Giáo trình Kiến trúc máy tính - Vũ Đức Lung
| Chương I: Giới thiệu 1.1. Lịch sử phát triển của máy tính Trong quá trình phát triển của công nghệ máy tính, con người ñã chế tạo ra hàng ngàn loại máy tính khác nhau. Rất nhiều trong số những máy tính này ñã bị quên lãng ñi, chỉ một số ít còn ñược nhắc lại cho ñến ngày nay. ðó là các máy tính với những ý tưởng thiết kế và nguyên lý hoạt ñộng ñộc ñáo tạo nên một tầm ảnh hưởng lớn ñến các máy tính thế hệ sau nó. ðể giúp sinh viên có ñược những khái niệm cơ bản về máy tính và hiểu rõ hơn bằng cách nào mà con người ñã phát minh ra những máy tính hiện ñại, dễ sử dụng như ngày nay, trong phần này sẽ trình bày những chi tiết quan trọng về lịch sử quá trình phát triển của máy tính. Máy tính thường ñược phân loại thành các thế hệ dựa trên nền tảng công nghệ phần cứng ñược sử dụng trong quá trình chế tạo. Lịch sử phát triển máy tính có thể ñược chia thành các thế hệ máy tính sau: 1.1.1. Thế hệ zero –máy tính cơ học (1642-1945) Mốc lịch sử máy tính phải nhắc ñến ñầu tiên là khi nhà bác học người Pháp Blez Pascal (1626-1662) vào năm 1642 ñã phát minh ra máy tính toán ñầu tiên – máy tính cơ học với 6 bánh quay và bộ dẫn ñộng bằng tay. Máy của ông chỉ cho phép thực hiện các phép tính cộng và trừ. Sau 30 năm, vào năm 1672 một nhà bác học khác, Gotfrid Vilgelm Leibnits ñã chế tạo ra máy tính với 4 phép tính cơ bản (+ - * /) sử dụng 12 bánh quay. Từ khi còn là sinh viên cho ñến hết cuộc ñời, ông ñã nghiên cứu các tính chất của hệ nhị phân và là người ñã ñưa ra các nguyên lý cũng như khái niệm cơ bản nhất cho hệ nhị |
Chương I: Giới thiệu 4 phân ñược dùng ngày nay trong máy tính ñiện tử. Năm 1834 giáo sư toán học trường ðH Cambridge (Anh), Charles Babbage (người phát minh ra ñồng hồ công tơ mét) ñã thiết kế ra máy tính với chỉ 2 phép tính + và – nhưng có một cấu trúc ñáng ñể ý thời bấy giờ – máy tính có 4 bộ phận: - bộ nhớ, - bộ tính toán, - thiết bị nhập ñể ñọc các phiếu ñục lỗ, - thiết bị xuất ñể khoan lỗ lên các tấm ñồng. Chính ý tưởng của ông là tiền ñề cho các máy tính hiện ñại sau này. ðể máy tính hoạt ñộng nó cần phải có chương trình, và ông ñã thuê cô Ada làm chương trình cho máy tính này. Cô Ada chính là lập trình viên ñầu tiên và ñể tưởng nhớ tới cô ta sau này Ada ñược ñặt tên cho 1 ngôn ngữ lập trình. Tuy nhiên máy tính ñã không hoạt ñộng ñược vì ñòi hỏi quá phức tạp và thời bấy giờ con người và kỹ thuật chưa cho phép. Năm 1936 К. Zus (người ðức) ñã thiết kế một vài máy ñếm tự ñộng trên cơ sở rơle (relay). Tuy nhiên ông không biết gì về máy tính của Babbage và máy tính của ông ñã bị phá hủy trong một trận bom vào Berlin khi chiến tranh thế giới lần thứ 2 - 1944. Vì vậy những phát minh của ông ta ñã không ảnh hưởng ñến sự phát triển của kỹ thuật máy tính sau này. Năm 1944 G. Iken (thuộc ðH Havard Mỹ) ñã ñọc về công trình của Babbage và ông ñã cho ra ñời Mark I sau ñó là Mark II. Máy Mark I ra ñời với mục ñích chính là phục vụ chiến tranh. Nó nặng 5 tấn, cao 2.4 m, dài 15 m, chứa 800 km dây ñiện. Tuy nhiên vào thời ñiểm ñó máy tính relay ñã qua thời và ñã bắt ñầu kỷ nguyên của máy tính ñiện tử. |
