›
›

Bài giảng Tin học cơ sở - Chương 2: Cấu trúc máy tính - Học viện Nông nghiệp Việt Nam

pdf 37 trang Hùng Dũng 04/01/2024 1130
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tin học cơ sở - Chương 2: Cấu trúc máy tính - Học viện Nông nghiệp Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_tin_hoc_co_so_chuong_2_cau_truc_may_tinh_hoc_vien.pdf

Nội dung text: Bài giảng Tin học cơ sở - Chương 2: Cấu trúc máy tính - Học viện Nông nghiệp Việt Nam

  1. HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC MÁY TÍNH KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương Chương 2. Cấu trúc máy tính 2.1. Giới thiệu 2.2. Chức năng và sơ đồ cấu trúc của máy tính 2.2.1. Chức năng của máy tính 2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy tính 2.2.3. Sơ đồ cấu trúc của máy tính 2.3. Các bộ phận cơ bản của máy tính 2.3.1. CPU 2.3.2. Bộ nhớ 2.3.3. Các thiết bị ngoại vi 2.3.4. Liên kết hệ thống 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 2
  2. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.1. Giới thiệu • ENIAC (Electronic Numerical Intergator and Computer) -Làmáytính điệntửđầutiên(gọitắtlàmáytính) -Ra đờinăm1946bởiJohnMauchlyvàJohnPresper Eckert ởĐạihọcPennsylvania -Nặng30tấn -Kíchthước140m2 -Thựchiện được5000phépcộng/giây 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 3 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.1. Giới thiệu (tiếp) • ENIAC (Electronic Numerical Intergator and Computer)(tiếp) -Xửlýtheosốthậpphân -Bộnhớ chỉ lưutrữ dữ liệu -Lậptrìnhbằngcáchthiếtlậpvịtrícủacácchuyển mạchvàcáccápnối 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 4
  3. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.1. Giới thiệu (tiếp) Hình ảnh chiếc máy tính ENIAC 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 5 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.1. Giới thiệu (tiếp) • Năm1952,máytínhVonNeumann -Ra đờitạiHọcviệnNghiêncứutiêntiếnPrinceton - Đượcxâydựngtheoýtưởng“chươngtrình đượclưu trữ”,xửlýtheosốnhị phân -NhữngnguyênlýcủavonNeumann đãtrở thànhmô hìnhcơbảncủamáytínhcho đếnngàynay • Năm1980,hãngIBMchora đờichiếcmáytínhcá nhân đầutiên,sửdụngbộvixửlý8bit8085của Intel 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 6
  4. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.1. Giới thiệu (tiếp) 4thế hệ máytính điệntử: -Sửdụng đèn điệntử(1943-1956) -Sửdụngtransistor(1957-1965) -Sửdụngvimạchtíchhợp(1966-1980) -Sửdụngsiêuvimạchtíchhợp(1981-nay) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 7 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2. Chức năng và sơ đồ cấu trúc của máy tính 2.2.1. Chức năng của máy tính 2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy tính 2.2.3. Sơ đồ cấu trúc của máy tính 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 8
  5. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.1. Chức năng của máy tính: -Nhậnthôngtinvào(input)từngườisửdụngthôngqua cácthiếtbịvào -Xửlýthôngtin đãnhậntheochươngtrìnhlậpsẵn đượclưutrongbộnhớ - Đưathôngtinsauxửlý(output)tớingườisửdụng thôngquacácthiếtbịra -Lưutrữ thôngtinsốhóa 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 9 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 10
