Kiến trúc máy tính filetype PDF

Download giáo trình kiến trúc máy tính PDF ✓ Giáo trình kiến trúc máy tính đại học Cần Thơ, đại học Công Nghiệp, Bách Khoa ✓ giáo trình kiến trúc máy tính Vũ Đức Lung, Võ Văn Chín ✓ Giáo trình môn kiến trúc máy tính ✓ File Word, PDF ✓ Tải xuống miễn phí Full tài liệu kiến trúc máy tính link Google Drive.

XEM TRƯỚC 10 TRANG

TẢI FULL TÀI LIỆU 

GIỚI THIỆU TÀI LIỆU

XEM TRƯỚC 10 TRANG

TẢI FULL TÀI LIỆU 

>>Giáo trình kiến trúc máy tính Đại học Cần Thơ - CTU, Võ Văn Chính PDF

GIỚI THIỆU TÀI LIỆU

XEM TRƯỚC 10 TRANG

TẢI FULL TÀI LIỆU 

>>Giáo trình kiến trúc máy tính Nguyễn Trung Đồng PDF

GIỚI THIỆU TÀI LIỆU

>> Tham khảo thêm các tài liệu kiến trúc máy tính sau đây:

1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ð I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH TRƯ NG ð I H C CÔNG NGH THÔNG TIN ----------o0o---------- Giáo trình KI N TRÚC MÁY TÍNH I Biên so n: Vũ ð c Lung 2007
2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com L I NÓI ð U V i m c tiêu ñưa các môn h c chuyên ngành công ngh thông tin vào h c ngay t nh ng h c kỳ ñ u trong trư ng ð i h c Công ngh thông tin, giáo trình Ki n trúc máy tính 1 ñư c biên so n ñ c bi t cho m c ñích này và ñư c ñ nh hư ng cho sinh viên nghành công ngh thông tin năm th nh t. Giáo trình Ki n trúc máy tính này trình bày các v n ñ chung nh t, các thành ph n cơ b n nh t c u thành nên máy tính hi n ñ i nh m trang b cho sinh viên các n i dung ch y u trong 7 chương sau: Chương I: Trình bày l ch s phát tri n c a máy tính cũng như các tích năng m i c a máy tính trong t ng giai ño n, các th h máy tính, ñ nh hư ng phát tri n c a máy tính và cách phân lo i máy tính. Chương II: Gi i thi u các nguyên lý ho t ñ ng chung và các tính ch t cơ b n c a các b ph n chính y u trong máy tính như: b x lý (CPU), b n m ch chính (Mainboard), các thi t b lưu tr d li u, các lo i b nh RAM, Card ñ h a, màn hình. Ngoài ra còn cho th y ñư c nh ng hình dáng và s tích h p c a các b ph n v i nhau nh m giúp sinh viên có th t mua s m, l p ráp m t máy tính cho mình. Chương III: Trình bày cách bi n ñ i cơ b n c a h th ng s (như h th p phân, h nh phân, h bát phân, h th p l c phân), các cách cơ b n ñ bi u di n d li u, cách th c hi n các phép tính s h c cho h nh phân. Chương IV: Các c ng và ñ i s Boolean, các ñ nh lý trong ñ i s Boolean, cách ñơn gi n các hàm Boolean cũng như các m ch s , cách bi u di n các m ch s qua các hàm Boolean và ngư c l i, các m ch t h p cơ b n, cách thi t k các m ch ñơn gi n. Chương V: Trình bày nguyên lý h at ñ ng c a các m ch l t, các flip-flop, qui trình thi t k m t m ch tu n t và ñưa ra ví d c th cho vi c thi t k này. 1 http://www.ebook.edu.vn