143 trang
07/11/2022
5120
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kiến trúc máy tính - Vũ Đức Lung", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- giao_trinh_kien_truc_may_tinh_vu_duc_lung.pdf
Nội dung text: Giáo trình Kiến trúc máy tính - Vũ Đức Lung
- Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u Trong kho ng t năm 1959 ñ n 1966 ñã cho ra ñ i 4 th h ti p L ch s phát tri n máy tính c a Vi t Nam có th k ñ n b t theo c a máy này v i kh năng tính toán lên ñ n 10000 phép ñ u t năm 1968 khi chi c máy tính ñi n t do Liên Xô t ng v ñ n tính/giây. Cũng trong kho ng th i gian này t i m t trư ng khác là Vi t Nam và ñư c ñ t t i U Ban Khoa h c và K thu t Nhà nư c, Trư ng ð i h c Toán thu c Vi n Hàn lâm Khoa H c Liên Xô cũng 39 Tr n Hưng ð o, Hà N i. ti n hành xây d ng m t máy tính khác g i là Strela (Mũi tên) và cu i năm 1953 ñã cho ra ñ i máy này. Sau ñó các dòng h c a máy Máy tính ñi n t Minsk 22 là lo i máy tính thu c th h th này cũng ñã ñư c s n xu t hàng lo t. hai, ñư c ch t o t các linh ki n bán d n (chưa ph i là m ch t h p), k t h p k thu t cơ khí chính xác, nhưng vào th i ñi m ñó M t s các máy tính c a kh i XHCN th i b y gi có t m Minsk 22 là m t trong nh ng máy tính hi n ñ i nh t c a Liên Xô nh hư ng l n ñư c li t kê trong b ng 1.2. Trong ñó máy EC 1840, và các nư c ðông Âu, Vì v y c n ph i có m t di n tích kho ng 1841 tương ñương v i máy 8086, còn máy EC 1842, 1843 tương 100m² ñ ñ t máy. H th ng máy tính ñi n t Minsk 22 g m m t ñương v i 80286. Các th h sau ñó s d ng b vi x lý c a Intel. thi t b trung tâm có b nh kho ng 68K bites v i lõi Ferit t , t c ñ tính toán 5000 phép tính/giây. B nh ngoài b ng băng t , thi t PC Năm b t ñ u SX Năm k t thúc SX S lư ng b vào s li u dùng bìa và băng gi y. Ngôn ng s d ng là ngôn ng máy (n u so sánh ch c năng máy tính ñi n t Minsk 22 ch ЕС 1840 1986 1989 7461 tương ñương m t ph n nh c a m t dàn máy vi tính hi n ñ i). ЕС 1841 1987 1995 83937 ЕС 1842 1988 1996 10193 Nh c ñ n vi c khai thác Minsk 22 không th nào quên các nhóm cán b nghiên c u c a các Vi n, Trư ng, B , ngành mà tên ЕС 1843 1990 1993 3012 c a h g n bó thân thi t v i Minsk 22 như Tr n Bình, L i Huy ЕС 1849 1990 1997 4966 Phương, Nguy n Tri Niên, Nguy n ð c Hi u, Hoàng Ki m, ЕС 1851 1991 1997 3142 Nguy n Bá Hào, Tr nh Văn Thư, Mai Anh, Bùi Khương ЕС 1863 1991 1997 3069 Máy tính Minsk 22 ñã ñư c dùng ñ tính toán phương án ВМ2001 1994 1074 s a c u Long Biên sau khi m y nh p c u b bom M ñánh s p, ñư c dùng trong bài toán d báo th i ti t ng n h n, gi i h phương B ng 1.2. Các máy tính tiêu bi u c a Liên Xô trình khí nhi t ñ ng h c ñ y ñ b ng phương pháp h th c