  6. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp) • Các khối chức năng: -Bộ xử lý trung tâm (CPU) -Bộ nhớ -Hệ thống vào-ra 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 11 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp) Bộ xử lýtrungtâm(CPU): • Chứcnăng – Điềukhiểnhoạt độngcủamáytính – Xử lýdữliệu • Nguyêntắchoạt độngcơbản: – CPUhoạt độngtheochươngtrìnhnằmtrongbộ nhớ chính 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 12
  7. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp) Bộ nhớ: • Chứcnăng:lưutrữ chươngtrìnhvàdữliệu • Cácthaotáccơbảnvớibộnhớ: – Đọc(Read) – Ghi(Write) • Cácthànhphầnchính: – Bộ nhớ trong(InternalMemory) – Bộ nhớ ngoài(ExternalMemory) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 13 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp) Hệ thốngvào-ra: • Chứcnăng:trao đổithôngtingiữamáytínhvớithế giớibênngoài • Cácthaotáccơbản: – Vàodữliệu(Input) – Radữliệu(Output) • Cácthànhphầnchính: – Cácthiếtbịngoạivi(PeripheralDevices) – Cácmôđunvào-ra(I/OModules) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 14
  8. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương Hình ảnh một chiếc máy vi tính 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 15 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương Hình ảnhbêntrongcủamộtchiếcmáyvitính 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 16
  9. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3. Nguyên lý hoạt động của máy tính •Từ khira đời đếnnay,cácmáytính đềuhoạt động theonhữngnguyênlý được đề xuấttừnăm1946bởi nhàkhoahọclỗilạcngườiMỹgốcHungaryJohnVon Neumann(1903-1957) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 17 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3.1. Nguyên lý Von Neumann • Nguyênlý điềukhiểnbằngchươngtrình:máytính hoạt độngtheochươngtrình đượclưutrữ sẵntrongbộ nhớ à đảmbảochomáytínhcókhả năngtựđiềukhiển, khôngcầncósựcanthiệpcủangườisửdụngtrongquá trìnhxửlýthôngtin 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 18
  10. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3.1. Nguyên lý Von Neumann (tiếp) • Nguyênlýtruycậptheo địachỉ:cácchươngtrình,dữ liệutrước,trongvàsaukhixửlý đều được đưavàobộ nhớ trongnhữngvùngnhớđược đánh địachỉ,việctruy cậpdữliệulàgiántiếpthôngqua địachỉ củanótrong bộ nhớ à đảmbảotínhmềmdẻotrongxửlýthôngtin:người lậptrìnhchỉ cầnviếtcácyêucầumộtcáchtổngquát theovịtrícác đốitượngmàkhôngcầnbiếtgiátrị cụ thể củachúng 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 19 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3.2. Cấu trúc lệnh • Để xử lýthôngtintựđộng,mỗimáytínhcầnđượccài đặtsẵnmộttậplệnh,thường đặttrongROM • MỗilệnhmáylàmộtyêucầuCPUthựchiệnmộtthao tác đốivớicáctoánhạng.Cáclệnhnàyphảichỉ ra đầy đủ cácthôngtinsau: -Thaotáccầnthựchiện:chuyểndữliệu,xửlýsốhọc vớisốnguyên/số dấuphẩy động,xửlýlogic, điềukhiển vào-ra,chuyển điềukhiển(rẽ nhánh), điềukhiểnhệ thống,xửlýcácdữliệuchuyêndụng -Nơiđặtdữliệucủalệnhvànơiđặtkếtquả xử lý:tại bộnhớ tronghoặctạicácthanhghitrongCPU 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 20
