Như các bạn đã biết, máy tính để bàn [PC] đã trở thành một trong những thiết bị công nghệ rất phổ biến và quen thuộc đối với nhiều người hiện nay. Nhưng có bao giờ bạn tò mò rằng, cấu tạo của máy tính để bàn và các bộ phận của máy tính Hãy cùng Acup.vn tìm lời giải đáp cho câu hỏi này qua bài viết dưới đây nhé!
Các bộ phận của máy tính để bàn
Tóm tắt các bộ phận chính của máy tính để bàn: Thùng máy CPU, màn hình, bàn phím, chuột máy tính. Trên thùng máy tính gồm: Mainboard, ram, ổ cứng, card màn hình, CPU, cổng giao tiếp, bộ phận tản nhiệt,... Sau đây là chi tiết những bộ phận của máy tính
1. Thùng máy CPU [Thùng máy tính để bàn]
Nhắc đến các bộ phận của máy tính để bàn thì đầu tiên phải nói tới thùng máy CPU thường được thiết kế khá lớn, trên các loại thùng máy được trang bị các lỗ thông hơi để tản nhiệt và các vị trí để gắn dây cáp, đôi khi còn được trang bị thêm bộ đèn phát sáng theo nhu cầu của người sử dụng.
Kích thước của chúng to hay nhỏ đều sẽ phụ thuộc phần lớn vào các bộ phận và cấu hình được lắp đặt bên trong thùng máy. Tuy nhiên điều này không có nghĩa là thùng máy càng lớn thì máy tính sẽ mạnh hơn, mà quan trọng là loại bo mạch chủ nằm bên trong là gì.
Các bộ phận trên và trong thùng CPU gồm: Bộ vi xử lý, Card màn hình, Ram, Ổ cứng, cổng giao tiếp, quạt tản nhiệt và các bộ phận nhỏ khác.
Lưu ý: Có một số máy tính thì thùng máy CPU được tích hợp ngay phía sau màn hình như tivi. Có một số máy tính để bàn thùng CPU siêu nhỏ chỉ bằng hộp khăn giấy để bàn.
Thùng máy CPU cỡ lớn của máy tính để bàn
1.1 Bộ vi xử lý CPU [Central Processing Unit]
CPU [viết tắt là Central Processing Unit] là nơi có chứa các bộ vi xử lý. Đây có lẽ là một trong những bộ phận quan trọng nhất của PC, quyết định đến sự “sống còn” và hiệu suất của cả phần cứng và phần mềm trên máy tính. Trong đó, hai hãng sản xuất CPU nổi tiếng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay đó là Intel và AMD, với kiểu kiến trúc CPU quen thuộc là 32 bit và 64 bit. Đây là bộ phận cơ bản của máy tính thể hiện sức mạnh và là trung tâm xử lý mọi dữ liệu của máy tính.
Bộ vi xử lý của máy tính để bàn
1.2 Bộ nhớ RAM
Ram là viết tắt của cụm từ Random Access Memory tức là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Chúng thường được dùng với vai trò là lưu trữ tạm thời các dữ liệu và thông tin mà các phần mềm, chương trình trên máy tính đang sử dụng.
Những dữ liệu được lưu trên RAM sẽ chỉ được lưu trữ tạm thời, khi máy tính được tắt nguồn là các dữ liệu này cũng sẽ bị mất đi.
Loại Ram thường được dùng trên laptop là loại RAM DDR2, DDR3 hoặc DDR4. Xem ngay cách phân biệt các loại ram laptop
Hầu như các loại ram này khi sử dụng trên máy tính sẽ đều hoạt động theo nguyên tắc kiến trúc kênh đôi để phân chia các dữ liệu được xử lý và làm tăng băng thông dữ liệu.
Bộ nhớ RAM
1.3 Mainboard [Bo mạch chủ]
Mainboard nằm bên trong PC thường được gọi với tên Tiếng Việt là bo mạch chủ. Tất cả các bộ phận bên trong và bên ngoài máy tính, thì đều cần kết nối thông qua bo mạch chủ này.
Ngoài ra, còn có một số bộ phận quan trọng được gắn trực tiếp vào bo mạch chủ, bao gồm chất bán dẫn oxit kim loại [CMOS] để lưu trữ một số thông tin chẳng hạn như đồng hồ của hệ thống khi máy tính bị tắt nguồn. Bo mạch chủ có các kích cỡ và tiêu chuẩn khác nhau, nhưng phổ biến nhất là loại [ATX] và [MicroATX]. Hiện nay, bo mạch chủ còn có thể tháo rời và được thiết kế linh hoạt để gắn vào các thiết bị bên ngoài trong trường hợp cần thiết.
Mainboard của máy tình để bàn
1.4 Ổ cứng [HDD và SSD]
Ổ cứng là thiết bị lưu trữ dữ liệu, phần mềm và hệ điều hành của PC, bao gồm các loại ổ đĩa quang thường được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu trên CD, DVD và Blu-ray.
Khi ổ đĩa kết nối với bo mạch chủ sẽ được dựa trên kiểu công nghệ kết nối điều khiển mà nó được trang bị, bao gồm kết nối tiêu chuẩn IDE và tiêu chuẩn SATA.
Ổ cứng của máy tính
>>>Cách kiểm tra sức khỏe ổ cứng thần tốc
1.5 VGA [Card đồ họa hoặc Card màn hình]
Trong khi các loại máy tính để bàn thường có sẵn card đồ họa trên bo mạch chủ của mình, thì một số mẫu máy tính khác lại cần nạp card đồ họa từ bên ngoài vào theo khe cắm mở rộng.