tích phân; gi i các bài toán tính toán d báo thu tri u; phân tích ñánh M t trong nh ng máy tính có nh hư ng l n ñ n Vi t Nam giá quan h gi a phân b mưa v i các ñi u ki n hoàn lưu khí là máy MINSK 22 cũng ñư c ra ñ i trong kho ng th i gian này. quy n; tính hàm phân b gió bão V sau, d báo th i ti t ti p t c Máy Minsk có nhi u th h như Minsk 1, Minsk 11, Minsk 12, ñư c x lý trên máy tính Minsk 32 c a quân ñ i và ñ t k t qu Minsk 14, Minsk 22, v i kh năng tính toán lên ñ n 6000 phép ngày càng t t hơn. tính/giây. 19 20
- Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u 1.3. Khuynh hư ng hi n t i các b x lý ña lõi ñã ra ñ i và các siêu máy tính v i t c ñ không tư ng ñã cũng ñã ñư c các công ty ñua nhau gi i thi u. Vi c chuy n t th h th tư sang th h th 5 còn chưa rõ ràng. Ngư i Nh t ñã và ñang ñi tiên phong trong các chương trình M t s c t m c ñáng chú ý trong quá trình chuy n sang nghiên c u ñ cho ra ñ i th h th 5 c a máy tính, th h c a CPU ña lõi như sau: nh ng máy tính thông minh, d a trên các ngôn ng trí tu nhân t o như LISP và PROLOG, và nh ng giao di n ngư i máy thông – 1999 – CPU 2 lõi kép ñ u tiên ra ñ i (IBM Power4 cho máy minh. ð n th i ñi m này, các nghiên c u ñã cho ra các s n ph m ch ) bư c ñ u và g n ñây nh t (2004) là s ra m t s n ph m ngư i máy – 2001 – b t ñ u bán ra th trư ng Power4 thông minh g n gi ng v i con ngư i nh t: ASIMO (Advanced Step – 2002 – AMD và Intel cùng thông báo v vi c thành l p Innovative Mobility: Bư c chân tiên ti n c a ñ i m i và chuy n CPU ña lõi c a mình. ñ ng). V i hàng trăm nghìn máy móc ñi n t t i tân ñ t trong cơ – 2004 – CPU lõi kép c a Sun ra ñ i UltraSPARS IV th , ASIMO có th lên/xu ng c u thang m t cách uy n chuy n, – 2005 – Power5 nh n di n ngư i, các c ch hành ñ ng, gi ng nói và ñáp ng m t – 03/2005 – CPU Intel lõi kép x86 ra ñ i, AMD – Opteron, s m nh l nh c a con ngư i. Th m chí, nó có th b t chư c c Athlon 64X2 ñ ng, g i tên ngư i và cung c p thông tin ngay sau khi b n h i, r t – 20 25/05/2005 – AMD b t ñ u bán Opteron 2xx, 26/05 g n gũi và thân thi n. Hi n nay có nhi u công ty, vi n nghiên c u Intel Pentium D, 31/05 AMD – bán Athlon 64X2 c a Nh t thuê Asimo ti p khách và hư ng d n khách tham quan như: Vi n B o tàng Khoa h c năng lư ng và ð i m i qu c gia, T các c t m c ñó cho th y s c nh tranh gay g t gi a hai hãng IBM Nh t B n, Công ty ñi n l c Tokyo. Hãng Honda b t ñ u công ty s n xu t CPU hàng ñ u. nghiên c u ASIMO t năm 1986 d a vào nguyên lý chuy n ñ ng M t thành qu ngày nay n a s ñư c ng d ng trong tương b ng hai chân. Cho t i nay, hãng ñã ch t o ñư c 50 robot ASIMO. lai g n là vi c cho ra ñ i các siêu máy tính. M t trong nh ng siêu Các ti n b liên t c v m t ñ tích h p trong VLSI ñã cho máy tính hàng ñ u c a th gi i ngày nay là máy tính Blue Gene c a phép th c hi n các m ch vi x lý ngày càng m nh (8 bit, 16 bit, 32 IBM v i 8192 CPU và cho t c ñ tình toán lên ñ n 7,3 Tfops. Tuy bit và 64 bit v i vi c xu t hi n các b x lý RISC năm 1986 và các nhiên ch ng bao lâu sau nó cũng ch là chú rùa khi mà k ho ch b x lý siêu vô hư ng năm 1990). Chính các b x lý này giúp c a IBM s n xu t supercomputer Blue Gene/L v i 128 dãy, 130 th c hi n các máy tính song song v i t vài b x lý ñ n vài ngàn ngàn CPU, 360 Tfops, v i giá d ñ nh 267 tri u USD ñã thành b x lý. ði u này làm các chuyên gia v ki n trúc máy tính tiên công vào 26/06/2007. ñoán th h th 5 là th h các máy tính x lý song song. Tuy nhiên siêu máy tính c a IBM v n chưa ñư c g i là nhanh nh t th gi i vì vào 06/2006 vi n nghiên c u c a Nh t ðó là vi c c a tương lai xa, còn hi n t i thì các công ty s n RIKEN thông báo cho ra ñ i máy tính MDGRAPE 3 v i t c ñ lên xu t máy tính ñang ñ nh hư ng phát tri n các máy tính v i nhi u ñ n 1 Petaflop, t c nhanh hơn t i 3 l n máy Blue Gene/L nhưng b x lý nh m gi i quy t các bài toán song song ñ tăng cư ng t c ch dùng 40.314 CPU. Máy tính này không ñư c s p vào TOP500 ñ x lý chung c a máy tính. Thành qu c a vi c này là hàng lo t vì nó không ñư c dùng cho m c ñích chung mà ph c v cho vi c 21 22
- Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u nghiên c u và mô ph ng các h th ng ph c t p trong m t chương trình chung c a các công ty Riken, Hitachi, Intel, and NEC 1.4. Các dòng Intel subsidiary SGI Japan. Do th trư ng Vi t Nam ch y u s d ng b vi x lý c a 1.3. Phân lo i máy tính hãng này, nên ph n này s trình bày k hơn v quá trình phát D a vào kích thư c v t lý, hi u su t, giá ti n và lĩnh v c s tri n các b x lý c a Intel. d ng, thông thư ng máy tính ñư c phân thành b n lo i chính như sau: Intel là nhà tiên phong trong vi c s n xu t b vi x lý (BVXL) khi tung ra Intel 4004 vào năm 1971. Kh năng tính toán a) Các siêu máy tính (Super Computer): là các máy tính c a Intel 4004 ch d ng l i hai phép toán: c ng ho c tr và nó ch ñ t ti n nh t và tính năng k thu t cao nh t. Giá bán m t có th tính toán ñư c 4 bits t i m t th i ñi m. ði u ñáng kinh ng c siêu máy tính t vài tri u USD. Các siêu máy tính thư ng là ñây là toàn b "c máy" tính toán ñư c tích h p "n m" g n trên các máy tính vectơ hay các máy tính dùng k thu t vô m t chip ñơn duy nh t (hình 1.9). Trư c khi cho ra ñ i Intel 4004, hư ng và ñư c thi t k ñ tính toán khoa h c, mô ph ng các k sư ñã ch t o ra máy tính ho c là t m t t h p nhi u chip các hi n tư ng. Các siêu máy tính ñư c thi t k v i k thu t ho c là t các thành ph n linh ki n r i r c. x lý song song v i r t nhi u b x lý (hàng ngàn ñ n hàng trăm ngàn b x lý trong m t siêu máy tính). Th nhưng BVXL ñ u tiên "ñ t chân" vào ngôi nhà s c a chúng ta hi n nay l i không ph i là Intel 4004 mà là BVXL th h b) Các máy tính l n (Mainframe) là lo i máy tính ña d ng. k ti p c a nó Intel 8080, m t máy tính 8 bit hoàn h o trên m t Nó có th dùng cho các ng d ng qu n lý cũng như các tính