  11. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3.2. Cấu trúc lệnh (tiếp) • Cấutrúcchungcủalệnhmáy: Mã thao tác Địa chỉ Vídụ:MộtlệnhcộngtrongtậplệnhMIPS32 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 21 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3.3. Quá trình thực hiện lệnh • Nhậnlệnh(FetchInstruction):Bộđiềukhiểntrong CPUgửinộidungPC(ProgramCounter)vàoBộgiải mã địachỉđểđọcbyte đầutiêncủalệnhlênthanhghi lệnh.PCsẽtănglênmộtđơnvịđể bộđiềukhiển chuẩnbịđọcbytetiếptheo • Giảimãlệnh(DecodeInstruction):Bộđiềukhiểncăn cứvàomãlệnh để biếtlệnhdàibaonhiêubyte đểđọc nốtcácthôngtin địachỉ củalệnhvàhoànthànhviệc đọclệnh,PCtiếptụctăngtheosốlượngbyte đã đọc vào 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 22
  12. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.2.3.3. Quá trình thực hiện lệnh (tiếp) • Nhậndữliệu(FetchData):nhậndữliệutừbộnhớ hoặccáccổngvào-ra(nếudữliệu đặttrongbộnhớ thìbộđiềukhiểngửiđịachỉ dữ liệuvàobộgiảimã địachỉđểđọcnộidungdữliệu đưalênthanhghi) • Xử lýdữliệu(ProcessData):tínhiệu điệukhiển đượcphátchomạchchứcnăngcủaALU để thựchiện phéptoánsốhọchayphéptoánlogicvớicácdữliệu • Ghidữliệu(WriteData):ghidữliệurabộnhớ hay cổngvào-ra 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 23 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3. Các thành phần cơ bản của máy tính • Bộ xử lýtrungtâm • Bộ nhớ • Cácthiếtbịngoạivi 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 24
  13. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) • Bộ vixửlý(microprocessor,processor),haybộxửlý trungtâm(CPU:CentralProcessingUnit): -Làmộtmạchxửlýdữliệutheochươngtrình được thiếtlậptrước,dạngmạchtíchhợpphứctạpgồm hàngtriệutransitortrênmộtbảngmạchnhỏ -Làthànhphầnquantrọngnhất, đượcxemnhư bộ não,vàthườnglà đắtnhấtcủamộtmáytính -HainhàsảnxuấtCPUlớnnhấthiệnnay:Intelvà AMD(AdvancedMicroDevices) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 25 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) Một số bộ xử lý trung tâm 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 26
  14. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngchứcnăngcủabộxửlýtrungtâm: -Nhậnlệnh,giảimãlệnh,và điềukhiểncáckhốikhác thựchiệnlệnh -Thựchiệncácphéptínhsốhọc,logicvàcácphép tínhkhác -Sinhracáctínhiệu địachỉđể truynhậpbộnhớ 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 27 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 28
  15. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Cácthànhphầncủabộxửlýtrungtâm: -Khối điềukhiển(CU-ControlUnit):làkhốichức năng điềukhiểnsựhoạt độngcủamáytínhtheo chươngtrình địnhsẵn -Khốisốhọcvàlogic(ALU-ArithmeticandLogic Unit):thựchiệncácphéptoáncơsởnhư phéptoánsố học,phéptoánlogic,phéptạomã, -Cácthanhghi(Registers): đượcdùngnhư nhữngbộ nhớ nhanh,cóthể tươngtáctrựctiếpvớicácmạchxử lýcủaCPU;gồmcácthanhghighi địachỉ lệnhsắp thựchiện,thanhghighidữliệu,thanhghighikếtquả xử lý,thanhghighilệnh đangthựchiện, 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 29 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộvixửlý: • Tốc độđồnghồ • Tốcđộ bus • Kíchthướctừnhớ • Dunglượngbộnhớ cache • Tậplệnh • Số lượnglõi • Cáckỹthuậtxửlý 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 30
