi liệu với cổng vào + Khi CPU thực chương trình gặp lệnh vào CPU điều khiển trao đổi liệu với cổng vào • Phân loại: Vào chương trình Vào ngắt Truy cập nhớ trực tiếp DMA August 2010 L.T.Vinh Lệnh I/O: + với không gian địa vào riêng biệt: sử dụng lệnh vào chuyên dụng + với không gian vào dùng chung nhớ lệnh trao đổi liệu sử dụng ngăn nhớ 185 August 2010 186 31 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Các phương pháp ĐK vào/ra Hoạt động vào chương trình Nhận xét: + CPU trực tiếp điều khiển vào ra: đọc trạng thái, kiểm tra trạng thái, thực trao đổi + Trong trường hợp nhiều thiết bị cần trao đổi liệu thiết bị chưa sẵn sàng tốn nhiều thời gian CPU + việc thực trao đổi đơn giản + CPU gặp lệnh trao đổi vào ra, yêu cầu thao tác vào + Module vào thao tác vào + Module vào thiết lập bit trạng thái(State) + CPU kiểm tra bit trạng thái: Nếu chưa sẵn sàng quay lại kiểm tra lại Nếu sẵn sàng chuyển sang trao đổi liệu với Module vào 187 August 2010 188 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Các phương pháp ĐK vào/ra Các phương pháp ĐK vào/ra Vào ngắt Truy nhập nhớ trực tiếp Nguyên tắc chung: + CPU đợi trạng thái sẵn sàng Module vào + Module vào sẵn sàng phát tín hiệu yêu cầu ngắt CPU + CPU thực chương trình vào tương ứng để trao đổi liệu + CPU trở lại chương trình bị ngắt (DMA: Direct Memory Access) Với nhược điểm hai phương pháp là: CPU tham gia trực tiếp vào trao đổi liệu việc trao đổi lượng liệu nhỏ Để khắc phục hai phương pháp phương pháp có tên DMA sử dụng thêm Module phần cứng có DMAC (DMA Controller) Vì trao đổi liệu không qua CPU 189 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Các phương pháp ĐK vào/ra Các phương pháp ĐK vào/ra Truy nhập nhớ trực tiếp August 2010 L.T.Vinh 190 August 2010 Các thành phần DMAC + Thanh ghi liệu: chứa liệu trao đổi + Thanh ghi địa chỉ: chứa địa ngăn nhớ liệu + Bộ đếm liệu: chứa số từ liệu cần trao đổi + Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt động DMAC 191 August 2010 192 32 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị Các phương pháp ĐK vào/ra Các phương pháp ĐK vào/ra Hoạt động DMA Khi cần vào liệu CPU nhờ DMAC tiến hành vào liệu với thông tin cho biết sau: Địa thiết bị vào Địa đầu mảng nhớ chứa liệu DMAC nạp ghi địa Số từ liệu cần truyền DMAC nạp vào đếm liệu CPU thực việc khác DMAC điều khiển việc trao đổi liệu sau truyền từ liệu nội dung ghi địa tăng lên nội dung đếm liệu giảm xuống đơn vị Khi đếm liệu 0, DMAC gởi tín hiệu ngắt CPU để báo kết thúc DMA 193 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị Ghép nối máy tính với thiết bị 195 August 2010 L.T.Vinh 196 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị August 2010 194 August 2010 Ghép nối máy tính với thiết bị 197 August 2010 198 33 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh August 2010 Chúc anh chị học tốt August 2010 L.T.Vinh 199 34 [...]... 2010 L.T .Vinh 124 2.3 Mỏy tớnh ln 125 5 August 2010 126 21 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 2 B vi x lý 2 B vi x lý 2.3 Mỏy tớnh ln 2.3 Mỏy tớnh ln 5 August 2010 127 5 August 2010 2 B vi x lý 2 B vi x lý 2.3 Mỏy tớnh ln 2.3 Mỏy tớnh ln 5 August 2010 129 5 August 2010 2 B vi x lý L.T .Vinh 130 2 B vi x lý 2.3 Mỏy tớnh ln 5 August 2010 128 2.3 Mỏy tớnh ln 131 5 August 2010 132 22 H S phm K thut Vinh 5... L.T .Vinh 100 101 CU: ALU: 5 August 2010 102 17 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 2 B vi x lý 2 B vi x lý CU: s khi B thanh ghi 5 August 2010 103 5 August 2010 2 B vi x lý 104 2 B vi x lý Thanh ghi truy cp b nh Thanh ghi chuyn ti lnh Thanh ghi trng thỏi 5 August 2010 105 5 August 2010 2 B vi x lý 2 B vi x lý 2.2 X lý v truyn d liu 2.2 X lý v truyn d liu 5 giai on thc hin lnh: 5 August 2010 L.T .Vinh. .. b nh m lnh vi dung lng 4 byte dựng cha cỏc mó lnh c c nm sn ch EU x lý (cũn c gi l hng i lnh - Queue) 5 August 2010 L.T .Vinh 119 5 August 2010 120 20 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 2 B vi x lý K thut pipelining 2.3 Mỏy tớnh ln B x lý gm cỏc phn t x lý c lp Processing Elements/Stage c ng dng thit k quỏ trỡnh x lý lnh song song tng cụng on (Instruction pipelining) 121 5 August 2010 5 August 2010...H S phm K thut Vinh 5 August 2010 1 B mó ASCII 5 August 2010 61 5 August 2010 62 63 5 August 2010 64 Cỏc vớ d Vớ d 1: Biu din cỏc s nguyờn cú du sau õy bng 8 bit: A = +58 ; B = -80 5 August 2010 1 Gii thiu 1.5 Mch logic c bn Hàm logic Phần tử logic Bảng Chân lý 1/ NOT 2/ AND 3/ OR 4 5 August 2010 L.T .Vinh 65 5 August 2010 66 11 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 3- Các phép toán,... 174 29 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 3 Ghộp ni mỏy tớnh vi thit b Common System Components H thng vo-ra (Input/Output System) Chc nng Trao i thụng tin gia mỏy tớnh vi th gii bờn ngoi Cỏc thao tỏc c bn vo d liu (Input) Ra d liu (Output) Cỏc thnh phn chớnh Cỏc thit b ngoi vi (Peripheral Devices) Cỏc mụun vo-ra (IO Modules) This figure shows se+eral devices that are common components of a computer system... 5 August 2010 3 Ghộp ni mỏy tớnh vi thit b 3 Ghộp ni mỏy tớnh vi thit b 195 5 August 2010 L.T .Vinh 196 5 August 2010 3 Ghộp ni mỏy tớnh vi thit b 5 August 2010 194 5 August 2010 3 Ghộp ni mỏy tớnh vi thit b 197 5 August 2010 198 33 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 Chỳc cỏc anh ch hc tt 5 August 2010 L.T .Vinh 199 34 ... cú th truyn cỏc bit thụng tin ng thi (ch dựng cho bus a ch v bus d liu) Phõn loi cu trỳc bus: Cu trỳc n bus Cu trỳc a bus Khỏi Bộ so sánh 2 số nhị phân 1 bit 15c 5 August 2010 L.T .Vinh 71 5 August 2010 72 12 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 Minh ha h thng Bus Bus ng b v bus khụng ng b + + + + Bus ng b Bus cú ng tớn hiu Clock Cỏc s kin trờn bus c xỏc nh bi xung nhp Clock Bus khụng ng b Khụng cú ng... ghi + + 5 August 2010 L.T .Vinh 113 Bit D (direction) ch hng cho thanh ghi REG D=1 ch d liu i n REG D=0 thỡ ch d liu i t REG Bit W (Word) ch xem thanh ghi c dựng l 8 bit hay 16 bit (1 word) W=1 cú ngha l thanh ghi 16 bit c dựng Hai bit MOD (mode, ch ) v Ba bit R/M (register/memory, thanh ghi/b nh) to ra 5 bit, dựng ch ch a ch ca lnh 5 August 2010 114 19 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 Bng mó thanh... CPU + + 5 August 2010 L.T .Vinh 76 5 August 2010 Bus iu khin 74 5 August 2010 77 Mi chu k bus l 1 tỏc v xy ra trờn bus truyn ti data Mi ln CPU cn lnh (hoc data) t b nh hoc I/O, chỳng phi thc thi 1 chu k bus cú c thụng tin hoc ghi thụng tin ra b nh hoc ra I/O Mi chu k bus gm 2 bc : Bc 1 : gi a ch Bc 2 : truyn data t a ch ó c nh v 5 August 2010 78 13 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 Chu k Bus ... b nh,thanh ghi,ngn xp +Thanh ghi d liu:AX 16 bit (AH, AL), BX, +Thanh ghi on: CS, DS, SS, ES + Th Ghi con tr v ch s: SP (ngn xp), BP, IP, SI, DI 5 August 2010 L.T .Vinh Cu trỳc ca mt h mỏy tớnh n gin 83 5 August 2010 84 14 H S phm K thut Vinh 5 August 2010 2 B vi x lý 2 B vi x lý 2.1 Kin trỳc phn mm 2.2 Thi hnh lnh Chu trỡnh lnh Kin trỳc phn mm ca b x lý, bao gm: tp lnh, dng cỏc lnh v cỏc kiu nh v + ... mỏy tớnh dng s bự (vi s õm) On ON bits are said to be in a state OFF bits are said to be in a state August 2010 L.T .Vinh Off 53 August 2010 54 H S phm K thut Vinh August 2010 Vỡ bự l biu din s... Queue) August 2010 L.T .Vinh 119 August 2010 120 20 H S phm K thut Vinh August 2010 B vi x lý K thut pipelining 2.3 Mỏy tớnh ln B x lý gm cỏc phn t x lý c lp Processing Elements/Stage c ng dng ... different versions and ran at speeds from 16 Mhz through to 40 Mhz August 2010 L.T .Vinh 34 35 August 2010 36 H S phm K thut Vinh August 2010 Gii thiu Gii thiu 1.2 Cỏc th h mỏy tớnh 1.2 Cỏc th h mỏy tớnh