chip duy nh t, ñư c gi i thi u vào năm1974. Trong khi ñó, Intel toán khoa h c. Dùng k thu t x lý song song và có h 8088 m i là th h BVXL ñ u tiên "loé sáng" th c s trên th th ng vào ra m nh. Giá m t máy tính l n có th t vài trăm trư ng. ðư c gi i thi u năm 1979 và sau ñó ñư c tích h p vào các ngàn USD ñ n hàng tri u USD. máy tính cá nhân IBM xu t hi n trên th trư ng vào năm 1982, Intel 8088 có th ñư c xem như "ngư i ti n nhi m chính" c a các c) Máy tính mini (Minicomputer) là lo i máy c trung, giá b x lý th h ti p theo: Intel 80286, 80386, 80486 r i ñ n Intel m t máy tính mini có th t vài ch c USD ñ n vài trăm Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III và IV. Do t t c ñ u ñư c c i ngàn USD. ti n d a trên thi t k cơ b n c a Intel 8088. Ngày nay, BVXL Intel Pentium 4 có th th c hi n b t kỳ ño n mã nào ñã ch y trên BVXL d) Máy vi tính (Microcomputer) là lo i máy tính dùng b vi Intel 8088 nguyên thu nhưng v i t c ñ nhanh hơn g p nhi u x lý, giá m t máy vi tính có th t vài trăm USD ñ n vài nghìn l n. ngàn USD. 23 24
- Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u S lư ng bóng bán d n: 6.000 T c ñ : 2MHz Năm 1978: B vi x lý 8086 8088 M t h p ñ ng cung c p s n ph m quan tr ng cho b ph n máy tính cá nhân m i thành l p c a IBM ñã bi n b vi x lý 8088 tr thành b não c a s n ph m ch ñ o m i c a IBM—máy tính IBM PC. Hình 1.9. B vi x lý 4004 ñ u tiên c a Intel S lư ng bóng bán d n: 29.000 T c ñ : 5MHz, 8MHz, 10MHz ð có cái nhìn bao quát hơn, chúng ta xem Quá trình phát tri n c a CPU Intel trong cac th i kỳ như sau: Năm 1982: B vi x lý 286 B vi x lý 286, còn ñư c bi t ñ n v i cái tên là 80286, là Năm 1971: B vi x lý 4004 b vi x lý Intel ñ u tiên có th ch y t t c các ph n m m ñư c vi t cho nh ng b vi x lý trư c ñó. Tính tương thích v ph n m m này 4004 là b vi x lý ñ u tiên c a Intel. Phát minh ñ t phá v n luôn là m t tiêu chu n b t bu c trong h các b vi x lý c a này nh m tăng s c m nh cho máy tính Busicom và d n ñư ng cho Intel kh năng nhúng trí thông minh c a con ngư i vào trong các thi t b S lư ng bóng bán d n: 134.000 vô tri cũng như các h th ng máy tính cá nhân. T c ñ : 6MHz, 8MHz, 10MHz, 12,5MHz S lư ng bóng bán d n: 2.300 T c ñ : 108KHz Năm 1985: B vi x lý Intel 386 B vi x lý Intel 386 có 275.000 bóng bán d n – nhi u hơn Năm 1972: B vi x lý 8008 100 l n so v i b vi x lý 4004 ban ñ u. ðây là m t chip 32 bit và B vi x lý 8008 m nh g p ñôi b vi x lý 4004. Thi t b có kh năng x lý “ña tác v ”, nghĩa là nó có th ch y nhi u các Mark 8 ñư c bi t ñ n như là m t trong nh ng h th ng máy tính chương trình khác nhau cùng m t lúc. ñ u tiên dành cho ngư i s d ng gia ñình – m t h th ng mà theo S lư ng bóng bán d n: 275.000 các tiêu chu n ngày nay thì r t khó ñ xây d ng, b o trì và v n T c ñ : 16MHz, 20MHz, 25MHz, 33MHz hành. S lư ng bóng bán d n: 3.500 Năm 1989: B vi x lý CPU Intel 486 DX T c ñ : 200KHz Th h b vi x lý 486 th c s có ý nghĩa khi giúp chúng ta thoát kh i m t máy tính ph i gõ l nh th c thi và chuy n sang ñi n Năm 1974: B vi x lý 8080 toán ch và nh n (point and click). B vi x lý 8080 ñã tr thành b não c a h th ng máy tính S lư ng bóng bán d n: 1,2 tri u cá nhân ñ u tiên – Altair. T c ñ : 25MHz, 33MHz, 50MHz 25 26
- Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u Năm 1993: B vi x lý Pentium® Tháng 11 năm 2002: B vi x lý Intel Pentium 4 h tr Công ngh B vi x lý Pentium® cho phép các máy tính d dàng hơn Siêu phân lu ng trong vi c tích h p nh ng d li u ‘th gi i th c” như gi ng nói, âm Intel gi i thi u Công ngh Siêu phân lu ng ñ t phá cho b thanh, ký t vi t tay và các nh ñ h a vi x lý Intel® Pentium® 4 m i có t c ñ 3,06 GHz. Công ngh S lư ng bóng bán d n: 3,1 tri u Siêu phân lu ng có th tăng t c hi u su t ho t ñ ng c a máy tính T c ñ : 60MHz, 66MHz lên t i 25%. Intel ñ t m c t c ñ m i cho máy tính v i vi c gi i thi u b vi x lý Pentium 4 t c ñ 3,06 GHz. ðây là b vi x lý Năm 1997: B vi x lý Pentium® II thương m i ñ u tiên có th x lý 3 t chu trình m t giây và ñư c B vi x lý Pentium® II có 7,5 tri u bóng bán d n này ñư c hi n th c hóa thông qua vi c s d ng công ngh s n xu t 0,13 tích h p công ngh Intel MMX, m t công ngh ñư c thi t k ñ c micron tiên ti n nh t c a ngành công nghi p. bi t ñ x lý các d li u video, audio và ñ h a m t cách hi u qu . S lư ng bóng bán d n: 7,5 tri u Tháng 11 năm 2003: B vi x lý Intel® Pentium® 4 Extreme T c ñ : 200MHz, 233MHz, 266MHz, 300MHz Edition h tr Công ngh Siêu phân lu ng t c ñ 3,20 GHz ñư c Năm 1999: B vi x lý Pentium® III gi i thi u. S d ng công ngh x lý 0,13 micron c a Intel, b vi x lý Intel Pentium 4 Extreme Edition có b nh ñ m L2 dung lư ng B vi x lý Pentium® III có 70 l nh x lý m i – nh ng m 512 kilobyte, m t b nh ñ m L3 dung lư ng 2 megabyte và m t r ng Internet Streaming SIMD – giúp tăng cư ng m nh m hi u kênh truy n h th ng t c ñ 800 Mhz. B vi x lý này tương thích su t ho t ñ ng c a các ng d ng x lý nh tiên ti n, 3 D, streaming v i h chipset hi n t i Intel® 865 và Intel® 875 cũng như b nh audio, video và nh n d ng gi ng nói. B vi x lý này ñư c gi i h th ng chu n. thi u s d ng công ngh 0,25 micron. S lư ng bóng bán d n: 9,5 tri u Tháng 6 năm 2004: B vi x lý Intel Pentium 4 h tr Công ngh T c ñ : 650MHz t i 1,2GHz Siêu phân lu ng ñ t m c 3,4 GHz Năm 2000: B vi x lý Pentium® 4 Tháng 4 năm 2005: Gi i thi u n n t ng s d ng b vi x lý hai B vi x lý này ñư c gi i thi u v i 42 tri u bóng bán d n nhân ñ u tiên c a Intel g m b vi x lý Intel® Pentium® Extreme và các m ch 0,18 micron. B vi x Pentium® 4 có t n s ho t ñ ng Edition 840 ch y t c ñ 3,2 GHz và m t chipset Intel® 955X là 1,5 gigahertz (1,5 t hertz), nhanh hơn g p 10 nghìn l n so v i Express. Các b vi x lý hai nhân ho c ña nhân ñư c phát tri n b vi x lý ñ u tiên c a Intel, b vi x lý 4004, ch y t c ñ 108 b ng cách