  16. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộxửlý trungtâm(tiếp): - Đồnghồtrongbộvixửlý:làthiếtbịthiếtlậpbước thựchiệnlệnh;mạchxungnhịp đồnghồđượcdùng đểđồngbộcácthaotácxửlýtrongvàngoàiCPU theocáckhoảngthờigiankhông đổi.Khoảngthời gianchờ giữahaixunggọilàchukỳxungnhịp.Xung nhịphệthốngtạoracácxungtínhiệuchuẩnthờigian gọilàtốcđộ xungnhịp–tốcđộđồnghồtínhbằng triệu/tỷđơnvịmỗigiây(MHz/GHz) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 31 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộxửlý trungtâm(tiếp): -Bộvixửlýnhiềulõi(multi-coreprocessor):gồmnhiều hơnmộtđơnvịxửlý,cóhiệunăngxửlýnhanhhơn.Ví dụ:Bộvixửlýi52.4GHzcó2lõi,hiệunăngtương đương4.8GHz;bộvixửlýi71.6GHzcó4lõi,hiệu năngtương đương6.4GHz -Bus:là đườngtruyềndữliệu đếnvàrakhỏibộvixửlý, bustốcđộ caogiúpchuyểndữliệunhanh,chophép CPUhoạt độngvớicôngsuấtlớnnhất.Tốcđộ bus được đobằngmegahertz(mộttriệuchukỳ/giây);các máytínhngàynaycótốcđộ bustừ1000-1600MHz 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 32
  17. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộxửlý trungtâm(tiếp): -Cache:làbộnhớđệmtốcđộ rấtcao,chophépbộvi xử lýtruycậpdữliệunhanhhơntừbộnhớ RAM; dunglượngcachelớnlàmtănghiệunăngcủamáy tính;cacheL1(mức1)cótốcđộ nhanhnhất;cache L2,L3cótốcđộ chậmhơnnhưngvẫnnhanhhơntruy nhậpbộnhớ chính(RAM)haycác đĩa;dunglượng cachethường được đobằngmegabytes(MB) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 33 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộxửlý trungtâm(tiếp): -Kíchthướctừnhớ:làsốbitmàbộvixửlýcóthể xử lý đượcmỗilần,vídụ,bộvixửlý64-bitcócácthanh ghi64-bitvàxửlýmỗilần64bit.Kíchthướctừnhớ lớngiúpchobộvixửlýcókhả năngxửlýnhiềudữ liệuhơntrongmỗichukỳàlàmtănghiệunăngcủa máytính,cácmáytínhcánhânngàynaythườngcó bộ vixửlý32-bithoặc64-bit 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 34
  18. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộxửlý trungtâm(tiếp): -Tậplệnh:BộVXLcótậplệnhphứctạpsửdụngcông nghệ CISC(complexinstructionsetcomputer);Bộ VXLcótậplệnhrútgọngồmcáclệnh đơngiảnsử dụng công nghệ RISC (reduced instruction set computer);bộVXLRISCthựchiệnhầuhếtcáclệnh nhanhhơnsovớibộVXLCISCnhưngnócóthể cần nhiềulệnh đơngiản để hoànthànhmộttácvụsovớibộ VXLCISC; đasốbộVXLtrongcácmáytínhcánhân hiệnnaysửdụngcôngnghệ CISC,cácbộVXLtrong cácthiếtbịcầmtaynhư iPod,Droid,BlackBerry thườnglàARM(advancedRISCmachine) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 35 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) • Nhữngyếutốảnhhưởng đếnhiệunăngcủabộxửlý trungtâm(tiếp): -CáckỹthuậtxửlýlệnhcủaCPU: +Serialprocessing(xử lýtuầntự):bộVXLphảihoàn thànhtấtcảcácbướccủachukỳlệnhtrướckhibắt đầuthựchiệnlệnhkếtiếp +Pipelining(kỹ thuật đường ốnglệnh):côngnghệ này giúpchobộVXLcóthể bắt đầuthựchiệnmộtlệnh trướckhinóhoànthànhlệnhtrước đó +Parallelprocessing(xử lýsongsong):côngnghệ này giúpchobộVXLcóthể thựchiệnnhiềulệnhcùng mộtlúc 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 36
  19. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2. Bộ nhớ • Bộ nhớ làthiếtbịdùng để lưutrữ dữ liệuvàchương trình.Tínhnăngcủabộnhớđược đánhgiáquacác đặctrưngchínhsau: -Thờigiantruycập(accesstime):làkhoảngthờigian cầnthiếtkểtừkhipháttínhiệu điềukhiển đọc/ghi đếnkhiviệc đọc/ghihoànthành -Dunglượng(capacity):chỉ lượngdữliệumàbộnhớ cóthể lưutrữđồngthời - Độ tincậy: đobằngkhoảngthờigiantrungbìnhgiữa hailầnlỗi 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 37 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2. Bộ nhớ (tiếp) Dung lượng tăng dần, tốc độ giảm dần, giá thành/1 bit giảm dần 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 38
