Giới thiệu môn học
Mục đích và yêu cầu:
- Giới thiệu các kiến thức cơ bản về kiến trúc máy tính, bao gồm: tổ
chức của máy tính, kiến trúc tập lệnh cũng như các vấn đề cơ bản
trong thiết kế một hệ thống máy tính.
- Sinh viên có khả năng đánh giá được hiệu năng của các họ máy
tính, khai thác và sử dụng hiệu quả các loại máy tính

Số đơn vị học trình: 3 (45 tiết)
Số bài kiểm tra định kỳ: 03 + Kiểm tra thường xuyên
Thi kết thúc học phần: Trắc nghiệm máy hoặc tự luận
Tài liệu tham khảo: GV cung cấp + Khai thác Internet

*

Nội dung học phần
● Chương 1: Tổng quan về hệ
thống máy tính

● Chương 3: Bộ nhớ máy tính

● Chương 2: Bộ xử lý trung tâm

● Chương 4: Hệ thống vào ra

●
●
●
●

Tổng số tiết: 10
Lý thuyết: 4
Bài tập: 2
Thảo luận: 4

●
●
●
●
●
●

Tổng số tiết: 34
Lý thuyết: 13
Thảo luận: 12
Bài tập: 4
Báo cáo chuyên đề: 4
Kiểm tra: 1

●
●
●
●
●

Tổng số tiết: 16
Lý thuyết: 7
Thảo luận: 6
Bài tập: 2
Kiểm tra: 1

●
●
●
●
●

Tổng số tiết: 15
Lý thuyết: 6
Thảo luận: 6
Bài tập: 2
Kiểm tra: 1

Chương 1: Giới thiệu chung về kiến trúc máy tính
● Nội dung chương 1:
●
●
●
●
●

Tổng quan về hệ thống máy tính
Lịch sử phát triển của máy tính
Cấu thành cơ bản của một hệ thống máy tính
Các hoạt động cơ bản của máy tính
Liên kết hệ thống

*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
● Máy tính và phân loại
Khái niệm:

* Máy tính (Computer) là thiết bị thực hiện các công việc sau:
- Nhận thông tin vào
- Xử lý thông tin theo dãy các lệnh được nhớ sẵn bên trong
- Đưa thông tin ra

* Máy tính hoạt động theo chương trình
●

Dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ để yêu cầu máy tính thực hiện công việc cụ
thể được gọi là chương trình (program)

Kiến trúc (Architecture) máy tính

- Là những thuộc tính có thể can thiệp bởi người lập trình, hoặc những thuộc
tính có tác động trực tiếp đến sự thực hiện logic của một chương trình, vd:
tập lệnh.
- Nói cách khác, kiến trúc máy tính được xem xét theo khía cạnh mà người lập
trình có thể can thiệp vào mọi mức đặc quyền, bao gồm các thanh ghi, ô
nhớ, các ngắt ... có thể được thâm nhập thông qua các lệnh
- Cấu trúc (Structure) là những thuộc tính phần cứng trong suốt với người lập
trình, vd: các tín hiệu điều khiển, giao diện giữa máy tính với các thiết bị
ngoại vi, các kỹ thuật bộ nhớ
*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
Mô hình máy tính cơ bản
Các thiết
bị vào
Keyboard
Mouse...

Bộ xử lý
trung tâm
Bộ nhớ
chính

Thiết bị ra
Monitor
Printer...

Thiết bị lưu trữ,
truyền thông

*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
bus địa chỉ và bus điều khiển
Data
Bus
Control
Bus

Bé xö
lý
trung
t©m
(CPU)

Bé nhí
trong
(Memory)
ROM-RAM

Bé nhí
ngoµi
(Mass
store
Unit)

Phèi
ghÐp
vµo/ra
(I/O)

ThiÕt bÞ ra
(Output
Unit)
ThiÕt bÞ
vµo
(Input Unit)

Adrress
Bus

*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
Mô hình phân lớp máy tính
Người
sử
dụng