ñưa hai hay nhi u nhân x lý hoàn ch nh vào trong m t kilohertz (108.000 hertz). b vi x lý ñơn nh t giúp qu n lý ñ ng th i nhi u tác v . S lư ng bóng bán d n: 42 tri u T c ñ : 1,30GHz, 1,40GHz, 1,50GHz, 1,70GHz, 1,80Ghz Tháng 5 năm 2005: B vi x lý Intel® Pentium® D v i hai nhân x lý – hay còn g i là “các b não” – ñư c gi i thi u cùng v i h Tháng 8 năm 2001: B vi x lý Pentium 4 ñ t m c 2 GHz chipset Intel® 945 Express có kh năng h tr nh ng tính năng c a các thi t b ñi n t tiêu dùng như âm thanh vòm, video có ñ phân gi i cao và các kh năng x lý ñ h a tăng cư ng. 27 28
- Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u Tháng 5 năm 2006: Nhãn hi u Intel Core 2 Duo ñư c công b ra Micros: là chi u r ng, tính b ng Microns, c a dây d n nh nh t th gi i và sau ñó 5 tháng chính hãng Intel ñã ñ n Vi t Nam ñ trên chip. ð d hình dung, chúng ta hãy liên tư ng ñ n tóc ngư i qu ng bá cho s n ph m m i này. có ñ dày là 100 microns. Và như chúng ta th y thì kích thư c ñ c trưng c a các ph n t gi m xu ng thì s lư ng transistor s ñư c Tháng 7 năm 2006: T p ñoàn Intel công b 10 b vi x lý m i tăng lên. Intel Core 2 Duo và Core Extreme cho các h th ng máy tính ñ bàn và máy tính xách. Nh ng b vi x lý m i này nâng cao t i Data Width: là chi u r ng c a b tính toán Logic S h c ALU. 40% hi u su t ho t ñ ng và nhi u hơn 40% hi u qu ti t ki m ñi n M t ALU 8 bit có th c ng/tr /nhân/ 2 s 8 bit, trong khi m t năng so v i b vi x lý Intel® Pentium® t t nh t. Các b vi x lý ALU 32 bit có th tính toán các s 32 bit. M t ALU 8 bit s ph i Core 2 Duo có 291 tri u bóng bán d n. th c hi n 4 ch l nh ñ c ng hai s 32 bit, trong khi m t ALU 32 bit có th làm vi c này ch v i m t ch l nh duy nh t. Trong ña s B ng dư i ñây (B ng 1.3) s giúp chúng ta hi u ñư c s trư ng h p, tuy n d li u ngo i có cùng ñ r ng v i ALU, nhưng khác bi t gi a các b x lý mà Intel ñã gi i thi u qua các năm: không ph i lúc nào cũng v y. Trong khi các CPU Pentium m i tìm n p d li u 64 bit t i cùng m t th i ñi m cho các ALU 32 bit c a chúng MIPS: vi t t t c a c m "millions of instructions per second", là thư c ño tương ñ i cho hi u năng c a CPU. Các CPU th h m i hi n nay có th làm r t nhi u vi c khác nhau khi n vi c ñánh giá b ng các giá tr MIPS m t d n ý nghĩa c a chúng. Thay th b ng MIPS, ngày nay ngư i ta dùng MFLOPS (Mera Floating Point Operations Per Second) ho c TFLOPS (Tera Floating Point Operations Per Second) ñ ñánh giá hi u năng c a máy tính. Tuy nhiên, chúng ta có th có ñư c phán ñoán chung v s c m nh tương ñ i c a các CPU t c t cu i trong b ng 1.2. B ng 1.3. T ng quan v CPU Intel 29 30