  20. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong • Kháiniệm: -Làbộnhớ cóthờigiantruycậpnhỏ, đượcdùng để nạphệđiềuhành,ghichươngtrìnhvàdữliệutrong thờigianxửlý -Bộnhớ tronggồmcácmứcbộnhớ màCPUcóthể truycậptrựctiếp -Bộnhớ tronggồmcácloại:Cache,RAMvàROM -Bộnhớ CachevàRAMlàcácbộnhớ cóthểđọcvà ghidữliệu,bịmấtthôngtinkhimấtnguồnnuôi -ROMlàbộnhớ chỉ chophép đọc,dữliệukhôngbị xóakhimấtnguồn 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 39 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • Cấutạocủabộnhớ trong: -Bộnhớ trong đượccấutạotừcácphầntửvậtlýcó2 trạngthái đốilập:mộttrạngtháidùng để thể hiệnbit 0,còntrạngtháikiathể hiệnbit1 -Cónhiềukỹthuậtchế tạocácphầntửcó2trạngthái như dùngtừtính,dùngmạchbándẫn.Hiệnnay,người tadùngcácbộnhớ bándẫnlàcácmạchbándẫnđiều khiển đượccó2trạngthái đóng/mởđể thể hiệncác bit.Nhờ tiếnbộcủacôngnghệ vi điệntử,cácbộnhớ bándẫncóthểđượcchế tạolàcácvimạchtíchhợp (vàicm2)códunglượngvàigigabyte(GB) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 40
  21. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • Tổ chứccủabộnhớ trong: -Cóthể hìnhdungbộnhớ trongnhư dãyliêntiếpcác bytenhớđược đánhsốthứ tự 0,1,2, là địachỉ của bytenhớ.Mỗibytegồm8bit,mỗibit đượcthiếtlập bằng0hoặc1 -Bytelà đơnvịthôngtinthuậnlợichoxửlýdữliệuvì nócóthể chứavừađủ mộtkýtựmãhóatheobảng mãASCIIhaymộtsốnguyênnhỏ hơn256(=28-1). Để thể hiệncácdữliệudàihơnnhư mộtkýtựmãhóa theobảngmãUnicodecần2byte,mộtsốnguyênlớn hơncần2hoặc4byte,mộtsốthựccần4,6,8hoặc 10byteliềnnhau 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 41 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • Tổ chứccủabộnhớ trong:(tiếp) -Mỗibytenhớ có2đặctrưng: + Địachỉ:làthứ tự củavịtríbytenhớ trongBộnhớ trong; địachỉ củamỗibytenhớ làcốđịnh +Nộidung:làgiátrị số dạngmãnhị phân, đượclưutrữ bằngcáctrạngtháivậtlýtrongbytenhớ;nộidung bytenhớ cóthể thay đổi -Domỗibytenhớ có địachỉ riêngnênviệctruycậptới dữliệutrongtừngbytenhớ khôngphụ thuộcvàocác bytenhớ khác 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 42
  22. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • Đọc/ghivớibộnhớ trong: -Quátrình đọcthôngtintừbộnhớ trong: + ĐầutiênCPUgửiđịachỉ củavùngnhớ thôngqua bus địachỉ tớimộtmạchgọilàbộgiảimã địachỉ +Tiếptheo,CPUgửimộttínhiệu điềukhiểnquabus điềukhiểntớikíchhoạtbộgiảimã địachỉ +Bộgiảimã địachỉ mở mạch điệnthựchiệnchức năngsaochépdữliệutrongvùngnhớđưarabusdữ liệu,CPUghinhậndữliệuvàocácthanhghi -Quátrìnhghicũngtươngtựnhưngxảyratheochiều ngượclại,dữliệu đitừCPU đếnbộnhớ 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 43 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • Bộ nhớ cache: - LàbộnhớđệmgiữaCPUvàbộnhớ chính(RAM) -Cótốcđộ rấtcao,chophépCPUtruycậpdữliệu nhanhhơntừbộnhớ chính -Cachethường được đặttrênchipcủaCPU -KhiCPUcầnđọcdữliệu,nótìmdữliệutrongcache trước,nếukhôngthấythìmớitìmtrongbộnhớ chính rồi đưadữliệu đóvàocache để tăngtốcđộ xử lýdữ liệutrongcáclệnhkếtiếp -Cache đượclàmtừRAMtĩnh(SRAM):cácbit được lưutrữ bằngcácFlip-Flop,cócấutrúcphứctạpvà giáthànhcao 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 44