3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương VI: Phân lo i ki n trúc b l nh, cách b trí ñ a ch b nh , các cách mã hóa t p l nh, các l nh cơ b n c a máy tính qua các l nh h p ng assembler Chương VII: Gi i thi u c u trúc c a b x lý trung tâm: t ch c, ch c năng và nguyên lý ho t ñ ng c a các b ph n bên trong b x lý như b tính toán logic s h c, b ñi u khi n, t p các thanh ghi. Ngoài ra còn trình bày cách t ch c ñư ng ñi d li u, di n bi n quá trình thi hành l nh và k thu t ng d n. Như ñã nói trên, giáo trình nh m gi ng d y cho sinh viên năm th nh t do ñó nh ng ki n th c ñưa ra ch là cơ b n. ð hi u sâu hơn m i v n ñ nên xem thêm trong các sách tham kh o cu i quy n giáo trình này. M c dù ñã c g ng biên so n r t công phu và k lư ng, tuy nhiên cũng khó tránh kh i nh ng thi u sót. Chúng tôi mong ñư c ñón nh n các ñóng góp ý ki n c a các Th y, các b n ñ ng nghi p, các b n sinh viên và các b n ñ c nh m ch nh s a giáo trình ñư c hoàn thi n hơn. Cu i cùng xin chân thành c m ơn nh ng góp ý quí giá c a các ñ ng nghi p khi biên so n giáo trình này. Vũ ð c Lung. 2 http://www.ebook.edu.vn
4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u 1.1. L ch s phát tri n c a máy tính Trong quá trình phát tri n c a công ngh máy tính, con ngư i ñã ch t o ra hàng ngàn lo i máy tính khác nhau. R t nhi u trong s nh ng máy tính này ñã b quên lãng ñi, ch m t s ít còn ñư c nh c l i cho ñ n ngày nay. ðó là các máy tính v i nh ng ý tư ng thi t k và nguyên lý ho t ñ ng ñ c ñáo t o nên m t t m nh hư ng l n ñ n các máy tính th h sau nó. ð giúp sinh viên có ñư c nh ng khái ni m cơ b n v máy tính và hi u rõ hơn b ng cách nào mà con ngư i ñã phát minh ra nh ng máy tính hi n ñ i, d s d ng như ngày nay, trong ph n này s trình bày nh ng chi ti t quan tr ng v l ch s quá trình phát tri n c a máy tính. Máy tính thư ng ñư c phân lo i thành các th h d a trên n n t ng công ngh ph n c ng ñư c s d ng trong quá trình ch t o. L ch s phát tri n máy tính có th ñư c chia thành các th h máy tính sau: 1.1.1. Th h zero –máy tính cơ h c (1642-1945) M c l ch s máy tính ph i nh c ñ n ñ u tiên là khi nhà bác h c ngư i Pháp Blez Pascal (1626-1662) vào năm 1642 ñã phát minh ra máy tính toán ñ u tiên – máy tính cơ h c v i 6 bánh quay và b d n ñ ng b ng tay. Máy c a ông ch cho phép th c hi n các phép tính c ng và tr . Sau 30 năm, vào năm 1672 m t nhà bác h c khác, Gotfrid Vilgelm Leibnits ñã ch t o ra máy tính v i 4 phép tính cơ b n (+ - * /) s d ng 12 bánh quay. T khi còn là sinh viên cho ñ n h t cu c ñ i, ông ñã nghiên c u các tính ch t c a h nh phân và là ngư i ñã ñưa ra các nguyên lý cũng như khái ni m cơ b n nh t cho h nh http://www.ebook.edu.vn 3
5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u phân ñư c dùng ngày nay trong máy tính ñi n t . Năm 1834 giáo sư toán h c trư ng ðH Cambridge (Anh), Charles Babbage (ngư i phát minh ra ñ ng h công tơ mét) ñã thi t k ra máy tính v i ch 2 phép tính + và – nhưng có m t c u trúc ñáng ñ ý th i b y gi – máy tính có 4 b ph n: - b nh , - b tính toán, - thi t b nh p ñ ñ c các phi u ñ c l , - thi t b xu t ñ khoan l lên các t m ñ ng. Chính ý tư ng c a ông là ti n ñ cho các máy tính hi n ñ i sau này. ð máy tính ho t ñ ng nó c n ph i có chương trình, và ông ñã thuê cô Ada làm chương trình cho máy tính này. Cô Ada chính là l p trình viên ñ u tiên và ñ tư ng nh t i cô ta sau này Ada ñư c ñ t tên cho 1 ngôn ng l p trình. Tuy nhiên máy tính ñã không ho t ñ ng ñư c vì ñòi h i quá ph c t p và th i b y gi con