bimat_anhvatoi
New Member
Download miễn phí Bài giảng Kiến trúc máy tính - Một số khái niệm và công nghệ
Ngôn ngữcấp cao mang lạinhiềulợi ích quan trọng
• Cho phép ngườilập trình suy nghĩ dướidạng ngôn ngữtựnhiên
(Anh ngữ, biểuthức toán, ): FORTRAN, COBOL, LISP
•Tăngđáng kểhiệunăng lậptrình: chương trình ngắnhơn, sáng
sủavàdễhiểuhơn
•Ngônngữcấpcaođộclậpđốivới máy tính
)Khảnăng tái sửdụng chương trình mang lạihiệuquả
cao hơnlàviết toàn bộchương trình từđầu
Ötrình con, thưviện, thưviệc các trình con xuất/nhập
)Ngườitanhậnthấyviệcthựcthi cácchương trình trên
máy tính sẽhiệuquảhơnnếucó1 chương trìnhđặc
biệtgiámsát thực thi cho các chương trình trên
ÖHệđiềuhành(operating system)
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Khoa KH & KT Máy tínhBoää moânâ Kyõõ thuaäät Maùùy tính
Phaïïm Töôøøng Haûûi
Nguyeãnã Quoáác Tuaáán
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 2
Nội dung tóm tắt môn học
) Là môn học cơ sở ngành máy tính, giảng
dạy cho cả chuyên ngành KTMT lẫn KHMT
)Cung cấp các kiến thức cơ bản về nguyên lý
hoạt động và tổ chức ở các máy tính số
• Vấn đề đánh giá hiệu suất
• Kiến trúc tập lệnh
• Tính toán số học
• Đường đi dữ liệu và tín hiệu điều khiển
• Hệ thống bộ nhớ
• Giao tiếp với ngoại vi
)Sử dụng kiến trúc các bộ xử lý PowerPC,
MIPS, Intel, v.v… làm minh họa
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 3
Mục đích môn học
)Đối với chuyên ngành KTMT
• Nắm vững các kiến thức cơ bản về tổ chức và hoạt động
của máy tính số
• Làm nền tảng để tìm hiểu cấu trúc (kiến trúc + mạch logic)
của các phần tử khác nhau trong một máy tính số
• Vận dụng để thiết kế, cải tạo, sửa chữa các hệ thống ứng
dụng vi xử lý – vi điều khiển, hệ thống nhúng
)Đối với chuyên ngành KHMT
• Nắm vững các kiến thức cơ bản về tổ chức và hoạt động
của máy tính số
• Vận dụng vào thiết kế, cải tạo các hệ thống phần mềm sao
cho hoạt động hiệu quả, phù hợp với kiến trúc phần cứng
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 4
Tài liệu tham khảo
) “Computer Organization and Design: the hardware/software
interface”,
John L. Hennessy & David A. Patterson, Second Edition,
MORGAN KAUFMANN PUBLISHERS, INC. 1998
) “Computer Architecture: a quantitative approach”,
John L. Hennessy & David A. Patterson, Third Edition,
MORGAN KAUFMANN PUBLISHERS, INC. 2002
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 5
Chương 1.
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 6
1.1 Dẫn nhập
)Sự ra đời và phát triển của máy tính dẫn đến cái gọi là
cách mạng thông tin, cuộc cách mạng thứ 3 trong nền
văn minh của loài người (trước đó lần lượt là cách mạng
nông nghiệp, cách mạng kỹ nghệ)
)Kết quả là sức mạch trí tuệ của nhân loại được nhân lên
đáng kể, khoa học – kỹ thuật phát triển mạnh mẽ và
vươn đến những giới hạn mới
)Một số thành tựu đạt được trong thời gian qua giống
như chuyện viễn tưởng
• Automatic teller machines • Computers in automobiles
• Laptop computers • Human genome project
• World Wide Web
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 7
…
)Phần cứng máy tính tiến bộ cho phép các nhà lập trình
viết nên những phần mềm ứng dụng kỳ diệu, và làm cho
máy tính thâm nhập nhanh chóng vào mọi ngóc ngách
của đời sống hiện đại
) Trong tương lai những điều viễn tưởng sẽ là: một xã hội
không cần đến tiền mặt, các xa lộ thông minh tự động
hóa, ubiquitous computing, …
)Các nhà lập trình thành công luôn biết quan tâm tới tốc
độ của các chương trình do mình viết ra
) Trong thập niên 60 và 70, hạn chế chủ yếu đối với hiệu
suất của máy tính nằm ở kích thước của bộ nhớ
Ö Tối thiểu hóa mã lệnh để chương trình thực thi nhanh hơn
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 8
…
) Trong gần 20 năm qua, những tiến bộ trong thiết kế máy
tính và công nghệ bộ nhớ đã xóa đi hạn chế của bộ nhớ
kích thước nhỏ
Ö Muốn chương trình thực thi nhanh hơn cần hiểu và vận dụng
được bản chất phân cấp ở bộ nhớ cũng như bản chất song song
ở bộ xử lý
)Những nhà lập trình muốn viết ra các phiên bản cạnh
tranh về chương trình dịch, hệ điều hành, cơ sở dữ liệu,
và cả ở các chương trình ứng dụng cần tăng
cường hiểu biết của mình về nguyên lý hoạt động và tổ
chức của các máy tính
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 9
1.2 Bên dưới của chương trình
)Máy tính là bước phát triển kế tiếp của các mạch logic
) Thông tin trên máy tính được biểu diễn bởi các ký số nhị
phân hay bit (binary digit)
)Máy tính hoạt động tuân theo các chỉ thị của chúng ta.