Các ứng dụng
Các phần mềm trung
gian
Hệ điều hành

Người
lập
trình

Người
thiết
kế HĐH

Phần cứng
- Phần cứng: hệ thống vật lý của máy tính
- Phần mềm: các chương trình và dữ liệu
*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
2. Phân loại máy tính
a. Phân loại truyền thống
Dựa vào kích thước vật lý, hiệu suất và lĩnh vực sử
dụng:
- Microcomputer: Còn gọi là PC (personal computer), là
những máy tính nhỏ, có 1 chip vi xử lý và một số thiết bị
ngoại
vi
- Minicomputer:
Là những máy tính cỡ trung bình, kích
thước thường lớn hơn PC. Nó có thể thực hiện được các
ứng dụng mà máy tính cỡ lớn thực hiện
- Mainframe: máy tính cớ lớn, hỗ trợ nhiều người sử dụng
- Supercomputer: Đây là những siêu máy tính, được thiết
kế đặc biệt để đạt tốc độ thực hiện các phép tính dấu phẩy
động cao nhất có thể được. Chúng thường có kiến trúc song
song, chỉ hoạt động hiệu quả cao trong một số lĩnh vực
*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
b. Dựa vào kiến trúc:
Kiến trúc SISD (single instruction - single data)
- Đơn dòng lệnh - đơn dòng dữ liệu
Các tín hiệu điều khiển

Khối điều khiển

Khối thi hành

lệnh

dữ liệu
Hệ thống nhớ

*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
Kiến trúc SIMD (Single Instruction Multiple Data, đơn dòng
lệnh- đa dữ liệu)
Các tín hiệu điều khiển

Khối điều khiển

Khối thi hành 1

Khối thi hành 2

Khối thi hành n

lệnh
Hệ thống nhớ

*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
Kiến trúc MIMD (Multiple Instruction Multiple Data, đa dòng
lệnh- đa dữ liệu)
Các tín hiệu điều khiển

Khối điều khiển

Khối thi hành

Khối điều khiển

Khối thi hành

1

1

n

n

lệnh

dữ liệu

lệnh

dữ liệu

Hệ thống nhớ
*

I. Tổng quan về hệ thống máy tính
● c. Phân loại máy tính hiện đại

● Máy tính cá nhân (Personal Computers): Là loại máy tính phổ
biến nhất. Các loại máy tính cá nhân: máy tính để bàn, máy tính
xách tay
● Máy chủ (Server Computers)
● Máy tính nhúng (Embedded Computers)

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
● Sự tiến hóa của máy tính phân chia theo các thế hệ
máy tính
●
●
●
●
●

Thế hệ 1 (1945-1955): Máy tính dùng đèn điện tử
Thế hệ 2 (1956-1965): Máy tính dùng transistor
Thế hệ 3 (1966-1980): Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI và LSI
Thế hệ 4:(1980- ) Máy tính dùng vi mạch VLSI
Thế hệ 5: ??????????

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
● Thế hệ 1 (1945-1955): Máy tính dùng đèn điện tử
Máy tính được xây dựng trên cơ sở đèn điện tử mà
mỗi đèn tượng trưng cho 1 bit nhị phân. Do đó máy có
khối lượng rất lớn, tốc độ chậm và tiêu thụ điện năng
lớn

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
● Máy tính điện tử đầu tiên (thuộc thế hệ 1)

● Tên: ENIAC (Electronic Numerical Intergator And Computer)
● Thuộc dự án của bộ quốc phòng Mỹ, bắt đầu từ năm 1943,
hoàn thành năm 1946.

