Cấu trúc máy tính

và hệ điều hành

Hàn Minh Phương

Bộ môn CNTT-TMĐT Khoa Thương Mại Điện Tử Trường Đại học Thương Mại

Mục tiêu của môn học

z Sinh viên có những hiểu biết về các thành phần cơ bản của máy tính điện tử số, nguyên lý làm việc, cách kết nối, giao tiếp giữa các thành phần này với nhau.

z Sinh viên có những hiểu biết về chức năng chính của hệ điều hành, phân loại được các hệ điều hành thông dụng và có hiểu biết sâu hơn về một hệ điều hành cụ thể

Cấu trúc học phần

z Học phần 2 tín chỉ (30,0,15)

• 30 tiết lý thuyết

• 0 tiết thực hành

• 15 tiết tự học

z Đánh giá

• 10% chuyên cần

• 30% kiểm tra giữa kỳ

• 60% kiểm tra cuối kỳ

Tài liệu tham khảo

z Phần I: Cấu trúc máy tính

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống máy tính,

RonWhite, 1997, NXB Thống Kê

• Kiến trúc máy tính, Nguyễn Đình Việt, 2006, NXB Đại học

Quốc Gia Hà Nội

z Phần II: Hệ điều hành

• Giáo trình cơ sở chuyên ngành Hệ điều hành, Nguyễn

Thanh Tùng, Đại học Bách Khoa, Hà Nội.

• Modern Operating Systems, Andrew S.Tanenbaun, 1992,

Prentice-Hall.Inc

• Understanding Operating Systems, Ida M.Flynn, Ann Mclver

McHoes, 1991, Brooks/Code Publising Company, California

Phần I : Cấu trúc máy tính

Chương I: Giới thiệu chung về cấu trúc máy tính

Chương II: Các thành phần cơ

bản của máy tính số

Chương I: Giới thiệu chung về cấu trúc máy tính

1.1. Các giai đoạn phát triển và phân loại máy tính

1.1.1. Các giai đoạn phát triển

1.1.2. Phân loại máy tính

1.2. Máy tính điện tử số (MTS)

1.1.2. Thông tin và số hóa thông tin

1.1.3. Cấu trúc phần cứng

Máy tính ?

z Máy tính/ Máy vi tính/ Máy điện toán

(Computer): Thiết bị bao gồm các linh kiện điện tử có khả năng tuân theo các

chỉ lệnh được đưa vào tạm thời hay vĩnh viễn để xử lý dữ liệu theo yêu cầu, hoàn thành một số các thao tác trong đó có ít

nhất một thao tác được thực hiện một cách tự động không cần có sự can thiệp của con người.

1.1.1. Các giai đoạn phát triển

z Thế hệ số 0- Máy tính cơ khí (1642-1945)

z Thế hệ thứ nhất- Máy tính dùng đèn điện tử (1945-1955)

z Thế hệ thứ hai - Máy tính dùng Transitor

(1955-1965)

z Thế hệ thứ ba- Máy tính dùng mạch tích hợp (1965-1980)

z Thế hệ thứ tư - Máy tính vi mạch (1980- nay)

a.Thế hệ số 0

z Đặc điểm

• Cấu trúc: thô sơ

• Năng lượng: cơ khí

• Máy chạy một thuật

toán duy nhất

b. Thế hệ thứ nhất

z Đặc điểm

• Linh kiện cấu trúc: đèn

điện tử, mạch rời.

• Bộ nhớ chính: Rơ-le

điện

• Thời gian thao tác: ~

c. Thế hệ thứ hai

z Đặc điểm

• Linh kiện, cấu trúc:

Transitor

• Bộ nhớ chính: xuyến

pherit

• Thời gian thao tác: µs

d. Thế hệ thứ ba

z Đặc điểm

• Linh kiện, cấu trúc:

Mạch tích hợp

• Bộ nhớ chính: dây từ,

xuyến pherit

• Thời gian thao tác: µs-ns

• Các dòng máy tính

tương thích

z Ví dụ

• IBM 360 : tính toán khoa

học và thương mại

• Minicomputer PDP11

của DEC

e. Thế hệ thứ tư

z Đặc điểm

• Linh kiện cấu trúc:

Mạch vi điện tử, bộ vi

xử lý

• Bộ nhớ chính: màng

mỏng, MOS..

• Thời gian thao tác: µs-

1.1.2 Phân loại máy tính a. Các dạng máy tính

z Máy tính số (Digital Computer): Máy tính dùng các đại lượng vật lý (tín hiệu) rời rạc (tượng trưng cho hai giá trị 0, 1) để biểu diễn dữ liệu.

z Máy tính tương tự (Analog Computer): Máy tính sử dụng các đại lượng vật lý (tín hiệu) biến thiên liên tục cho việc biểu diễn dữ liệu.

Máy tính

nguyên lý biểu diễn các đại lượng cần tính toán

Máy tính số

(Digital Computer)

Máy tính tương tự

(Analog Computer)

Máy tính lai

(Hybrid Computer)

b.Phân loại máy tính số (MTS)

i. Phân loại theo cách thi hành chương trình

ii. Phân loại theo nhiệm vụ

iii. Phân loại theo ứng dụng

i. Phân loại MTS theo cách thi hành chương trình

z MTS liên tiếp: MTS liên tiếp: là MTS trong đó chương trình được thi hành từng lệnh một, hết lệnh này đến lệnh khác

z MTS song song: là MTS có thể thi hành đồng thời nhiều chương trình. MTS song song cần nhiều trang thiết bị hơn MTS liên tiếp nhưng nó lại có hiệu năng cao hơn.

ii. Phân loại MTS theo nhiệm vụ

z Máy tính chuyên dụng: Là loại MTS được chế tạo để giải một bài toán nhất định, nó thường đơn giản và rẻ hơn máy tính đa năng nhờ có việc giảm bớt một số thành phần của máy và thậm chí rút gọn tập lệnh bộ vi xử lý của máy.