Thuật ngữ dùng để gọi các chỉ thị riêng lẻ là câu lệnh
(instruction)
)Mỗi câu lệnh là 1 chuỗi xác định các bit, (giống như 1 số
nhị phân) mà máy tính có thể hiểu được
• TD 1000110010100000 yêu cầu máy tính cộng 2 số nguyên
)Những nhà lập trình đầu tiên truyền đạt chỉ thị đến máy
tính thông qua các con số nhị phân nói trên
• Đây là công việc hết sức tẻ nhạt
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 10
…
)Công cụ lập trình dùng các số nhị phân để viết ra các chỉ
thị cho máy tính được gọi là ngôn ngữ máy (machine
language)
)Con người nhanh chóng thay thế các số nhị phân bởi
các ký hiệu gợi nhớ (mnemonic), chúng là những ký
hiệu gần với cách suy nghĩ của con người hơn
• TD sử dụng add A, B thay thế cho 1000110010100000
) Lúc đầu con người dùng tay để dịch các ký hiệu trên ra
số nhị phân rồi đem thực thi trên máy tính
)Sau đó, con người phát triển một chương trình trợ giúp
việc dịch nói trên: assembler
)Công cụ lập trình dùng các ký hiệu gợi nhớ nhằm viết ra
các chỉ thị cho máy tính được gọi là hợp ngữ (assemly
language)
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 11
…
)Mỗi dòng trong hợp ngữ là 1 câu lệnh để máy tính thực
thi. Lập trình bằng hợp ngữ buộc người lập trình phải
suy nghĩ hành động như một máy tính
• Cấp hành động như máy tính gọi là cấp thấp (low level)
• Ngôn ngữ máy và hợp ngữ là các ngôn ngữ cấp thấp (low level
language)
) Theo hướng trên, người ta lại đưa ra các ký hiệu gần
với suy nghĩ của con người và tạo nên các ngôn ngữ
cấp cao (high level language)
• TD A + B thay cho add A, B
)Sử dụng chương trình để dịch ngôn ngữ cấp cao sang
hợp ngữ: chương trình dịch (compiler)
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 12
…
Chương trình
viết bằng C
Ngôn ngữ
máy
Chương trình
dạng hợp ngữ
Compiler
Assembler
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 13
…
)Ngôn ngữ cấp cao mang lại nhiều lợi ích quan trọng
• Cho phép người lập trình suy nghĩ dưới dạng ngôn ngữ tự nhiên
(Anh ngữ, biểu thức toán, …): FORTRAN, COBOL, LISP
• Tăng đáng kể hiệu năng lập trình: chương trình ngắn hơn, sáng
sủa và dễ hiểu hơn
• Ngôn ngữ cấp cao độc lập đối với máy tính
)Khả năng tái sử dụng chương trình mang lại hiệu quả
cao hơn là viết toàn bộ chương trình từ đầu
Ö trình con, thư viện, thư việc các trình con xuất/nhập
)Người ta nhận thấy việc thực thi các chương trình trên
máy tính sẽ hiệu quả hơn nếu có 1 chương trình đặc
biệt giám sát thực thi cho các chương trình trên
Ö Hệ điều hành (operating system)
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 14
…
)Hệ điều hành là chương trình quản lý các tài nguyên của
máy tính hỗ trợ tốt nhất cho việc thực thi của các
chương trình khác nhau trên máy tính
)Phần mềm có thể được phân loại theo chức năng sử
dụng
• Các chương trình cung cấp dịch vụ chung cho các chương trình
khác được gọi là phần mềm hệ thống (systems software)
Ö hệ điều hành, chương trình dịch, …
• Phần mềm ứng dụng (applications software)
là các phần mềm cung cấp dịch vụ cho các
người sử dụng máy tính (users)
Ö word, excel, photoshop, …
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 15
1.3 Bên trong vỏ máy
)Khảo sát một máy tính để bàn
Bàn phím
Màn hình
Chuột
Webcam
Thùng máy
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 16
…
)Chuột
Kiến trúc Máy tính - Chap 01 17
…
)Màn hình & card điều khiển màn hình
• Hình ảnh được thể hiện dưới dạng ma trận các phần tử ảnh
(picture element) hay pixel
• Mỗi pixel đươc biểu diễn bởi 1 ma trận bit còn g