● Đặc điểm:
●
●
●
●
●
●

Nặng 30 tấn, 70m2
18000 đèn điện tử và 1500 rơle
5000 phép cộng/giây
Xử lý theo số thập phân
Bộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu
Lập trình bằng cách thiết lập vị trí của các chuyển mạch và các
cáp nối

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Máy tính điện tử thứ hai (thế hệ 1) là Von
Neumann/Turing:

Còn gọi là máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies),
được bắt đầu từ 1947, hoàn thành1952, do John von Neumann thiết
Đặc
kế. điểm:

● Bộ nhớ chính chứa chương trình và dữ liệu.
●Bộ nhớ chính được đánh địa chỉ theo từng ngăn
nhớ, không phụ thuộc vào nội dung của nó.
● ALU: Bộ tính toán số học và logic.
●Thực hiện các phép toán với số nhị phân
● Đơn vị điều khiển:
●Nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã và thực hiện lệnh một
cách tuần tự.
●Đơn vị điều khiển điều khiển hoạt động của các
thiết bị vào-ra

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Jonh von Neumann và máy tính IAS

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Cấu trúc của máy tính Von Neumann
M: Bộ nhớ chính
CA: Bộ tính toán số học và logic
CU: Đơn vị điều khiển chương
trình
I/O: Bộ điều phối vào/ra

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Tập các thanh ghi trong CPU
(storage in CPU)
MBR: Memory Buffer Register
MAR: Memory Address Register
IR: Instruction Register (Thanh ghi
lệnh)
IBR: Instruction Buffer Register
PC: Program Counter
AC: Accumulator (thanh ghi tổng)
MQ: Multiplier Quotient (Bộ nhân
chia)

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Các máy tính thương mại ra đời

+ 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
+ UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
+ 1950s - UNIVAC II
+ 1953 - IBM 701 (International Business Machine)
+ 1955 – IBM 702

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
2. Thế hệ 2 (1956-1965): Máy tính dùng transistor
Máy tính được xây dựng trên cơ sở là các
đèn bán dẫn (transistor), máy tính đầu tiên
thế hệ này có tên là TX-0 (transistorized
experimental computer 0)
Đặc điểm:
- Thay thế các đèn điện tử bằng các Transitor
Thay thế các đèn điện tử bằng các Transitor

- Kích thước máy tính giảm, rẻ tiền hơn, tiêu tốn
năng lượng ít hơn
- Ngôn ngữ lập trình được sử dụng: COBOL,
FORTRAN, LISP
- Hệ điều hành kiểu tuần tự (Batch Processing)
*

II. Lịch sử phát triển máy tính
●Một số hình ảnh máy tính Thế hệ 2

Máy IBM:
PDP(1961)
– 1 (1960)
Máy DEC's
IBM 7030
*

II. Lịch sử phát triển máy tính
3. Thế hệ 3 (1966-1980): Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI
và LSI
Máy tính được xây dựng trên các vi mạch cỡ nhỏ
(SSI: Small Scale Intergrated) và cỡ vừa (MSI), điển
hình là thế hệ máy System/360 của IBM.
- Tính tương thích cao: Các máy tính trong cùng một
họ có khả năng chạy các chương trình, phần mềm
của nhau.
- Đặc tính đa chương trình: Tại một thời điểm có thể
có vài chương trình nằm trong bộ nhớ và một trong
số đó được cho chạy trong khi các chương trình
khác chờ hoàn thành các thao tác vào/ra.
- Không gian địa chỉ rất lớn

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
●Thế hệ 3 (1966-1980): Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI và
LSI
● Công nghệ mạch tích hợp IC (Integrated Circuit)
● Sử dụng hệ điều hành phức tạp hơn: UNIX

* Bộ vi xử lý (microprocessor) ra đời: Bộ vi xử lý
đầu tiên, Intel 4004 (1971)

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
4. Thế hệ 4:(1980- ???? ) Máy tính dùng vi mạch
VLSI/ULSI
+ Đây là thế hệ máy tính số ngày nay, nhờ công nghệ
bán dẫn phát triển vượt bậc, mà người ta có thể chế
tạo các mạch tổ hợp ở mức độ cực lớn. Nhờ đó máy
tính ngày càng nhỏ hơn, nhẹ hơn, mạnh hơn và giá
thành rẻ hơn. Máy tính cá nhân bắt đầu xuất hiện và
phát triển trong thời kỳ này
+ Xử lý phân tán
+ Công nghệ mạng lên ngôi

