tung_peter
New Member
Download miễn phí Giáo trình Kiến trúc máy tính I
Các tiến bộ liên tục về mật ñộ tích hợp trong VLSIñã cho
phép thực hiện các mạch vi xử lý ngày càng mạnh (8 bit, 16 bit, 32
bit và 64 bit với việc xuất hiện các bộ xử lý RISC năm 1986 và các
bộ xử lý siêu vô hướng năm 1990). Chính các bộ xử lý này giúp
thực hiện các máy tính song song với từ vài bộ xử l ý ñến vài ngàn
bộ xử lý. ðiều này làm các chuyên gia về kiến trúc máy tính tiên
ñoán thế hệ thứ 5 là thế hệ các máy tính xử lý songsong.
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:
việc tính toán này trêncác máy tính tay (người ta cho rằng phụ nữ trong tính toán cẩn thận
hơn nam giới). Tuy nhiên quá trình tính toán này vẫn ñòi hỏi thời
gian khá lâu và nhằm ñáp ứng yêu cầu của BRL (Ballistics
Research Laboratory – Phòng nghiên cứu ñạn ñạo quân ñội Mỹ)
trong việc tính toán chính xác và nhanh chóng các bảng số liệu ñạn
ñạo cho từng loại vũ khí mới, dự án chế tạo máy ENIAC ñã ñược
bắt ñầu vào năm 1943.
Chương I: Giới thiệu
6
Máy ENIAC (Electronic Numerical Integrator And
Computer), do John Mauchly và John Presper Eckert (ñại học
Pensylvania, Mỹ) thiết kế và chế tạo, là chiếc máy số hoá ñiện tử
ña năng ñầu tiên trên thế giới (hình 1.2).
Số liệu kỹ thuật: ENIAC là một chiếc máy lớn
với hơn 18000 bóng ñèn chân không, nặng hơn 30 tấn,
tiêu thụ một lượng ñiện năng vào khoảng 140kW và
chiếm một diện tích xấp xỉ 1393 m2. Mặc dù vậy, nó
làm việc nhanh hơn nhiều so với các loại máy tính ñiện
cơ cùng thời với khả năng thực hiện 5000 phép cộng
trong một giây ñồng hồ.
Hình 1.2. Máy tính ENIAC
ðiểm khác biệt giữa ENIAC & các máy tính khác:
ENIAC sử dụng hệ ñếm thập phân chứ không phải nhị
phân như ở tất cả các máy tính khác. Với ENIAC, các
con số ñược biểu diễn dưới dạng thập phân và việc tính
Chương I: Giới thiệu
7
toán cũng ñược thực hiện trên hệ thập phân. Bộ nhớ của
máy gồm 20 "bộ tích lũy", mỗi bộ có khả năng lưu giữ
một số thập phân có 10 chữ số. Mỗi chữ số ñược thể
hiện bằng một vòng gồm 10 ñèn chân không, trong ñó
tại mỗi thời ñiểm, chỉ có một ñèn ở trạng thái bật ñể thể
hiện một trong mười chữ số từ 0 ñến 9 của hệ thập phân.
Việc lập trình trên ENIAC là một công việc vất vả vì
phải thực hiện nối dây bằng tay qua việc ñóng/mở các
công tắc cũng như cắm vào hay rút ra các dây cáp ñiện.
Hoạt ñộng thực tế: Máy ENIAC bắt ñầu hoạt ñộng vào
tháng 11/1945 với nhiệm vụ ñầu tiên không phải là tính
toán ñạn ñạo (vì chiến tranh thế giới lần thứ hai ñã kết
thúc) mà ñể thực hiện các tính toán phức tạp dùng trong
việc xác ñịnh tính khả thi của bm H. Việc có thể sử
dụng máy vào mục ñích khác với mục ñích chế tạo ban
ñầu cho thấy tính ña năng của ENIAC. Máy tiếp tục
hoạt ñộng dưới sự quản lý của BRL cho ñến khi ñược
tháo rời ra vào năm 1955.
Với sự ra ñời và thành công của máy ENIAC, năm 1946
ñược xem như năm mở ñầu cho kỷ nguyên máy tính ñiện
tử, kết thúc sự nỗ lực nghiên cứu của các nhà khoa học ñã
kéo dài trong nhiều năm liền trước ñó
Máy tính Von Neumann
Như ñã ñề cập ở trên, việc lập trình trên máy ENIAC là một
công việc rất tẻ nhạt và tốn kém nhiều thời gian. Công việc này có
lẽ sẽ ñơn giản hơn nếu chương trình có thể ñược biểu diễn dưới
dạng thích hợp cho việc lưu trữ trong bộ nhớ cùng với dữ liệu cần
xử lý. Khi ñó máy tính chỉ cần lấy chỉ thị bằng cách ñọc từ bộ nhớ,
ngoài ra chương trình có thể ñược thiết lập hay thay ñổi thông qua
sự chỉnh sửa các giá trị lưu trong một phần nào ñó của bộ nhớ.