Với cả hai hình thức trên, PC đều sẽ xử lý các hình ảnh và video lên màn hình bằng các dữ liệu đồ họa phức tạp, nhờ vào hoạt động của CPU. Hơn nữa, một bo mạch chủ sẽ được kết nối với card đồ họa thẻ dựa trên một giao diện tiêu chuẩn, chẳng hạn như tiêu chuẩn AGP và tiêu chuẩn PCI.
Card đồ họa của máy tính
1.6 Quạt tản nhiệt
Máy tính khi càng hoạt động lâu và xử lý nhiều dữ liệu thì sẽ càng tỏa nhiệt nhiều. CPU và các bộ phận khác trong máy tính không thể làm giảm tải lượng nhiệt tỏa ra. Do đó, nếu PC không được làm mát đúng cách, sẽ làm CPU bị nóng quá mức, gây nguy cơ làm hư hỏng các bộ phận của máy tính.
Do đó, việc trang bị quạt tản nhiệt là cách làm phổ biến nhất để làm mát PC. Ngoài ra, CPU còn được bao phủ bởi một khối kim loại được gọi là bộ tản nhiệt, giúp thu nhiệt từ CPU. Đối với các game thủ và những người dùng máy tính chuyên nghiệp, đôi khi họ còn dùng đến các giải pháp tản nhiệt đắt tiền hơn, chẳng hạn như trang bị hệ thống làm mát bằng nước để đáp ứng nhu cầu làm mát mạnh hơn.
Quạt tản nhiệt của PC
1.7 Bộ nguồn máy tính [PSU]
Đây là bộ phận quan trọng bởi lẽ mọi bộ phận trong PC đều sẽ phụ thuộc vào nguồn điện. Bộ nguồn máy tính này sẽ có vai trò kết nối với nguồn điện để cung cấp năng lượng cho máy tính. Trên một số loại máy tính để bàn, thì bộ nguồn này thường được gắn bên trong thùng máy có kết nối cáp nguồn ở bên ngoài với một số dây cáp kèm theo bên trong. Các dây cáp này sẽ kết nối trực tiếp với bo mạch chủ và các bộ phận khác như ổ đĩa và quạt tản nhiệt.
1.8 Các cổng kết nối
Cổng kết nối là nơi giao tiếp giữa các thiết bị ngoại vị và máy tính. Thậm chí còn có nhiều cổng được gắn trực tiếp vào bo mạch chủ. Các loại cổng kết nối phổ biến thường được sử dụng trên PC như: Cổng USB, cổng mạng Ethernet và FireWire, cổng kết nối video như VGA, DVI, RCA, HDMI, và ổ cắm tai nghe và phát âm thanh ra loa.
2. Màn hình [Monitor]
Monitor là thiết bị hiển thị hình ảnh và nội dung, gắn liền với máy tính cũng là cổng giao tiếp giữa con người với máy tính. Màn hình máy tính là một bộ phận tách rời đối với các máy tính để bàn. Các loại màn hình máy tính phổ biến hiện nay là loại tinh thể lỏng [LCD]. Bên cạnh đó, thị trường đã có thêm loại màn hình máy tính cảm ứng [tương tự màn hình máy tính bảng] và màn hình dùng công nghệ OLED với cấu tạo mỏng, tiết kiệm năng lượng hơn, và giá cũng đắt hơn so với màn hình LCD.
Màn hình của máy tính để bàn
3. Khe cắm mở rộng
Thường thì trên bo mạch chủ sẽ trang bị thêm các khe cắm mở rộng. Các bộ phận có thể tháo rời và được thiết kế để phù hợp với các khe cắm mở rộng sẽ được gọi là card. Khi sử dụng các khe cắm mở rộng, bạn có thể thêm các card đồ họa, card mạng, cổng máy in hoặc đầu thu TV. Tuy nhiên, loại card đó phải phù hợp với loại khe cắm mở rộng đang sử dụng, cho dù đó là loại ISA / EISA cũ hay các loại PCI , PCI-X hoặc PCI Express đang phổ biến hiện nay.
4. Các bộ phận ngoại vi
Các bộ phận ngoại vi này bao gồm các thiết bị cơ bản đều được trang bị trên máy tính để bàn đó là: bàn phím, chuột, máy in, loa, tai nghe, micro, webcam và ổ đĩa USB. Hầu hết bất cứ các thiết bị điện tử này được cắm vào cổng kết nối trên PC.
Bàn phím và chuột máy tính
Vậy là các bạn đã biết tất cả các bộ phận cấu tạo các bộ phận của máy tính để ba cũng như chức năng và cách thức để nó hoạt động. Mong rằng bài viết này sẽ có những thông tin hữu ích với các bạn!
Cảm ơn bạn đọc đã tham khảo bài viết, kính chúc các bạn sẽ có sự lựa chọn hài lòng nhất.