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
●Thế hệ 4:(1980- ???? ) Máy tính dùng vi mạch VLSI/ULSI
Các sản phẩm chính của công nghệ VLSI/ULSI:
- Bộ vi xử lý (Microprocessor): CPU được chế tạo trên một
chip.
- Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset): một hoặc một vài
vi mạch thực hiện được nhiều chức năng điều khiển và
nối ghép.
- Bộ nhớ bán dẫn (Semiconductor Memory): ROM, RAM
- Các bộ vi điều khiển (Microcontroller): máy tính chuyên
dụng được chế tạo trên 1 chip
- Xuất hiện máy vi tính IBM - PC với hệ điều hành DOS
*

II. Lịch sử phát triển máy tính
5. Thế hệ 5: ????-????
Việc chuyển từ thế hệ thứ tư sang thế hệ thứ 5 còn
chưa rõ ràng ????

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Các thế hệ máy tính
Thế hệ

Năm

Công nghệ

Tốc độ thực hiện phép tính

1

1945-1955

Đèn điện tử

<40.000

2

1956-19645

Transistor

200.000

3

1966-1980

Mạch IC, SSI/MSI, LSI

4

1980-????

VLSI/ULSI

5

????-????

Xử lý song song

1.000.000
10.000.000
Over 100.000.000

*

6. Xu hướng tăng trưởng số transistor trong chip CPU

*

7. Sự phát triển của bộ xử lý Intel dựa vào số lượng transistor trong một mạch tích hợp
theo qui luật Moore

Computer Architecture B3-T36

dangthe78@gmail.com

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
8. Sự phát triển của bộ vi xử lý
●
●
●
●
●
●
●

1971: bộ vi xử lý 4-bit Intel 4004
1972-1977: các bộ xử lý 8-bit
1978-1984: các bộ xử lý 16-bit
Khoảng từ 1985: các bộ xử lý 32-bit
Khoảng từ 2000: các bộ xử lý 64-bit
Các bộ xử lý đa lõi (multicores)
Các bộ vi điều khiển (microcontroller)

*

II. Lịch sử phát triển máy tính
Sự phát triển của Intel x86
● 4004

●

Pentium

●

8080

●

Pentium Pro

●

8086

●
●

Bộ vi xử lý đầu tiên
4-bit

●
●
●

Bộ vi xử lý đa năng đầu tiên
8-bit
Sử dụng trong PC đầu tiên – Altair

●
●

5MHz – 29,000 transistors
16-bit

●

Sử dụng trong IBM PC đầu tiên

●

Đánh địa chỉ bộ nhớ được16 Mbyte

●
●

32-bit
Hỗ trợ đa nhiệm

●
●
●

Tăng cường bộ nhớ cache trên chip
Đường ống lệnh
Có bộ đồng xử lý toán trên chip

●

8088 (bus dữ liệu bên ngoài 8-bit)

●

80286

●

80386

●

80486

●
●
●

●
●
●

Siêu vô hướng
Bus dữ liệu 64-bit
Đa lệnh được thực hiện song song

●
●
●
●

Tăng cường tổ chức siêu vô hướng
Dự đoán rẽ nhánh
Phân tích luồng dữ liệu
Suy đoán động

●
●

Công nghệ MMX
Xử lý đồ họa, video & audio

●

Thêm các lệnh xử lý dấu phẩy động
cho đồ họa 3D

Pentium II

Pentium III

Pentium IV
●
●
●
●

Tăng cường xử lý số dấu phẩy động
và multimedia
Duo Core: 2 bộ xử lý trên chip
Core 2: Kiến trúc 64-bit
Core 2 Quad – 3GHz – 820 triệu
transistors 4 bộ xử lý trong 1chip

*

Một số hình ảnh các loại
chip

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Tổ chức của máy tính:

● Bộ xử lý trung tâm (Central
Processing Unit): Điều khiển hoạt
động của máy tính và xử lý dữ liệu.
● Bộ nhớ chính (Main Memory): Chứa
các chương trình và dữ liệu đang
được sử dụng.
● Hệ thống vào ra (Input/Output
System): Trao đổi thông tin giữa máy
tính với bên ngoài.
● Bus liên kết hệ thống (System
Interconnection Bus): Kết nối và vận
chuyển thông tin giữa các thành phần
với nhau