  23. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • RAM(RandomAccessMemory): -LàcáchgọitắtcủaloạiRAMphổ biếnhiệnnay- RAM động(DRAM,DynamicRAM)–loạiRAMcó cấutrúc đơngiảnhơn,tốcđộ chậmhơnvàgiáthành thấphơnsovớiSRAM(Ramtĩnh) -Cácbit đượclưutrữ trêntụđiện;khitụđiệnđượctích điện,nóbiểudiễnbit1;ngượclại,khitụđiệnxảhết sẽbiểudiễnbit0 - Đượcdùng để nạpvàohệđiềuhànhkhikhởi động máytính, để chứacáclệnhchươngtrình ứngdụng, để lưutrữ dữ liệutạmthờichờđượcCPU đọchoặcghi 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 45 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • RAM(RandomAccessMemory)(tiếp): -Cácmáytínhcánhânngàynaythườngcó2-8GB RAM;cácmáytínhcàihệđiềuhànhWindows7nên cóítnhất1GBRAM,các ứngdụng/tròchơi đồ họa, videocầntốithiểu2GBRAM;lượngRAMmàmáy tínhcầnphụ thuộcvàophầnmềmsửdụng,dunglượng RAMyêucầuthường đượcghitrênnhãncủacácgói phầnmềm - ĐasốcácmáytínhcánhânngàynaysửdụngSDRAM -SDRAM đượcphânlớptiếpthànhDDR,DDR2, DDR3 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 46
  24. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) RAM(RandomAccessMemory)(tiếp): DDR3-SDRAM 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 47 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • ROM(ReadOnlyMemory): -ROMlàloạibộnhớ cónộidungcốđịnh,chỉ cho phépngườidùng/máytính đọcdữliệunhưngkhông chophépghivào -Dữliệuthường đượcghivàoROMtronglúcchế tạo -Làtậpcáclệnhcốtlõi để khởi độngmáytínhnhư cáchtruycậpđĩacứng,tìmhệđiềuhành,vànạpvào RAM.Tậplệnhnày đượcgọilàBIOS(Basic Input/OutputSystem) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 48
  25. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp) • ROM(ReadOnlyMemory)(tiếp): 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 49 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài • Kháiniệm: -Bộnhớ ngoài(storagedevices):gồmcácloạibộnhớ màCPUkhôngthể truycậptrựctiếp,thôngtinlưutrữ khôngbịxóakhimấtnguồn,códunglượnglớnhơnbộ nhớ trongnhưngtốcđộ truycậpthấphơn -Bộ nhớ ngoài gồm đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD/DVD/Bluray,bộnhớ flash(cácloạithẻ nhớ,thanh nhớ usb, ổ cứngthể rắn), 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 50
  26. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp) • Đặc điểmcơbảncủabộnhớ ngoài: -Thôngtinkhông được địnhvịbằng địachỉ giốngnhư bộ nhớ trongmà đượctổchứctheotừngkhốilogicgọi làtệp(file) -CPUkhôngthể làmviệctrựctiếpvớidữliệu ở bộ nhớ ngoài -Trướckhisửdụng,dữliệu ở cácfile đượcchuyểndần vàobộnhớ trong để CPUcóthể xử lý 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 51 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp) • Đặc điểmcơbảncủabộnhớ ngoài(tiếp): -Dữliệukhôngthểđượcghidạngsố0/1theonghĩa đen. Thayvào đó,cácbit0và1phải đượcchuyểnthành dạngnào đóthể hiện đượctrênbềmặtcủacácphương tiệnlưutrữ -Có3côngnghệđượcdùng để chế tạobộnhớ ngoàilà: từ tính,quang,thể rắn 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 52
  27. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp) • Mộtsốbộnhớ ngoài: - Đĩacứng - Đĩaquang -Bộnhớ bándẫndùngcôngnghệ flash 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 53 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp) • Mộtsốhình ảnhbộnhớ ngoài: 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 54
  28. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra • Thiếtbịngoạivi(PeripheralDevices)haythiếtbị vào/ra(I/O-Input/Outputdevices),cóchứcnăng: – Trao đổithôngtingiữamáytínhvàthế giớibên ngoài • Vào:Nhậpchươngtrình,dữliệu • Ra:Xuấtthôngtin,kếtquả • Hệ thốngvào/rabaogồm –Thiếtbịngoạivi – Ghépnốivào/ra(cáccổngvào/ra, ) • Vídụ:Thiếtbịvào:bànphím;thiếtbịra:mànhình 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 55 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Cácthiếtbịvào/racơsở: -Thiếtbịvào: – Bànphím(keyboard) – Chuột(mouse) -Thiếtbịra: – Mànhình(displayhoặcmonitor) • Mộtsốthiếtbịvừalàthiếtbịvàovừalàthiếtbịra: mànhìnhcảmứng,modem, ổđọcvàghi đĩa, 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 56