Ý tưởng này, ñược biết ñến với tên gọi "khái niệm chương
trình ñược lưu trữ", do nhà toán học John von Neumann (Hình
Chương I: Giới thiệu
8
1.3), một cố vấn của dự án ENIAC, ñưa ra ngày 8/11/1945, trong
một bản ñề xuất về một loại máy tính mới có tên gọi EDVAC
(Electronic Discrete Variable Computer – do Ekert và Moyshly ñã
bắt ñầu làm rồi ngừng lại ñi thành lập công ty, sau này là Unisys
Corporation). Máy tính này cho phép nhiều thuật toán khác nhau
có thể ñược tiến hành trong máy tính mà không cần nối dây lại
như máy ENIAC.
John von Neumann
Hình 1.3. Von Neumann với máy tính EDVAC
Máy IAS
Tiếp tục với ý tưởng của mình, vào năm 1946, von Neuman
cùng các ñồng nghiệp bắt tay vào thiết kế một máy tính mới có
chương trình ñược lưu trữ với tên gọi IAS (Institute for Advanced
Studies) tại học viện nghiên cứu cao cấp Princeton, Mỹ. Mặc dù
mãi ñến năm 1952 máy IAS mới ñược hoàn tất, nó vẫn là mô hình
cho tất cả các máy tính ña năng sau này.
Cấu trúc tổng quát của máy IAS, như ñược minh họa trên
hình 1.4, gồm có:
Chương I: Giới thiệu
9
Một bộ nhớ chính ñể lưu trữ dữ liệu và chương trình.
Một ñơn vị số học – luận lý (ALU – Arithmetic and
Logic Unit) có khả năng thao tác trên dữ liệu nhị phân.
Một ñơn vị ñiều khiển có nhiệm vụ thông dịch các chỉ
thị trong bộ nhớ và làm cho chúng ñược thực thi.
Thiết bị nhập/xuất ñược vận hành bởi ñơn vị ñiều khiển.
Hầu hết các máy tính hiện nay ñều có chung cấu
trúc và chức năng tổng quát như trên. Do vậy chúng còn có
tên gọi chung là các máy von Neumann.
Hình 1.4. Cấu trúc của máy IAS
1.1.3. Thế hệ II – transistor (1955-1965)
Sự thay ñổi ñầu tiên trong lĩnh vực máy tính ñiện tử xuất
hiện khi có sự thay thế ñèn chân không bằng ñèn bán dẫn. ðèn bán
dẫn nhỏ hơn, rẻ hơn, tỏa nhiệt ít hơn trong khi vẫn có thể ñược sử
dụng theo cùng cách thức của ñèn chân không ñể tạo nên máy tính.
Không như ñèn chân không vốn ñòi hỏi phải có dây, có bảng kim
loại, có bao thủy tinh và chân không, ñèn bán dẫn là một thiết bị ở
trạng thái rắn ñược chế tạo từ silicon có nhiều trong cát trong tự
nhiên.
ðèn bán dẫn là phát minh lớn của phòng thí nghiệm Bell
Labs trong năm 1947 bởi Bardeen, Brattain và Shockley. Nó ñã
tạo ra một cuộc cách mạng ñiện tử trong những năm 50 của thế kỷ
Chương I: Giới thiệu
10
20. Dù vậy, mãi ñến cuối những năm 50, các máy tính bán dẫn hóa
hoàn toàn mới bắt ñầu xuất hiện trên thị trường máy tính.
Việc sử dụng ñèn bán dẫn trong chế tạo máy tính ñã xác
ñịnh thế hệ máy tính thứ hai, với ñại diện tiêu biểu là máy PDP-1
của công ty DEC (Digital Equipment Corporation) và IBM 7094
của IBM. DEC ñược thành lập vào năm 1957 và sau ñó 4 năm cho
ra ñời sản phẩm ñầu tiên của mình là máy PDP-1 như ñã ñề cập ở
trên. ðây là chiếc máy mở ñầu cho dòng máy tính mini của DEC,
vốn rất phổ biến trong các máy tính thế hệ thứ ba.
Các máy IBM-709,7090,7094 có chu kỳ thời gian là 2
microsecond, bộ nhớ 32 K word 16 bit. Hình 1.5 mô tả một cấu
hình với nhiều thiết bị ngoại vi của máy IBM 7094.
Hình 1.5 Một cấu trúc máy IBM 7094
Chương I: Giới thiệu
11
Ở ñây có nhiều ñiểm khác biệt so với máy IAS mà chúng ta
cần lưu ý. ðiểm quan trọng nhất trong số ñó là việc sử dụng các
kênh dữ liệu. Một kênh dữ liệu là một module nhập/xuất ñộc lập
có bộ xử lý và tập lệnh riêng. Trên một hệ thống máy tính với các
thiết bị như thế, CPU sẽ không thực thi các chỉ thị nhập/xuất chi
tiết. Những chỉ thị ñó ñược lưu trong bộ nhớ chính và ñược thực thi
bởi một bộ xử lý chuyên dụng trong chính kênh dữ liệu. CPU chỉ
khởi ñộng một sự kiện truyền nhập/xuất bằng cách gửi tín hiệu ñiều
khiển ñến kênh dữ liệu, ra lệnh cho nó thực thi một dãy các chỉ thị
trong máy tính. Kênh dữ liệu thực hiện nhiệm vụ của nó ñộc lập
với CPU và chỉ cần gửi tín hiệu báo cho CPU khi thao tác ñã hoàn
tất. Cách sắp xếp n...