• Ví dụ: Máy tính điều khiển, Máy tính giải một bài toán nhất định, Máy tính tìm và xử lý thông tin

z Máy tính đa năng: Là loại MTS được chế tạo ra để giải một lớp lớn các bài toán mà thành phần của lớp bài toán này còn chưa được nêu đầy đủ khi thiêt kế máy

• Ví dụ: Máy tính PC

iii. Phân lọai theo ứng dung

z Máy tính cá nhân (PC)

z Trạm làm việc

z Máy tính đa năng cỡ lớn

z Siêu máy tính

z Máy vi tính trong thiết bị gia dụng

z Máy tính tự động hóa điều khiển

1.2. Máy tính điện tử số (MTS)

1.2.1. Thông tin và số hóa thông tin

1.2.2. Cấu trúc phần cứng

1.2.1. Thông tin và số hóa thông tin

z Dữ liệu là các ký hiệu, biểu tượng, số liệu...phản ánh một vấn đề nào đó của cuộc sống

z Thông tin là ý nghĩa của dữ liệu được rút ra sau khi đã có những đánh giá, so

sánh

z Biểu diễn thông tin chính là biểu diễn dữ

liệu

z Biểu diễn dữ liệu bên ngoài máy tính:

• Các tín hiệu vật lý: tín hiệu điện tín hiệu

quang, âm thanh

• Các con số

• Các ký hiệu khác như chữ viết, hình vẽ...

z Biểu diễn dữ liệu bên trong máy tính

• Các bit 0, 1

Ảnh số thật sự là một ảnh được vẽ nên từ các đường thẳng và mỗi

đường thẳng được xây dựng bằng các điểm. Một ảnh theo chuẩn VGA với độ phân giải 640x480 có nghĩa là một ma trận gồm 480 đường ngang và mỗi đường gồm 640 điểm ảnh (pixel).

1.2.2. Cấu trúc phần cứng

z Chu trình xử lý của dữ liệu:

• Vào: Chuyển đổi dữ liệu được hiểu bởi con người thành

các bit 0,1

• Lưu trữ: Các bit 0, 1

• Xử lý: Các bit 0,1

• Ra: Dữ liệu được hiểu bởi con người

1.2.2. Cấu trúc phần cứng

z Phần cứng (hardware): gồm các đối tượng hữu hình

z Phần mềm (software): là các chương trình (bao gồm các chỉ thị (lệnh) cho một dạng máy tương ứng) được biểu diễn thông qua một ngôn ngữ

Î Tồn tại không thể tách rời

Sơ đồ tổng qúat cấu trúc phần cứng

4. Cấu trúc phần cứng(t)

z Đơn vị nhập/ thiết bị nhập: Là đơn vị nhập dữ

liệu và chương trình cho máy tính xử lý.

z Bộ nhớ: là đơn vị lưu trữ dữ liệu và chương trình.

z Đơn vị xử lý trung tâm

• Đơn vị số học: Đơn vị này thực hiện việc tính toán trên

dữ liệu

• Đơn vị điều khiển: Điều khiển đơn vị nhập/ xuất, số học

bộ nhớ

z Đơn vị xuất/ thiết bị xuất: Đơn vị này xuất ra những kết quả của việc xử lý theo một định dạng mà con người có thể hiểu được.

Phần cứng máy tính PC

"Cây" máy tính

Mặt trước Mặt sau

Đầu nối thiết bị

Bên trong "cây máy tính"

Tổng kết

z Các thành phần cơ bản của máy tính

(MTS)

• Bộ nhớ ?

• Bộ xử lý trung tâm?

• Đơn vị nhập/xuất dữ liệu?

Chỉ mục

z EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

z ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator)

z LSI (Large Scale Intergration): Mạch tích hợp cỡ lớn

z Mainframe: Khung máy tính/Máy tính đa năng cỡ lớn

z MSI (Medium Scale Integration): Mạch tích hợp cỡ trung bình

z Palmtop: Máy cầm tay

z PC (Personal Computer): Máy tính cá nhân

z PDP (Programmed Data Processor)

z Peripheral Devices: Thiết bị ngoại vi

z Processing Unit / Processor: Đơn vị xử lý/Bộ xử lý

z SSI (Smal Scale Integration): Mạch tích hợpcỡ nhỏ

z SuperComputer: Siêu máy tính

z TX-0 (Transitor eXperimental computer 0)

z Vacumm tube: Đèn chân không

z VLSI (Very Large Scale Intergration): Mạch tích hợp cỡ rất lớn

z Workstation / EWS (Engenering WorkStation): Trạm làm việc

Phụ lục Í

z Máy tính cá nhân

• Máy để bàn

• Máy tính xách tay

• Notebook

• Máy cầm tay

Í

z Trạm làm việc

Í

z Máy tính đa năng cỡ lớn

Í

z Siêu máy tính