  29. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Bànphím(keyboard) -Làthiếtbịdùng đểđưavàomáycáclệnh điềukhiển, dữ liệu -Cácbànphímthường đượcthiếtkếgiaodiệntương tự như củamáy đánhchữ có ưu điểmlàtránhsựmắc kẹtcơkhícủacácphím -Khita ấnmộtphím,tínhiệu đượctruyềnchomáy tínhthôngquabộlậpmã,tương ứngvớikýtựcủa phím -CógiaodiệnQWERTY 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 57 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Bànphím(keyboard)(tiếp): 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 58
  30. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Bànphím(keyboard)(tiếp): -Bànphímcókhoảng104phím, đượcchiathành4 nhómsau: +Nhómphímchữ:gồmcácphímchữ cái,chữ số,các dấu +Nhómphímchứcnăng: để thựchiệnnhanhmộtsố yêucầunào đónhư:F1,F2, ,F12 +Nhómphím điềukhiển:xác địnhmộtsốchứcnăng đặcbiệtnhư Esc(Escape),CapsLock,Shift,Ctrl (Control),Alt(Alternate),Insert, +Nhómphím điềukhiểncontrỏ mànhình:gồmcác phímmũitênlên,xuống,trái,phải,Home,End,Page Up, 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 59 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Chuột(mouse): -Làthiếtbịchỉđịnh điểmlàmviệctrênmànhìnhphổ biếnnhất -Hoạt độngtheonguyênlýpháthiệnchuyển động theohaihướngsovớibềmặtbêndưới -Chuyển độngcủaconchuộttrênbềmặtđượcphiên dịchthànhchuyển độngcủamộtcontrỏ trênmàn hìnhgiaodiện đồ họa -Dạngphổ biếnnhấtcủaconchuộtlàgồm2nútbấm và1nútcuộn -Thôngthường,nútbêntráidùngchothaotáclựa chọn, đặtvịtrícủacontrỏ mànhình,nútbênphải để hiệnmenu 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 60
  31. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Chuột(mouse)(tiếp): -Chuộtbi: – Sử dụngcơchế cơ học.Mộtviênbihình cầu ở dướiconchuột, khichuộtdichuyển sẽ truyền chuyển độngvào2trụđặt vuônggócnhau – Loại chuột này có nhược điểmlàdễbị kẹtdobẩn 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 61 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Chuột(mouse)(tiếp): -Chuộtquang: – Loạichuộtnàychụp ảnhliêntiếpbềmặtbêndưới chuột,sosánh để pháthiệnrasựchuyểndịch – Chuộtquangthườngdùng đi-ốtphátquanghoặc phátlazehồngngoại để chiếusángbềmặtbên dưới – Ưu điểm: độ phângiảicaohơnnênchokếtquả chínhxáchơn,hoạt độngtốttrênnhiềuloạibềmặt khácnhau,khôngbịkẹtdobẩngiốngnhư chuộtbi 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 62
  32. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Mànhình(displayhoặcmonitor): -Làthiếtbịhiểnthị chữ hay ảnhbằngcáchtạoralưới các điểm ảnh(pixel)rấtnhỏ cómàusắckhácnhau -Cácyếutốảnhhưởng đếnchấtlượnghình ảnh: +Kíchthướcmànhình +Dotpitch:thước đo độ sắcnétcủaảnh + Độ rộnggócnhìn: đượcxác địnhbởigóclớnnhất màngườisửdụngvẫnnhìnrõ ảnhmànhình +Tốcđộđáp ứng:khoảngthờigiancầnthiết để một điểm ảnhthay đổitừđenthànhtrắngrồiđổilại thành đen + Độ sâumàusắc:sốmàumàmànhìnhcóthể hiểnthị + Độ phângiải 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 63 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Mànhình(displayhoặcmonitor) (tiếp): -2loạimànhìnhphổ biến: +CRT:sửdụng đèntiaâmcực(đèn CRT)–loại đèndùngchotivi, loạimànhìnhnàynặng,có độ dầylớn,chiếmnhiềudiệntích +LCD:loạimànhìnhmỏng,nhẹ, dùngcôngnghệ tinhthể lỏng (LCD–liquidcrystaldisplay) hoặcplasma 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 64