ngư i và k thu t chưa cho phép. Năm 1936 К. Zus (ngư i ð c) ñã thi t k m t vài máy ñ m t ñ ng trên cơ s rơle (relay). Tuy nhiên ông không bi t gì v máy tính c a Babbage và máy tính c a ông ñã b phá h y trong m t tr n bom vào Berlin khi chi n tranh th gi i l n th 2 - 1944. Vì v y nh ng phát minh c a ông ta ñã không nh hư ng ñ n s phát tri n c a k thu t máy tính sau này. Năm 1944 G. Iken (thu c ðH Havard M ) ñã ñ c v công trình c a Babbage và ông ñã cho ra ñ i Mark I sau ñó là Mark II. Máy Mark I ra ñ i v i m c ñích chính là ph c v chi n tranh. Nó n ng 5 t n, cao 2.4 m, dài 15 m, ch a 800 km dây ñi n. Tuy nhiên vào th i ñi m ñó máy tính relay ñã qua th i và ñã b t ñ u k nguyên c a máy tính ñi n t . 1.1.2. Th h I – bóng ñèn ñi n (1945-1955) Chi n tranh th gi i th 2 b t ñ u và vào ñ u th i kỳ chi n tranh tàu ng m c a ð c ñã phá h y nhi u tàu c a Anh, nh nh ng http://www.ebook.edu.vn 4
6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u tín hi u mã hóa ñư c chuy n ñi b i thi t b ENIGMA mà quân ñ i Anh ñã không th gi i mã ñư c. ð gi i mã ñòi h i m t s lư ng tính toán r t l n và m t nhi u th i gian, trong khi chi n tranh thì không cho phép ch ñ i. Vì v y chính ph Anh ñã cho thành l p m t phòng thí nghi m bí m t nh m ch t o ra m t máy tính ñi n ph c v cho vi c gi i mã nh ng thông tin này. Năm 1943 máy tính COLOSSUS ra ñ i v i 2000 ñèn chân không và ñư c gi bí m t su t 30 năm và nó ñã không th tr thành cơ s cho s phát tri n c a máy tính. M t trong nh ng ngư i sáng l p ra COLOSSUS là nhà toán h c n i ti ng Alain Turing. Trong hình 1.1 là b c chân dung c a Alain Turing và m t bóng ñèn chân không. Bóng ñèn chân không Hình 1.1. Alain Turing v i bóng ñèn chân không Chi n tranh th gi i ñã có nh hư ng l n ñ n phát tri n k thu t máy tính M . Quân ñ i M c n các b ng tính toán cho pháo binh và hàng trăm ph n ñã ñư c thuê cho vi c tính toán này trên các máy tính tay (ngư i ta cho r ng ph n trong tính toán c n th n hơn nam gi i). Tuy nhiên quá trình tính toán này v n ñòi h i th i gian khá lâu và nh m ñáp ng yêu c u c a BRL (Ballistics Research Laboratory – Phòng nghiên c u ñ n ñ o quân ñ i M ) trong vi c tính toán chính xác và nhanh chóng các b ng s li u ñ n ñ o cho t ng lo i vũ khí m i, d án ch t o máy ENIAC ñã ñư c b t ñ u vào năm 1943. http://www.ebook.edu.vn 5
7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u Máy ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), do John Mauchly và John Presper Eckert (ñ i h c Pensylvania, M ) thi t k và ch t o, là chi c máy s hoá ñi n t ña năng ñ u tiên trên th gi i (hình 1.2). S li u k thu t: ENIAC là m t chi c máy kh ng l v i hơn 18000 bóng ñèn chân không, n ng hơn 30 t n, tiêu th m t lư ng ñi n năng vào kho ng 140kW và chi m m t di n tích x p x 1393 m2. M c dù v y, nó làm vi c nhanh hơn nhi u so v i các lo i máy tính ñi n cơ cùng th i v i kh năng th c hi n 5000 phép c ng trong m t giây ñ ng h . Hình 1.2. Máy tính ENIAC ði m khác bi t gi a ENIAC & các máy tính khác: ENIAC s d ng h ñ m th p phân ch không ph i nh phân như t t c các máy tính khác. V i ENIAC, các con s ñư c bi u di n dư i d ng th p phân và vi c tính http://www.ebook.edu.vn 6
