Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương I.a: Tổng quan về môn học

Kiến trúc máy tính 
Chương I – a: Tổng quan về môn học 
Về môn học 
 Dành cho những sinh viên yêu thích môn học, thích 
điểm cao và không thích nhìn lưng giảng viên. 
 Yêu cầu: Có kiến thức về lập trình cơ bản C/C++ 
hoặc Java. 
Mục tiêu môn học 
 Tìm hiểu chức năng và hoạt động của các thành phần cơ bản trong hệ 
thống máy tính bao gồm Bộ xử lý (processor), bộ nhớ (memory), vào / 
ra (input/output). 
 Bắt buộc phải hiểu: Đánh giá hiệu năng (performance) 
 Giao diện phần cứng / phần mềm 
 Có thể viết chương trình bằng hợp ngữ. 
Những vấn đề trọng tâm 
 Hợp ngữ MIPS 
 Mức logic số 
 Thiết kế bộ xử lý 
 Kỹ thuật đường ống 
 Bộ nhớ đệm cache 
 Vào / ra 
Tại sao lại dùng 
MIPS? Tôi không sở 
hữu máy tính MIPS 
MIPS đơn 
giản, x86 thì 
không 
Nội dung chương 1 
 Lịch sử phát triển của máy tính 
 Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính 
 Tìm hiểu bên trong máy tính 
 Tìm hiểu bên trong bộ vi xử lý 
 Tìm hiểu chương trình thực thi trên máy tính 
Kiến trúc máy tính là gì? 
 Tại sao phải quan tâm? 
 Phân loại như thế nào? 
Lịch sử phát triển của máy tính 
Cơ 
•Blaise Pascal (1642) 
•1642 - 1945 
ENIAC (1946) 
18.000 bóng đèn 
1500 rơle 
30 tấn 
140 kw 
Transistor (1958) 
•Burroughs 6500 
•NCR, CDC 6600 
IC(Integrated 
Circuit) 
•LSI – VLSI 
•Xử lý song song 
Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính 
Phần 
cứng 
Phần mềm 
hệ thống 
Phần mềm 
ứng dụng 
Phân loại 
Chức 
năng 
Máy tính 
chuyên 
dụng 
Máy tính 
nhúng 
Cấu trúc 
bộ xử lý 
RISC CISC 
Cấu tạo 
Von 
newmann Harvard 
Kiến trúc vonNeumann 
HUST-FET, 01/11/2013 
10 
 Chương 1 – Thành phần cơ bản của máy tính 
Central 
Processing 
Unit (CPU) 
Memory 
(ROM/RAM) 
I/O 
Devices 
DRAM 
SRAM 
ROM 
EEPROM 
Flash 
Intel 80X86 
Motorola 680X 
PowerPC 
ASIP 
Màn hình 
Máy in 
Bàn phím 
Con chuột 
Ổ cứng 
Sensor, 
Actor 
PCI 
PCIe 
SCSI 
USB 
Bộ xử lý 
trung tâm 
CPU 
Bộ nhớ 
Memory 
Phối ghép 
 vào/ra 
(I/O) 
Bus dữ liệu 
Bus địa chỉ 
Bus điều khiển 
Thiết bị 
vào/ra 
Kiến trúc Havard 
HUST-FET, 01/11/2013 
11 
Bộ xử lý 
trung tâm 
CPU 
Bộ nhớ 
dữ liệu 
Phối ghép 
 vào/ra 
(I/O) 
Bus dữ liệu 
Bus địa chỉ 
Bus điều khiển 
Thiết bị 
vào/ra 
Bus địa chỉ 
Bus điều khiển 
Bus dữ liệu 
Bộ nhớ 
lệnh 
 DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, Atmel AVR, MIPS, PA-RISC, 
Power(PowerPC), SuperH, và SPARC 
 ARM (Acorn RISC Machine) 
 MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) 
 Có bao nhiêu SV biết về ARM? 
 Hãy tra wikipedia để có khái niệm sơ bộ về ARM. 
From ARM 
Kiến trúc RISC (Reduce Instruction 
Set Computer) 
Các máy tính nhúng thông dụng nhất 
trên thế giới 
“big.LITTLE” là gì ? 
 Big processor cores (Lõi xử lý lớn): Hiệu năng tính toán cao. 
 Little processor cores (Lõi xử lý nhỏ): Năng lượng tiêu thụ thấp. 
From ARM 
Big 
Little 
Tại sao phát triển lõi big.Little? 
Pin điện thoại sẽ dùng 
được lâu nhất có thể 
Kiến trúc LITTLE và BIG 
LITTLE 
• Đơn giản 
• Ít các đơn vị chức năng 
• Xử lý chậm 
• Đường ống ngắn 
BIG 
• Phức tạp 
• Nhiều đơn vị chức năng 
• Đường ống dài 
• Xử lý nhanh 
Mở rộng: Thiết kế 
nhiều transitor với 
cùng chi phí và sử 
dụng hiệu quả 
Why should they do this? 
Answer: 
Không thể tăng công 
suất tiêu thụ. Cần cải 
thiện hiệu suất nguồn. 
Cách tốt nhất là sử dụng 
tất cả transistors nhàn 
rỗi.