Acup.vn – Địa chỉ laptop uy tín hơn 10 năm kinh doanh
Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 1 1. Máy tính điện tử là gì? Phân loại máy tính điện tử. 2. Kiến trúc máy tính nghiên cứu những vấn đề gì? 3. Tốc độ của bộ vi xử lý là gì? Cho ví dụ minh họa. 4. Trình bày các hoạt động của máy tính. 5. Trình bày cấu trúc cơ bản của bus. Liệt kê một số bus phổ biến. 6. Trình bày các vấn đề liên quan đến thiết kế bus. 7. Trình bày các hệ đếm cơ bản sử dụng trong máy tính. 8. Độ dài từ dữ liệu là gì? Và cho biết thứ tự lưu trữ các byte trong bộ nhớ chính. Cho ví dụ. 9. Trình bày cách biểu diễn số nguyên trong máy tính. Cho ví dụ. 10. Trình bày cách biểu diễn số dấu phẩy động 32bit theo IEEE754/85 trong máy tính. Cho ví dụ. 11. Trình bày cách biểu diễn số dấu phẩy động 64bit theo IEEE754/85 trong máy tính. Cho ví dụ. 12. Trình bày các nhiệm vụ và các thành phần cơ bản của CPU. 13. Trình bày chức năng, đặc điểm và cách phân loại thanh ghi. Liệt kê một số thanh ghi điển hình. 14. Lệnh máy là gì? Các thành phần của lệnh máy? Cho ví dụ. 15. Số lượng địa chỉ toán hạng trong một lệnh máy là bao nhiêu? Cho ví dụ. Đánh giá về số lượng địa chỉ lệnh. 16. Trình bày tóm tắt các vấn đề chủ yếu trong việc thiết kế tập lệnh. 17. Trình bày các kiểu thao tác cơ bản trong tập lệnh máy tính. Cho ví dụ. 18. Trình bày các phương pháp định địa chỉ trong tập lệnh. Cho ví dụ. 19. Trình bày tóm tắt những công đoạn trong một chu trình lệnh của CPU. 20. Các kỹ thuật tiên tiến của bộ xử lí 21. Trình bày tóm tắt về kiến trúc các bộ xử lý 16 bit, 32 bit và 64 bit của Intel. 22. Trình bày các đặc trưng của hệ thống nhớ. 23. Trình bày những hiểu biết của mình về bộ nhớ ROM 24. Trình bày những hiểu biết của mình về bộ nhớ RAM 25. Trình bày các đặc trưng cơ bản của bộ nhớ chính. 26. Trình bày những hiểu biết của mình về bộ nhớ cache. 27. Hãy cho biết các kiểu bộ nhớ ngoài và trình bày các đặc tính của đĩa từ. 28. Trình bày các đặc điểm và phân loại của RAID. 29. Trình bày khái niệm bộ nhớ ảo và các kỹ thuật thực hiện bộ nhớ ảo. 30. Trình bày chức năng, phân loại và các thành phần của thiết bị ngoại vi. 31. Trình bày chức năng và các thành phần của mô đun vào – ra. 32. Trình bày nguyên tắc và hoạt động của phương pháp điều khiển vào – ra bằng chương trình. 33. Trình bày nguyên tắc và hoạt động của phương pháp điều khiển vào – ra bằng ngắt. 34. Trình bày các đặc điểm và hoạt động của phương pháp điều khiển vào – ra bằng DMA. 35. Phân loại kiến trúc máy tính tiên tiến. Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 2 1.Máy tính điện tử là gì? Phân loại máy tính điện tử. - Là thiết bị điện tử thực hiện các công việc: a. Nhập thông tin b. Xử lý thông tin c. Xuất thông tin - Chương trình [program]: là dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ để yêu cầu máy tính thực hiện công việc cụ thể. - Mô hình phân lớp máy tính • Phần cứng [Hardware]: hệ thống vật lý của máy tính. • Phần mềm [Software]: các chương trình và dữ liệu. - Phân loại máy tính • Truyền thống – Supercomputer – Mainframe – Workstation – Minicomputer – Microcomputer • Hiện đại – Personal Computers – Server Computers – Embedded Computers + Personal Computers • Là loại máy tính phổ biến nhất • Các loại máy tính cá nhân: – Máy tính để bàn [Desktop] – „ Máy tính xách tay [Laptop] • 1981, IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử dụng bộ xử lý Intel 8088 • 1984, Apple đưa ra Macintosh sử dụng bộ xử lý Motorola 68000 • Giá thành: hàng trăm đến hàng nghìn USD + Server • Thực chất là máy phục vụ • Dùng trong mạng theo mô hình Client/Server • Tốc độ và hiệu năng tính toán cao • Dung lượng bộ nhớ lớn • Độ tin cậy cao • Giá thành: hàng nghìn đến hàng chục triệu USD. + Embedded Computers • Được đặt trong thiết bị khác để điều khiển thiết bị đó làm việc • Được thiết kế chuyên dụng. Ví dụ: – Điện thoại di động – Máy ảnh số – Bộ điều khiển trong máy giặt, điều hoà nhiệt độ – „ Router – bộ định tuyến trên mạng • Giá thành: vài USD đến hàng trăm nghìn USD. 2. Kiến trúc máy tính nghiên cứu những vấn đề gì? + Kiến trúc máy tính bao gồm hai khía cạnh: – Kiến trúc tập lệnh [Instruction Set Architecture]: nghiên cứu máy tính theo cách nhìn của người lập trình – Tổ chức máy tính [Computer Organization]: nghiên cứu cấu trúc phần cứng máy tính Kiến trúc tập lệnh thay đổi chậm, tổ chức máy tính thay đổi rất nhanh. + Kiến trúc tập lệnh • Tập lệnh: tập hợp các chuỗi số nhị phân mã hoá cho các thao tác mà máy tính có thể thực hiện • Các kiểu dữ liệu: các kiểu dữ liệu mà máy tính có thể xử lý. Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 3 + Các thành phần cơ bản của máy tính • Bộ xử lý trung tâm [Central Processing Unit] • Bộ nhớ chính [Main Memory] • Hệ thống vào ra [Input/Output System] • Liên kết hệ thống [System Interconnection] 3.Tốc độ của bộ vi xử lý là gì? Cho ví dụ minh họa. + Tốc độ của bộ xử lý: – Số lệnh được thực hiện trong 1 giây – MIPS [Million of Instructions per Second] – Khó đánh giá chính xác + „ Tần số xung nhịp của bộ xử lý: – Bộ xử lý hoạt động theo một xung nhịp [Clock] có tần số xác định – Tốc độ của bộ xử lý được đánh giá gián tiếp thông qua tần số của xung nhịp + Dạng xung nhịp : T0: chu kỳ xung nhịp Tần số xung nhịp: f0 = 1/T0 • Mỗi thao tác của bộ xử lý cần k.T0 • T0 càng nhỏ thì bộ xử lý chạy càng nhanh • Ví dụ: – Máy tính dùng bộ xử lý 2GHz – Ta có f0 = 2GHz = 2x109 Hz – Thì T0 = 1/f0 = 1/[2x109] = 0,5 ns. 4.Trình bày các hoạt động của máy tính • Là hoạt động cơ bản của máy tính • Máy tính lặp đi lặp lại hai bước: – Nhận lệnh – Thực hiện lệnh • Thực hiện chương trình bị dừng nếu thực hiện lệnh bị lỗi hoặc gặp lệnh dừng. • Thực hiện chương trình. * Chu kỳ lệnh: Fetch cycle: chu kỳ nạp. Execute cycle: chu kỳ thi hành. Halt: tạm dừng. * Nhận lệnh: • Bắt đầu mỗi chu trình lệnh, CPU nhận lệnh từ bộ nhớ chính. • Bộ đếm chương trình PC [Program Counter] của CPU giữ địa chỉ của lệnh sẽ được nhận. • CPU nhận lệnh từ ngăn nhớ được trỏ bởi PC. • Lệnh được nạp vào thanh ghi lệnh IR [Instruction Register]. Sau khi lệnh được nhận vào, nội dung PC tự động tăng để trỏ sang lệnh kế tiếp. * Thực hiện lệnh • Bộ xử lý giải mã lệnh đã được nhận và phát tín hiệu điều khiển thực hiện thao tác mà lệnh yêu cầu. Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 4 • Các kiểu thao tác của lệnh: – Trao đổi dữ liệu giữa CPU và bộ nhớ chính – Trao đổi dữ liệu giữa CPU và mô-đun vào-ra – Xử lý dữ liệu: thực hiện các phép toán số học hoặc phép toán logic với các dữ liệu. – Điều khiển rẽ nhánh – Kết hợp các thao tác trên. * Ngắt [Interrupt] • Khái niệm chung về ngắt: Ngắt là cơ chế cho phép CPU tạm dừng chương trình đang thực hiện để chuyển sang thực hiện một chương trình khác, gọi là chương trình con phục vụ ngắt. • Các loại ngắt: – Ngắt do lỗi khi thực hiện chương trình, ví dụ: tràn số, chia cho 0. – Ngắt do lỗi phần cứng, ví dụ lỗi bộ nhớ RAM. – Ngắt do mô-đun vào-ra phát tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi dữ liệu. • Hoạt động ngắt – Sau khi hoàn thành mỗi một lệnh, bộ xử lý kiểm tra tín hiệu ngắt – Nếu không có ngắt, bộ xử lý nhận lệnh tiếp theo của chương trình hiện tại • Nếu có tín hiệu ngắt: – Tạm dừng chương trình đang thực hiện – Cất ngữ cảnh [các thông tin liên quan đến chương trình bị ngắt] – Thiết lập PC trỏ đến chương trình con phục vụ ngắt – Chuyển sang thực hiện chương trình con phục vụ ngắt – Cuối chương trình con phục vụ ngắt, khôi phục ngữ cảnh và tiếp tục chương trình đang bị tạm dừng. • Xử lý với nhiều tín hiệu yêu cầu ngắt – Xử lý ngắt tuần tự • Khi một ngắt đang được thực hiện, các ngắt khác sẽ bị cấm. • Bộ xử lý sẽ bỏ qua các ngắt tiếp theo trong khi đang xử lý một ngắt • Các yêu cầu ngắt vẫn đang đợi và được kiểm tra sau khi ngắt đầu tiên được xử lý xong • Các ngắt được thực hiện tuần tự – Xử lý ngắt ưu tiên • Các ngắt được định nghĩa mức ưu tiên khác nhau • Ngắt có mức ưu tiên thấp hơn có thể bị ngắt bởi ngắt ưu tiên cao hơn • Xẩy ra ngắt lồng nhau * Hoạt động vào-ra • Hoạt động vào-ra: là hoạt động trao đổi dữ liệu giữa mô-đun vào-ra với bên trong máy tính. • Các kiểu hoạt động vào-ra: – CPU trao đổi dữ liệu với mô-đun vào-ra – Mô-đun vào-ra trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ chính [DMA- Direct Memory Access]. 