8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u toán cũng ñư c th c hi n trên h th p phân. B nh c a máy g m 20 "b tích lũy", m i b có kh năng lưu gi m t s th p phân có 10 ch s . M i ch s ñư c th hi n b ng m t vòng g m 10 ñèn chân không, trong ñó t i m i th i ñi m, ch có m t ñèn tr ng thái b t ñ th hi n m t trong mư i ch s t 0 ñ n 9 c a h th p phân. Vi c l p trình trên ENIAC là m t công vi c v t v vì ph i th c hi n n i dây b ng tay qua vi c ñóng/m các công t c cũng như c m vào ho c rút ra các dây cáp ñi n. Ho t ñ ng th c t : Máy ENIAC b t ñ u ho t ñ ng vào tháng 11/1945 v i nhi m v ñ u tiên không ph i là tính toán ñ n ñ o (vì chi n tranh th gi i l n th hai ñã k t thúc) mà ñ th c hi n các tính toán ph c t p dùng trong vi c xác ñ nh tính kh thi c a bom H. Vi c có th s d ng máy vào m c ñích khác v i m c ñích ch t o ban ñ u cho th y tính ña năng c a ENIAC. Máy ti p t c ho t ñ ng dư i s qu n lý c a BRL cho ñ n khi ñư c tháo r i ra vào năm 1955. V i s ra ñ i và thành công c a máy ENIAC, năm 1946 ñư c xem như năm m ñ u cho k nguyên máy tính ñi n t , k t thúc s n l c nghiên c u c a các nhà khoa h c ñã kéo dài trong nhi u năm li n trư c ñó Máy tính Von Neumann Như ñã ñ c p trên, vi c l p trình trên máy ENIAC là m t công vi c r t t nh t và t n kém nhi u th i gian. Công vi c này có l s ñơn gi n hơn n u chương trình có th ñư c bi u di n dư i d ng thích h p cho vi c lưu tr trong b nh cùng v i d li u c n x lý. Khi ñó máy tính ch c n l y ch th b ng cách ñ c t b nh , ngoài ra chương trình có th ñư c thi t l p hay thay ñ i thông qua s ch nh s a các giá tr lưu trong m t ph n nào ñó c a b nh . Ý tư ng này, ñư c bi t ñ n v i tên g i "khái ni m chương trình ñư c lưu tr ", do nhà toán h c John von Neumann (Hình http://www.ebook.edu.vn 7
9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u 1.3), m t c v n c a d án ENIAC, ñưa ra ngày 8/11/1945, trong m t b n ñ xu t v m t lo i máy tính m i có tên g i EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer – do Ekert và Moyshly ñã b t ñ u làm r i ng ng l i ñi thành l p công ty, sau này là Unisys Corporation). Máy tính này cho phép nhi u thu t toán khác nhau có th ñư c ti n hành trong máy tính mà không c n ph i n i dây l i như máy ENIAC. John von Neumann Hình 1.3. Von Neumann v i máy tính EDVAC Máy IAS Ti p t c v i ý tư ng c a mình, vào năm 1946, von Neuman cùng các ñ ng nghi p b t tay vào thi t k m t máy tính m i có chương trình ñư c lưu tr v i tên g i IAS (Institute for Advanced Studies) t i h c vi n nghiên c u cao c p Princeton, M . M c dù mãi ñ n năm 1952 máy IAS m i ñư c hoàn t t, nó v n là mô hình cho t t c các máy tính ña năng sau này. C u trúc t ng quát c a máy IAS, như ñư c minh h a trên hình 1.4, g m có: http://www.ebook.edu.vn 8