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● 1. Bộ xử lý trung tâm (CPU)
● Chức năng:

● Điều khiển hoạt động của máy tính
● Xử lý dữ liệu

● Nguyên tắc hoạt động cơ bản:

● CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính bằng
cách nhận lần lượt từng lệnh từ bộ nhớ chính, sau đó tiến hành
giải mã lệnh và phát các tín hiệu điều khiển thực thi
● Trong quá trình thực thi lệnh, CPU có thể trao đổi dữ liệu với bộ
nhớ chính hay hệ thống vào-ra

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Các thành phần cơ bản của CPU:

● Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU): điều khiển hoạt động của
máy tính theo chương trình đã định sẵn.

● Đơn vị số học và logic (Arithmetic and Logic Unit ALU):

● thực hiện các phép toán số học vàphép toán logic trên các
kiểu dữ liệu cụ thể

● Tập thanh ghi (Register File - RF):

● lưu giữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của
CPU.

● Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit -BIU)

● kết nối và trao đổi thông tin giữa bus bên trong (internal bus)
và bus bên ngoài (external bus).

● Bus bên trong:

● kết nối các thành phần bên trong CPU với nhau

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Bộ vi xử lý (Microprocessor): Là CPU được chế tạo
trên một vi mạch (chip)
● Ví dụ: Các hệ vi xử lý của Intel:
●
●
●
●
●

4 bit: 4004 (1971)
8 bit: 8080 (1972-1977)
16 bit: 8086/8088 80286 (1980 ….)
32 bit: 80386 P4 (1983 …)
64 bit: Itanium (1992 ….)

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Tốc độ của bộ xử lý:

● Số lệnh được thực hiện trong 1 giây MIPS (Millions of Instructions
per Second)

● Tần số xung nhịp của bộ xử lý:
●
●
●
●

● Bộ xử lý hoạt động theo một xung nhịp (Clock) có tần số xác định
Một thao tác của CPU mất một số nguyên lần chu kỳ To.
Chu kỳ To càng nhỏ thì tốc độ CPU càng nhanh
Tần số xung đồng hồ fo=1/To gọi là tần số làm việc của CPU
Ví dụ một máy tính dùng bộ xử lý Pentium IV 2GHz
Ta có: fo=2GHz = 2*109 Hz => To = 1/(2*109 ) =0.5ns

Tốc độ của bộ xử lý được đánh giá gián tiếp thông qua tần số của
xung nhịp

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
2. Bộ nhớ chính
● Là thành phần nhớ tồn tại trên mọi hệ thống máy tính, chứa các
chương trình đang được CPU sử dụng, tổ chức thành các ngăn nhớ
được đánh địa chỉ.
● Ngăn nhớ thường được tổ chức theo byte, nội dung của ngăn nhớ có
thể thay đổi, song địa chỉ vật lý luôn cố định.
● Chức năng và đặc điểm :
●
●
●
●

Chứa các thông tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp
Tốc độ rất nhanh
Dung lượng không lớn
Sử dụng bộ nhớ bán dẫn ROM và RAM

●

ROM (Read Only Memory) - Bộ nhớ chỉ đọc: Chứa chương trình đã được
lập trình sẵn phục vụ cho việc điều khiển vào ra cơ sở (BIOS - Basic
Input/Output System)
RAM (Random Access Memory) - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: Chứa các
chương trình và dữ liệu được nạp vào trong quá trình thực hiện

● Bộ nhớ trong - Bộ nhớ bán dẫn ROM và RAM:

●

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Bộ nhớ đệm nhanh (Cache
Memory): Chứa các dữ liệu,
chương trình trong quá trình máy
tính làm việc