5.Trình bày cấu trúc cơ bản của bus. Liệt kê một số bus phổ biến. • Bus: tập hợp các đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin giữa các mô-đun của máy tính với nhau. • Các bus chức năng: – Bus địa chỉ – Bus dữ liệu – Bus điều khiển • Độ rộng bus: là số đường dây của bus có thể truyền các bit thông tin đồng thời [chỉ dùng cho bus địa chỉ và bus dữ liệu]. * các loại bus: - Bus địa chỉ • Chức năng: vận chuyển địa chỉ để xác định ngăn nhớ hay cổng vào-ra Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 5 • Độ rộng bus địa chỉ: cho biết số lượng ngăn nhớ tối đa được đánh địa chỉ. • „ N bit có thể đánh địa chỉ tối đa cho 2N ngăn nhớ [không gian địa chỉ bộ nhớ] • Ví dụ: – Bộ xử lý Pentium có bus địa chỉ 32 bit, có khả năng đánh địa chỉ cho 232 bytes nhớ [4GBytes] [ngăn nhớ tổ chức theo byte] * Bus dữ liệu • Chức năng: – vận chuyển lệnh từ bộ nhớ đến CPU – vận chuyển dữ liệu giữa CPU, mô đun nhớ, mô đun vào-ra với nhau • Độ rộng bus dữ liệu: Xác định số bit dữ liệu có thể được trao đổi đồng thời. – M bit: DM-1, DM-2, D2, D1, D0 – M thường là 8, 16, 32, 64,128 bit. • Ví dụ: Các bộ xử lý Pentium có bus dữ liệu 64 bit * Bus điều khiển • Chức năng: vận chuyển các tín hiệu điều khiển • Các loại tín hiệu điều khiển: – Các tín hiệu điều khiển đọc/ghi – Các tín hiệu điều khiển ngắt – Các tín hiệu điều khiển bus * Các đường điều khiển chính • Memory write: ghi dữ liệu trên bus vào trong bộ nhớ. • Memory read: đọc dữ liệu từ bộ nhớ và đặt lên bus. • I/O write: xuất dữ liệu từ bus ra cổng vào/ra. • I/O read: đọc dữ liệu từ cổng vào/ra và đặt lên bus. • Transfer ACK: xác nhận dữ liệu từ bus hay được đặt lên bus. • Bus request: một module cần sự điều khiển của bus. • Bus grant: một module được quyền điểu khiển bus. • Interrupt request: Một ngắt đang chờ xử lý. • Interrupt ACK: xác nhận ngắt chờ xử lý đã được nhận biết. • Clock: dùng để đồng bộ hoá các thao tác. • Reset: Khởi tạo lại tất cả các module * Đặc điểm của cấu trúc đơn bus • Bus hệ thống chỉ phục vụ được một yêu cầu trao đổi dữ liệu tại một thời điểm • Bus hệ thống phải có tốc độ bằng tốc độ bus của mô-đun nhanh nhất trong hệ thống • Bus hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc bus [các tín hiệu] của bộ xử lý, các mô-đun nhớ và các mô-đun vào-ra cũng phụ thuộc vào bộ xử lý. • Khắc phục: phân cấp bus - cấu trúc đa bus * Phân cấp bus trong máy tính • Tổ chức thành nhiều bus trong hệ thống máy tính – Cho các thành phần khác nhau: • Bus của bộ xử lý • Bus của bộ nhớ chính • Các bus vào-ra – Các bus khác nhau về tốc độ • Bus bộ nhớ chính và các bus vào-ra không phụ thuộc vào bộ xử lý cụ thể. * Một số bus điển hình trong PC • Bus của bộ xử lý [Front Side Bus - FSB]: có tốc độ nhanh nhất • Bus của bộ nhớ chính [nối ghép với các mô-đun RAM] • AGP bus [Accelerated Graphic Port] - Bus đồ họa tăng tốc: nối ghép card màn hình tăng tốc. • PCI bus[Peripheral Component Interconnect]: nối ghép với các thiết bị ngoại vi có tốc độ trao đổi dữ liệu nhanh. • IDE [Integrated Device Electronics]: Bus kết nối với ổ đĩa cứng hoặc ổ đĩa CD, DVD • USB [Universal Serial Bus]: Bus nối tiếp đa năng 6.Trình bày các vấn đề liên quan đến thiết kế bus. * Các kiểu bus • Bus dành riêng [Dedicated]: Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 6 – Các đường địa chỉ và dữ liệu tách rời – Ưu điểm: điều khiển đơn giản – Nhược điểm: có nhiều đường kết nối • Bus dồn kênh [Multiplexed] – Các đường dùng chung cho địa chỉ và dữ liệu – Có đường điều khiển để phân biệt có địa chỉ hay có dữ liệu – Ưu điểm: có ít đường dây – Nhược điểm: • Điều khiển phức tạp hơn • Hiệu năng hạn chế * Phân xử bus • Có nhiều mô-đun điều khiển bus – ví dụ: CPU và bộ điều khiển vào-ra • Chỉ cho phép một mô-đun điều khiển bus ở một thời điểm. • Phân xử bus có thể là tập trung hay phân tán. • Phân xử bus tập trung – Có một Bộ điều khiển bus [Bus Controller] hay còn gọi là Bộ phân xử bus [Arbiter] – Có thể là một phần của CPU hoặc mạch tách rời. • Phân xử bus phân tán – Mỗi một mô-đun có thể chiếm bus – Có đường điều khiển đến tất cả các mô-đun khác * Định thời bus [Timing] • Phối hợp các sự kiện trên bus – Bus đồng bộ • Các sự kiện trên bus được xác định bởi một tín hiệu xung nhịp xác định [clock] • Bus Điều khiển bao gồm cả đường Clock • Tất cả các mô-đun có thể đọc đường clock – Bus không đồng bộ • Không có đường tín hiệu Clock • Kết thúc một sự kiện này trên bus sẽ kích hoạt cho một sự kiện tiếp theo 7.Trình bày các hệ đếm cơ bản sử dụng trong máy tính. Hệ thập phân [Decimal System] Hệ nhị phân [Binary System] Hệ mười sáu [Hexadecimal System] * Hệ thập phân • „ Cơ số 10 • „ 10 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 • „ Dùng n chữ số thập phân có thể biểu diễn được 10n giá trị khác nhau: – 00 000 = 0 – „ 99 999 = 10n -1 • Dạng tổng quát: * Hệ nhị phân • Cơ số 2 • 2 chữ số nhị phân: 0 và 1 • Chữ số nhị phân gọi là bit [binary digit] • Bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất • Dùng n bit có thể biểu diễn được 2n giá trị khác nhau: – 00…000=0 – 11…111=2n -1 • Dạng tổng quát 1 1 0 1 2 , 10n n mniiimA a a a a a a aAa 1 1 0 1 2 , 2n n mniiimA a a a a a a aAa Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 7 * Hệ thập lục phân • Cơ số 16 • 16 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. • Dạng tổng quát: * Chuyển đổi giữa các hệ • Thập phân và nhị phân • Thập lục phân và nhị phân • Thập phân và thập lục phân 8.Độ dài từ dữ liệu là gì? Và cho biết thứ tự lưu trữ các byte trong bộ nhớ chính. Cho ví dụ. * Mã hóa và lưu trữ dữ liệu • Nguyên tắc chung: – Dữ liệu đưa vào phải được mã hóa thành số nhị phân. – Các loại dữ liệu • Nhân tạo: do con người quy ước • Tự nhiên: tồn tại khách quan. * Độ dài từ dữ liệu • Là số bit được sử dụng để mã hóa loại dữ liệu tương ứng [là bội của 8] * Thứ tự lưu trữ các byte trong bộ nhớ – Little-endian [đầu nhỏ]: byte có ý nghĩa thấp được lưu trữ ở ngăn nhớ có địa chỉ nhỏ, byte có ý nghĩa cao được lưu trữ ở ngăn nhớ có địa chỉ lớn. – Big-endian [đầu to]: ngược lại với little-endian. *Cách lưu trữ của một số bộ xử lý • Intel 80x86 và các Pentium: little-endian • Motorola 680x0: big-endian • Power PC, Itanium: bi-endian. 9. Trình bày cách biểu diễn số nguyên trong máy tính. Cho ví dụ. * Biểu diễn số nguyên • Số nguyên không dấu [unsigned integer] • Số nguyên có dấu [signed integer] * Biểu diễn số nguyên không dấu • Dùng n bit biểu diễn số nguyên không dấu A từ 0 đến 2n-1: * Biểu diễn số nguyên có dấu • Số bù một và số bù hai: – Định nghĩa: cho số nhị phân A được biểu diễn bằng n bit, ta có: • Số bù một của A=[2n -1] –A • Số bù hai của A= 2n –A – Số bù hai của A = [Số bù 1 của A] +1. • Quy tắc tìm số bù một và bù hai: – Số bù một của A= đảo giá trị các bit của A – Số bù hai của A= [số bù một của A]+1. * Biểu diễn số nguyên có dấu bằng mã bù hai • Nguyên tắc: dùng n bit biểu diễn số nguyên có dấu A: • Với A dương: bit an-1 =0, các bit còn lại biểu diễn độ lớn như số không dấu. • Với A âm: được biểu diễn bằng số bù hai của số dương tương ứng, bit an-1 =1. 1 1 0 1 2 , 16n n mniiimA a a a a a a aAa 1 1 010 2nniiiA a a aAaNguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 8 * Biểu diễn số dương • Giá trị biểu diễn từ 0 đến 2n-1 -1. * Biểu diễn số âm • Giá trị biểu diễn từ -2n-1 đến -1. *Biểu diễn tổng quát cho số nguyên có dấu • Giá trị biểu diễn từ -[2n-1] đến +[2n-1 -1]. *Chuyển đổi kiểu Byte thành Word • Đối với số dương: • Thêm 8 bit 0 vào bên trái • Đối với số âm: • Thêm 8 bit 1 vào bên trái. *Biểu diễn số nguyên theo mã BCD • Binary Coded Decimal code • Dùng 4 bit để mã hóa các số thập phân từ 0 đến 9. • Còn 6 tổ hợp không sử dụng • Các kiểu lưu trữ số BCD • Unpacked BCD: mỗi số BCD 4 bit được lưu trữ trong 4 bit thấp của mỗi byte • Packed BCD: hai số BCD được lưu trữ trong một byte. 10.Trình bày cách biểu diễn số dấu phẩy động 32bit theo IEEE754/85 trong máy tính. Cho ví dụ. * Số dấu phảy động • Floating – Point Number: biểu diễn số thực • Tổng quát: – Một số thực X được biểu diễn theo kiểu số dấu phảy động như sau: X = M*RE • M là phần định trị [Mantissa] • R là cơ số [Radix] • E là phần mũ [Exponent] * Chuẩn IEEE754/85 • Cơ số R=2 • Các dạng biểu diễn chính: * Dạng 32 bit • S là bit dấu – S=0: số dương – S=1: số âm • e [8bit] là mã excess-127 của phần mũ E: – e=E+127 do đó E=e – 127 – Giá trị 127 gọi là độ lệch [bias] • m [23bit] là phần lẻ của phần định trị M: 2 1 0200 2nniiiA a a aAa2 1 0210 1 2 2nnniiiA a a aAa 1 2 1 02110 2 2nnnniniiA a a a aA a a Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 9 – M=1.m • Công thức xác định giá trị của số thực: X = [-1]S *1.m*2e-127 * ví dụ: Vd1: Vd2: Vd3: Vd4: 11.Trình bày cách biểu diễn số dấu phẩy động 64bit theo IEEE754/85 trong máy tính. Cho ví dụ. Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 10 12.Trình bày các nhiệm vụ và các thành phần cơ bản của CPU. + Nhiệm vụ của CPU: -Nhận lệnh [Fetch Instruction] -Giải mã lệnh [Decode Instruction] -Nhận dữ liệu [Fetch Data] -Xử lý dữ liệu [Process Data] -Ghi dữ liệu [Write Data] + Cấu trúc CPU: Arthmetic and logic unit: đơn vị logic và số học [ALU]. Một bộ phận trong bộ xử lý trung tâm [ CPU] dùng để thực hiện các phép tính số học và logic cơ bản trên cơ sở các dữ liệu. Status flag: thanh cờ trạng thái. Shifter: bộ dịch chuyển. Complementer: bộ bù Arthmetic and Boolean logic: Đại số Boole và đơn vị số học. Internal bus: bus bên trong. Control path: đường dẫn điều khiển. 13.Trình bày chức năng, đặc điểm và cách phân loại thanh ghi. Liệt kê một số thanh ghi điển hình. +Tập thanh ghi của một số CPU: Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 11 Program counter: bộ đếm chương trình. Accumulator: tích lũy. Index: chỉ dẫn. Stack pointer: con trỏ ngăn xếp. Base pointer: con trỏ cơ sở. Segment: chia thành đoạn. 14.Lệnh máy là gì? Các thành phần của lệnh máy? Cho ví dụ. * Tập lệnh • Giới thiệu chung về tập lệnh – Mỗi bộ xử lý có một tập lệnh xác định – Tập lệnh thường có hàng chục đến hàng trăm lệnh – Mỗi lệnh là một chuỗi số nhị phân. – Các lệnh được mô tả bằng các ký hiệu gợi nhớ - lệnh của hợp ngữ. * Các thành phần của lệnh máy • Mã thao tác [operation code - opcode]: – mã hóa cho thao tác mà bộ xử lý phải thực hiện • Địa chỉ toán hạng: – chỉ ra nơi chứa các toán hạng mà thao tác sẽ tác động • Toán hạng nguồn: dữ liệu vào của thao tác • Toán hạng đích: dữ liệu ra của thao tác 15. Số lượng địa chỉ toán hạng trong một lệnh máy là bao nhiêu? Cho ví dụ. Đánh giá về số lượng địa chỉ lệnh. * Số lượng địa chỉ toán hạng trong lệnh • Ba địa chỉ toán hạng: – 2 toán hạng nguồn, 1 toán hạng đích c = a + b – Từ lệnh dài vì phải mã hoá địa chỉ cho cả ba toán hạng – Được sử dụng trên các bộ xử lý tiên tiến • Hai địa chỉ toán hạng: – Một toán hạng vừa là toán hạng nguồn vừa là toán hạng đích; toán hạng còn lại là toán hạng nguồn a = a + b – Giá trị cũ của 1 toán hạng nguồn bị mất vì phải chứa kết quả – Rút gọn độ dài từ lệnh – Phổ biến • Một địa chỉ toán hạng: – Một toán hạng được chỉ ra trong lệnh – Một toán hạng là ngầm định Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 12 – Được sử dụng trên các máy ở các thế hệ trước • 0 địa chỉ toán hạng: – Các toán hạng đều được ngầm định – Sử dụng Stack – Ví dụ: push a push b Add pop c có nghĩa là : c = a+b – không thông dụng * Đánh giá về số địa chỉ toán hạng • Nhiều địa chỉ toán hạng – Các lệnh phức tạp hơn – Cần nhiều thanh ghi – Chương trình có ít lệnh hơn – Nhận lệnh và thực hiện lệnh chậm hơn • Ít địa chỉ toán hạng – Các lệnh đơn giản hơn – Cần ít thanh ghi – Chương trình có nhiều lệnh hơn – Nhận lệnh và thực hiện lệnh nhanh hơn 16. Trình bày tóm tắt các vấn đề chủ yếu trong việc thiết kế tập lệnh. * Các vấn đề của thiết kế tập lệnh • Về thao tác – Bao nhiêu thao tác ? – Các thao tác nào ? – Mức độ phức tạp của các thao tác ? • Các kiểu dữ liệu • Các khuôn dạng lệnh – Độ dài của trường mã thao tác – Số lượng địa chỉ toán hạng • Các thanh ghi – Số thanh ghi của CPU được sử dụng – Các thao tác nào được thực hiện trên các thanh ghi ? • Các phương pháp định địa chỉ [addressing modes] • RISC hay CISC – Reduced Instruction Set Computing – Complex Instruction Set Computing 17.Trình bày các kiểu thao tác cơ bản trong tập lệnh máy tính. Cho ví dụ. • Các kiểu thao tác cơ bản • Chuyển dữ liệu • Xử lý số học với số nguyên • Xử lý logic • Điều khiển vào-ra • Chuyển điều khiển [rẽ nhánh] • Điều khiển hệ thống 18. Trình bày các phương pháp định địa chỉ trong tập lệnh. Cho ví dụ. Các phương pháp định địa chỉ [addressing modes] Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 13 * Khái niệm về định địa chỉ [addressing] • Toán hạng của lệnh có thể là: • Một giá trị cụ thể nằm ngay trong lệnh • Nội dung của thanh ghi • Nội dung của ngăn nhớ hoặc cổng vào-ra • Phương pháp định địa chỉ là cách thức địa chỉ hóa trong trường địa chỉ của lệnh để xác định nơi chứa toán hạng * Các phương pháp định địa chỉ thông dụng • „ Định địa chỉ tức thì • „ Định địa chỉ thanh ghi • „ Định địa chỉ trực tiếp • „ Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi • „ Định địa chỉ gián tiếp • „ Định địa chỉ dịch chuyển + Định địa chỉ tức thì • „ Toán hạng nằm ngay trong Trường địa chỉ của lệnh • Chỉ có thể là toán hạng nguồn • Ví dụ: ADD R1, 5 ; R1 R1+5 • Không tham chiếu bộ nhớ • Truy nhập toán hạng rất nhanh • Dải giá trị của toán hạng bị hạn chế + Định địa chỉ thanh ghi • „ Toán hạng được chứa trong thanh ghi có tên trong Trường địa chỉ • „ Ví dụ: ADD R1, R2 ; R1 R1+R2 • „ Không tham chiếu bộ nhớ • Truy nhập toán hạng nhanh • Tăng số lượng thanh ghi sẽ hiệu quả hơn + Định địa chỉ trực tiếp • „ Toán hạng là ngăn nhớ có địa chỉ được chỉ ra trực tiếp trong Trường địa chỉ của lệnh • Ví dụ: ADD R1, A ;R1 R1 + [A] • „ Cộng nội dung thanh ghi R1 với nội dung của ngăn nhớ có địa chỉ là A • „ Tìm toán hạng trong bộ nhớ ở địa chỉ A„ CPU tham chiếu bộ nhớ một lần để truy nhập dữ liệu + Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi • Toán hạng là ngăn nhớ có địa chỉ nằm trong thanh ghi • „ Trường địa chỉ cho biết tên thanh ghi đó • „„Vùng nhớ có thể được tham chiếu là lớn [2n], [với n là độ dài của thanh ghi] + Định địa chỉ gián tiếp qua ngăn nhớ • „ Ngăn nhớ được trỏ bởi Trường địa chỉ của lệnh chứa địa chỉ của toán hạng • Có thể gián tiếp nhiều lần • „ CPU phải thực hiện tham chiếu bộ nhớ nhiều lần để tìm toán hạng • „ Vùng nhớ có thể được tham chiếu là lớn + Định địa chỉ dịch chuyển • Để xác định toán hạng, Trường địa chỉ chứa hai thành phần: • Tên thanh ghi • Hằng số • Địa chỉ của toán hạng = nội dung thanh ghi + hằng số • Thanh ghi có thể được ngầm định ++ Các dạng của định địa chỉ dịch chuyển • „ Địa chỉ hoá tương đối với PC • Thanh ghi là Bộ đếm chương trình PC • Toán hạng có địa chỉ cách ngăn nhớ được trỏ bởi PC một độ lệch xác định • Định địa chỉ cơ sở • Thanh ghi chứa địa chỉ cơ sở • Hằng số là chỉ số • Định địa chỉ chỉ số • Hằng số là địa chỉ cơ sở Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 14 • Thanh ghi chứa chỉ số 19.Trình bày tóm tắt những công đoạn trong một chu trình lệnh của CPU. • Chu trình lệnh – Nhận lệnh – Giải mã lệnh – Nhận toán hạng – Thực hiện lệnh – Cất toán hạng – Ngắt • Đường ống lệnh [Instruction Pipelining] – „ Chia chu trình lệnh thành các công đoạn và cho phép thực hiện gối lên nhau [như dây chuyền lắp ráp] 20. Các kỹ thuật tiên tiến của bộ xử lý • Cấu trúc chung của các bộ xử lý tiên tiến • Các kiến trúc song song mức lệnh • Kiến trúc RISC Cấu trúc chung: PUIQPrefetch Unit & Instruction QueueDUDecoding UnitBIUICacheDCacheBTCTarget control cache unitCUMMUInternal BusSFUIU FPUIRFIOUFRFFPOUDataBusAddress BusControl Bus Các đơn vị xử lý dữ liệu • Các đơn vị số nguyên • Các đơn vị số dấu phẩy động • Các đơn vị chức năng đặc biệt – Đơn vị xử lý dữ liệu âm thanh – Đơn vị xử lý dữ liệu hình ảnh – Đơn vị xử lý dữ liệu vector Bộ nhớ cache • Được tích hợp trên chip vi xử lý • Bao gồm hai mức cache: – Cache L1 gồm hai phần tách rời: • Cache lệnh • Cache dữ liệu – giải quyết xung đột khi nhận lệnh và dữ liệu – Cache L2: chung cho lệnh và dữ liệu Đơn vị quản lý bộ nhớ • „ Chuyển đổi địa chỉ ảo thành địa chỉ vật lý • „ Cung cấp cơ chế phân trang/phân đoạn • „ Cung cấp chế độ bảo vệ bộ nhớ Các kiến trúc song song mức lệnh • Siêu đường ống [Superpipeline & Hyperpipeline] • Siêu vô hướng [Superscalar] • VLIW [Very Long Instruction Word] RISC • CISC và RISC Nguyễn Thị Yến.k38cntt.hpu2 15 – CISC [Complex Instruction Set Computer]: – Máy tính với tập lệnh phức tạp – Các bộ xử lý truyền thống: x86, 680x0 • RISC [Reduced Instruction Set Computer]: – Máy tính với tập lệnh thu gọn – SunSPARC, Power PC, – RISC đối nghịch với CISC Các đặc trưng của RISC • Số lượng lệnh ít • Hầu hết các lệnh truy nhập toán hạng ở các thanh ghi • Truy nhập bộ nhớ bằng các lệnh LOAD/STORE • Thời gian thực hiện lệnh là một chu kỳ máy • Các lệnh có độ dài cố định [32 bit] • „ Số lượng khuôn dạng lệnh là ít [