10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u M t b nh chính ñ lưu tr d li u và chương trình. M t ñơn v s h c – lu n lý (ALU – Arithmetic and Logic Unit) có kh năng thao tác trên d li u nh phân. M t ñơn v ñi u khi n có nhi m v thông d ch các ch th trong b nh và làm cho chúng ñư c th c thi. Thi t b nh p/xu t ñư c v n hành b i ñơn v ñi u khi n. H u h t các máy tính hi n nay ñ u có chung c u trúc và ch c năng t ng quát như trên. Do v y chúng còn có tên g i chung là các máy von Neumann. Hình 1.4. C u trúc c a máy IAS 1.1.3. Th h II – transistor (1955-1965) S thay ñ i ñ u tiên trong lĩnh v c máy tính ñi n t xu t hi n khi có s thay th ñèn chân không b ng ñèn bán d n. ðèn bán d n nh hơn, r hơn, t a nhi t ít hơn trong khi v n có th ñư c s d ng theo cùng cách th c c a ñèn chân không ñ t o nên máy tính. Không như ñèn chân không v n ñòi h i ph i có dây, có b ng kim lo i, có bao th y tinh và chân không, ñèn bán d n là m t thi t b tr ng thái r n ñư c ch t o t silicon có nhi u trong cát trong t nhiên. ðèn bán d n là phát minh l n c a phòng thí nghi m Bell Labs trong năm 1947 b i Bardeen, Brattain và Shockley. Nó ñã t o ra m t cu c cách m ng ñi n t trong nh ng năm 50 c a th k http://www.ebook.edu.vn 9
11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u 20. Dù v y, mãi ñ n cu i nh ng năm 50, các máy tính bán d n hóa hoàn toàn m i b t ñ u xu t hi n trên th trư ng máy tính. Vi c s d ng ñèn bán d n trong ch t o máy tính ñã xác ñ nh th h máy tính th hai, v i ñ i di n tiêu bi u là máy PDP-1 c a công ty DEC (Digital Equipment Corporation) và IBM 7094 c a IBM. DEC ñư c thành l p vào năm 1957 và sau ñó 4 năm cho ra ñ i s n ph m ñ u tiên c a mình là máy PDP-1 như ñã ñ c p trên. ðây là chi c máy m ñ u cho dòng máy tính mini c a DEC, v n r t ph bi n trong các máy tính th h th ba. Các máy IBM-709,7090,7094 có chu kỳ th i gian là 2 microsecond, b nh 32 K word 16 bit. Hình 1.5 mô t m t c u hình v i nhi u thi t b ngo i vi c a máy IBM 7094. Hình 1.5 M t c u trúc máy IBM 7094 http://www.ebook.edu.vn 10
12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u ñây có nhi u ñi m khác bi t so v i máy IAS mà chúng ta c n lưu ý. ði m quan tr ng nh t trong s ñó là vi c s d ng các kênh d li u. M t kênh d li u là m t module nh p/xu t ñ c l p có b x lý và t p l nh riêng. Trên m t h th ng máy tính v i các thi t b như th , CPU s không th c thi các ch th nh p/xu t chi ti t. Nh ng ch th ñó ñư c lưu trong b nh chính và ñư c th c thi b i m t b x lý chuyên d ng trong chính kênh d li u. CPU ch kh i ñ ng m t s ki n truy n nh p/xu t b ng cách g i tín hi u ñi u khi n ñ n kênh d li u, ra l nh cho nó th c thi m t dãy các ch th trong máy tính. Kênh d li u th c hi n nhi m v c a nó ñ c l p v i CPU và ch c n g i tín hi u báo cho CPU khi thao tác ñã hoàn t t. Cách s p x p này làm gi m nh công vi c cho CPU r t nhi u. M t ñ c trưng khác n a là b ña công, ñi m k t thúc trung tâm cho các kênh d li u, CPU và b nh . B ña công l p l ch các truy c p ñ n b nh t CPU và các kênh d li u, cho phép nh ng thi t b này ho t ñ ng ñ c l p v i nhau. Máy PDP-1 Máy PDP-1 có g n 4 K word, 1 (word=18 bit) và th i gian cho 1 chu kỳ là 5 microsecond. Thông s này l n hơn g n g p 2 l n so v i máy cùng dòng v i nó IBM-709, nhưng PDP-1 là máy tính nh g n nhanh nh t th i b y gi và có giá bán 120000$, còn IBM- 7090- có giá bán t i 1 tri u USD. Máy PDP-1 v