● Bộ nhớ có tốc độ nhanh được đặt
đệm giữa CPU và bộ nhớ chính
nhằm tăng tốc độ CPU truy cập bộ
nhớ
● Dung lượng nhỏ hơn bộ nhớ
chính
● Cache thường được chia thành
một số mức
● Cache có thể được tích hợp trên
chip vi xử lý.
● Cache có thể có hoặc không
● Cache L1: được đặt bên trong
CPU,
● Cache L2: đặt bên ngoài CPU

Nội dung

Địa chỉ

01010000

0000

10010001

0001

00101101

0010

00111000

0011

01010100

0100

11010101

0101

01101100

0110

00111010

0111

11010000

1000

00010001

1001

00111111

1010

01111010

1011

11010100

1100

11011101

1101

01000100

1110

10101010

1111

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Bộ nhớ ngoài (Auxiliary Storage):

● Lưu trữ dữ liệu, chương trình ngay cả khi máy không hoạt
động như các đĩa từ (đĩa mềm, đĩa cứng), đĩa quang (CD, DVD),
các ổ đĩa Flash
● Chức năng và đặc điểm
●
●
●
●

Lưu giữ tài nguyên phần mềm của máy tính
Được kết nối với hệ thống dưới dạng các thiết bị vào-ra
Dung lượng lớn
Tốc độ chậm

● Các loại bộ nhớ ngoài

● Bộ nhớ từ: đĩa cứng, đĩa mềm
● Bộ nhớ quang: đĩa CD, DVD
● Bộ nhớ bán dẫn: Flash disk, memory card

*

Phân cấp hệ thống nhớ

Từ trái qua phải: dung lượng tăng dần, tốc độ giảm dần, giá thành/ tính
theo đơn vị byte hoặc bit giảm dần
*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● 3. Hệ thống vào-ra (Input-Output)

● Chức năng: Trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên
ngoài.
● Các thao tác cơ bản:
● Vào dữ liệu (Input)
● Ra dữ liệu (Output)

● Các thành phần chính:

● Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices)
● Các mô-đun vào-ra (I/O Modules)

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
Cấu trúc cơ bản của hệ thống vào ra

*

III. Cấu thành cơ bản 1 hệ thống máy tính
● Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices):

● Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài
máy tính
● Các loại thiết bị ngoại vi cơ bản
● Thiết bị vào: bàn phím, chuột, máy quét ...
● Thiết bị ra: màn hình, máy in ...
● Thiết bị nhớ: các ổ đĩa ...

● Thiết bị truyền thông: MODEM ...

● Các mô-đun vào-ra (IO Modules)
●
●
●
●

Chức năng: nối ghép các thiết bị ngoại vi với máy tính
Mỗi mô-đun vào-ra có một hoặc một vài cổng vào-ra (I/O Port).
Mỗi cổng vào-ra được đánh một địa chỉxác định.
Các thiết bị ngoại vi được kết nối và trao đổi dữ liệu với máy
tính thông qua các cổng vào-ra

*

IV. Các hoạt động cơ bản của máy tính
●
●
●
●

Nhận lệnh
Thực hiện lệnh
Ngắt
Hoạt động vào - ra

*

IV. Các hoạt động cơ bản của máy tính
● 1. Nhận lệnh và thực hiện lệnh
(thực hiện chương trình)
● Đây là hoạt động cơ bản của máy
tính. Máy tính lặp đi lặp lại hai
bước: nhận lệnh và thực thi lệnh.
● 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.

*

IV. Các hoạt động cơ bản của máy tính
● 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.

● 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.

Việc thực hiện chương trình chỉ bị dừng nếu như tắt máy tình, bị lỗi
nghiêm trọng khi thực thi hoặc gặp lệnh dừng chương trình
*

IV. Các hoạt động cơ bản của máy tính
● 2. 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
(yêu cầu CPU ngắt để chuyển sang thực
hiện chương trình con ngắt phục vụ vàora tương ứng)
Ngắt do bộ TIMER (bộ định thời) ngắt
định kỳ CPU để phục vụ cho chế độ
hoạt động đa chương trình

*

IV. Các hoạt động cơ bản của máy tính
● Hoạt động của 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

*