  33. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Máyin(printer): -Máyinlàthiếtbịchophépinchữ hay ảnhragiấy.Có baloại: +Máyinkim(dotmatrixprinter)làloạira đời đầu tiên.Mặcdùchấtlượnghình ảnhinkhôngmịn nhưngvẫnkháphổ biến ở cácquầythanhtoánvà trongcácngânhàng +Máyinphun(inkjetprinter)tạocác điểmtrêngiấy bằngcáchphuntiamựcsiêunhỏ. Ưu điểmlàchất lượngbảnintốt,nhưngtốnnhiềumực,giáhộp mựckhácao 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 65 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Máyin(printer): -Máyinlaze(laserprinter)làloạimáyindùngkỹ thuậtlaze. Ưu điểmcủaloạimáyinnàylàchấtlượng ảnhrấtcao,tốnítmựchơnnên đượcdùngrấtrộngrãi 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 66
  34. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) • Mộtsốthiếtbịvào/rakhác: -Máyquét ảnh(scaner):Nhậpdữliệubằngcáchquét hình ảnh -Thiếtbịquaysố(điệnthoại): +Modem(Modulation-Demodulation) -Cácthiếtbịmạng: +NetworkIntefaceCard(NIC) +WirelessAdapter -Bút điệntử(lightpen) -Máy ảnhsố,quayphimsố(digitalcamera) -OpticalCharaterReader(OCR):Nhậndạngchữ -BarcodeReader: Đọcmãvạch 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 67 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp) Scaner Barcode Reader Modem Camera Light pen NIC 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 68
  35. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.4. Liên kết hệ thống • Cácthiếtbịmáytính đượcliênkếtvớinhauthông quacác đườngbus,cáckhecắmmởrộng,hoặccác loạicổngkếtnối • Cácthànhphầnnàythường đượcthiếtkếtrênmộtbo mạchchủ 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 69 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương Các thành phần kết nối hệ thống trên bo mạch chủ 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 70
  36. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.4. Liên kết hệ thống (tiếp) • Bus: -Làcáctuyến đường để thông tin(dữ liệu,lệnh, địachỉ) “chạy”trên đó -Làtậphợpcác đườngdâykết nốicácthànhphầncủamáy tínhlạivớinhau - Độ rộngbus:sốlượngdâycó khả năngvậnchuyểnthông tin đồngthời(dùngchobus địachỉ vàdữliệu) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 71 KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.4. Liên kết hệ thống (tiếp) • Bus(tiếp): -Baogồm: +Bus địachỉ (addressbus):vậnchuyển địachỉ từ CPU đếnmô-đunnhớ (bộ nhớ trong đượctạobởi nhiềumô-đun) +Busdữliệu(databus):vậnchuyểnlệnhtừbộnhớ tớiCPU,dữliệugiữacácthànhphần +Bus điềukhiển(controlbus):vậnchuyểntínhiệu điềukhiển(đọc,ghi,ngắt, ) 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 72
  37. KhoaCôngnghệ thôngtin –Học viện Nông nghiệpViệt Nam BàigiảngTin họcđạicương 2.3.4. Liên kết hệ thống (tiếp) • Cáckhecắmmởrộng(expansionslot) đượcdùng để cắmcácloạicardnhư card đồ họa,cardâmthanh, modem • Cáccổng(port)gồmmộtsốloạicổngphổ biếnlà: – PS/2kếtnốichuộtvàbànphím – VGAkếtnốimànhình – LPTkếtnốimáyin,RJ45kếtnốimodem – USBkếtnốirấtnhiềuthiếtbịgiaotiếpquachuẩn USB – Cáccổngâmthanh – Cổng đọcthẻ nhớ – 19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 73