- Chương I: Gi i thi u CÂU H I VÀ BÀI T P CHƯƠNG I 1. D a vào tiêu chu n nào ngư i ta phân chia máy tính thành các th h ? 2. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c a các máy tính th h th nh t? 3. Hãy nêu ñi m ñ c bi t c a máy tính ENIAC so v i các máy tính ra ñ i trư c nó. Máy tính Von Neumann khác ENIAC ñi m nào chính? 4. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c a các máy tính th h th hai? 5. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c a các máy tính th h th ba? 6. Hãy nêu m t vài ưu ñi m c a công ngh m ch tích h p. ði m ñ c bi t trong các máy tính IBM System/360 là gì? 7. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c a các máy tính th h th tư? 8. Khuynh hư ng phát tri n c a máy tính ñi n t ngày nay là gì? 9. Vi c phân lo i máy tính d a vào tiêu chu n nào? có máy lo i máy tính? 10. Hi n nay b vi x lý nào c a Intel ñang ñư c bán r ng rãi th trư ng Vi t Nam? Hãy ñưa ra m t s lo i CPU Intel thông d ng nh t ngày nay. 31
- Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Central Processing Unit CPU Chương II: Control Các b ph n cơ b n c a máy tính Block ALU I/O devices Vì tính ph c t p c a các b ph n cơ b n trong máy tính, trong ph n này tôi ch gi i thi u sơ qua hình dáng bên ngoài, v trí n m trong Registers Main Disk Printer máy tính, ch c năng làm vi c v i m c ñích n m b t ñư c các ñ c memory tính chính, giúp ta có th tháo g , láp ráp m t máy tính ñ bàn và hi u ñư c nguyên lý ho t ñ ng cơ b n, cũng như liên k t gi a các thi t b trong máy tính. Bus 2.1. B x lý (CPU) Hình 2.1. T ch c máy tính theo hư ng BUS ñơn gi n Ph thu c vào s bit trong các thanh ghi mà ta có CPU 8 B vi x lý CPU (Central Processing Unit) là c t lõi c a bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Các máy tính hi n ñ i ngày nay là lo i m t máy vi tính. Nh ng b vi x lý tương thích c a các hãng như CPU 64 bit. AMD và Cyrix có cách phân b chân vi m ch và ho t ñ ng tương thích v i x lý c a Intel, vì th chúng ta s ch nói ñ n vi x lý c a M t thông s quan trong khi l a ch n mua CPU là t c ñ Intel, hãng chi m th ph n l n nh t th gi i v CPU. ñ ơc ño b ng MOPS (Millions of Operations Per Second) hay Trong hình 2.1 minh h a t ch c máy tính theo hư ng BUS ngày nay hay dùng là TFOPS (Tera Floating Point Operations Per ñơn gi n. CPU là b não c a máy tính, nó ñóng vai trò thi hành Second), tuy nhiên trong th c t chúng ta l i hay d a vào t n s ghi chương trình lưu trong b nh chính b ng cách n p l nh, ki m tra kèm ñ nói ñ n t c ñ tương ñ i c a CPU. Hình dáng bên ngoài chúng r i thi hành l n lư t t ng l nh. c a các CPU hi n ñ i ngày nay ñ u có d ng như hình 2.2. B ñi u khi n (control block) ch u trách nhi m tìm n p l nh t b nh chính và ñ nh lo i. CPU ch a b nh nh có t c ñ cao, dùng ñ lưu tr k t qu t m th i và thông tin ñi u khi n. B nh này g m các thanh ghi (register), m i thanh ghi có m t ch c năng c th . Thanh ghi quan tr ng nh t là b ñ m chương trình (PC program counter) ch ñ n l nh s thi hành ti p theo. ALU b x lý logic s h c, th c hi n các phép tính s h c như phép c ng (+) và các lu n lý logic như logic AND, OR. AMD Athlon 64 Intel Pentium 4 Hình 2.2. Hình dáng bên ngoài CPU. 32 33
