Giáo trình Kiến trúc máy tính - Chương I, Phần a: Tổng quan về môn học - Đại học Bách Khoa

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.