i màn hình kính c 512 ñi m ñư c cho ñ n ðH công ngh Massachuset và t ñây các sinh viên ñã vi t trò chơi máy tính ñ u tiên – chò trơi chi n tranh gi a các vì sao . Sau m t vài năm DEC cho ra ñ i m t hi n tư ng khác trong ngành công nghi p máy tính. ðó là máy PDP-8, máy tính 12 bít. Vào lúc m t máy tính c trung cũng ñòi h i m t phòng có ñi u hòa không khí, máy PDP-8 ñ nh ñ có th ñ t trên m t chi c gh dài v n thư ng g p trong phòng thí nghi m ho c ñ k t h p vào trong các thi t b khác. Nó có th th c hi n m i công vi c c a m t máy http://www.ebook.edu.vn 11
13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u tính l n v i giá ch có 16000 ñô la M , so v i s ti n lên ñ n hàng trăm ngàn ñô la ñ mua ñư c m t chi c máy System/360 c a IBM. Tương ph n v i ki n trúc chuy n trung tâm ñư c IBM s d ng cho các h th ng 709, các ki u sau này c a máy PDP-8 ñã s d ng m t c u trúc r t ph d ng hi n nay cho các máy mini và vi tính: c u trúc ñư ng truy n. Hình 1.6 minh h a c u trúc này. ðư ng truy n PDP-8, ñư c g i là Omnibus, g m 96 ñư ng tín hi u riêng bi t, ñư c s d ng ñ mang chuy n tín hi u ñi u khi n, ñ a ch và d li u. Do t t c các thành ph n h th ng ñ u dùng chung m t t p h p các ñư ng tín hi u, vi c s d ng chúng ph i ñư c CPU ñi u khi n. Ki n trúc này có ñ linh ho t cao, cho phép các module ñư c g n vào ñư ng truy n ñ t o ra r t nhi u c u hình khác nhau. C u trúc ki u này c a DEC ñã ñư c s d ng trong t t c các máy tính ngày nay. DEC ñã bán ñư c 50000 chi c PDP-8 và tr thành nhà cung c p máy tính mini ñ ng ñ u th gi i lúc b y gi . Hình 1.6 C u trúc ñư ng truy n PDP-8 M t máy tính cũng ñáng chú ý n a trong giai ño n này là vào năm 1964, khi công ty CDC (Control Data Corporation) cho ra ñ i máy tính 6600. Máy này có t c ñ cao hơn g p nhi u l n IBM- 7094 và ñi m ñ c bi t c a máy tính này là s lý song song mà sau này trong các siêu máy tính hay s d ng. http://www.ebook.edu.vn 12
14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u 1.1.4. Th h III – m ch tích h p (1965-1980) M t ñèn bán d n ñơn l thư ng ñư c g i là m t thành ph n r i r c. Trong su t nh ng năm 50 và ñ u nh ng năm 60 c a th k 20, các thi t b ñi n t ph n l n ñư c k t h p t nh ng thành ph n r i r c – ñèn bán d n, ñi n tr , t ñi n, v.v... Các thành ph n r i r c ñư c s n xu t riêng bi t, ñóng gói trong các b ch a riêng, sau ñó ñư c dùng ñ n i l i v i nhau trên nh ng b ng m ch. Các b ng này l i ñư c g n vào trong máy tính, máy ki m tra dao ñ ng, và các thi t b ñi n t khác n a. B t c khi nào m t thi t b ñi n t c n ñ n m t ñèn bán d n, m t ng kim lo i nh ch a m t m u silicon s ph i ñư c hàn vào m t b ng m ch. Toàn b quá trình s n xu t, ñi t ñèn bán d n ñ n b ng m ch, là m t quá trình t n kém và không hi u qu . Các máy tính th h th hai ban ñ u ch a kho ng 10000 ñèn bán d n. Con s này sau ñó ñã tăng lên nhanh chóng ñ n hàng trăm ngàn, làm cho vi c s n xu t các máy m nh hơn, m i hơn g p r t nhi u khó khăn. ð gi i quy t nh ng v n ñ khó khăn này, năm 1958 Jack Kilby và Robert Noyce ñã cho ra ñ i m t công ngh m i, công ngh m ch tích h p (Integrated circuit - IC hay vi m ch - CHIP). S phát minh ra m ch tích h p vào năm 1958 ñã cách m ng hóa ñi n t và b t ñ u cho k nguyên vi ñi n t v i nhi u thành t u r c r . M ch tích h p chính là y u t xác ñ nh th h th ba c a máy tính. V i công ngh này nhi u transitor ñư c cho vào trong m t chip nh . ð i v i nhà s n xu t máy tính, vi c s d ng nhi u IC ñư c ñóng gói mang l i nhi u ñi m có ích như sau: - Giá chip g n như không thay ñ i trong quá trình phát tri n nhanh chóng v m t ñ c a các thành ph n trên http://www.ebook.edu.vn 13
15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u chip. ði u này có nghĩa là giá c cho các m ch nh và lu n lý gi m m t cách ñáng k . - Vì nh ng thành ph n lu n lý và ô nh ñư c ñ t g n nhau hơn trên các chip nên kho ng cách gi a các nguyên t ng n hơn d n ñ n vi c gia tăng t c ñ chung cho toàn b . - Máy tính s tr nên nh hơn, ti n l i hơn ñ b trí vào các lo i môi trư ng khác nhau. - Có s gi m thi u trong nh ng yêu c u v b ngu n và thi t b làm mát h th ng. - S liên k t trên m ch tích h p ñáng tin c y hơn trên các n i k t hàn. V i nhi u m ch trên m i chip, s có ít s n i k t liên chip hơn. Máy IBM System/360 Máy IBM System/360 ñư c IBM ñưa ra vào năm 1964 là h máy tính công nghi p ñ u tiên ñư c s n xu t m t cách có k ho ch. Khái ni m h máy tính bao g m các máy tính tương thích nhau là m t khái ni m m i và h t s c thành công. ðó là chu i các máy tính v i cùng m t ngôn ng Assembler. Chương trình vi t cho máy này có th ñư c dùng cho máy khác mà không ph i vi t l i, ñây chính là ưu ñi m n i b t c a nó. Ý tư ng thành l p h máy tính tr thành r t ph bi n trong r t nhi u năm sau ñó. Trong b ng 1.1 cho ta th y nh ng thông s chính c a m t trong nh ng ñ i ñ u tiên c a h IBM-360. H máy IBM System/360 không nh ng ñã quy t ñ nh tương lai v sau c a IBM mà còn có m t nh hư ng sâu s c ñ n toàn b ngành công nghi p máy tính. Nhi u ñ c trưng c a h máy này ñã tr thành tiêu chu n cho các máy tính l n khác. http://www.ebook.edu.vn 14
16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u Thông s Model Model Model 50 Model 30 40 60 T c ñ so sánh 1 3.5 10 21 gi a chúng Th i gian 1 chu kỳ, 1000 625 500 250 nano giây Dung lư ng b nh 64 256 256 512 t i ña, Kbyte S byte l y t b 1 2 4 16 nh m i chu kỳ S kênh d li u t i 3 3 4 6 ña B ng 1.1. Các thông s h IBM - 360 M t s c t m c ñáng chú ý n a trong giai ño n này là: 1975 máy tính cá nhân ñ u tiên (Portable computer) IBM 5100 (hình 1.7) ra ñ i, tuy nhiên máy tính này ñã không g t hái ñư c thành công nào. Nh ng thông s chính c a nó như sau: - B nh dùng băng t - N ng 23 Kg - Có giá 10000$ - Kh năng l p trình trên Basic - Màn hình 16 dòng, 64 ký t - B nh
17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u Hình 1.7. Máy tính IBM 5100 1.1.5. Th h IV – máy tính cá nhân (1980-ñ n nay) S xu t hi n c a m ch tích h p t l cao Very Large Scale Integrated (VLSI) circuit vào nh ng năm 80 cho phép ghép hàng tri u transistor trên m t b n m ch. ði u ñó d n ñ n kh năng thi t k nh ng máy tính c nh , nhưng v i t c ñ cao. Trong ph n ti p theo, hai thành t u tiêu bi u v công ngh c a máy tính th h th tư s ñư c gi i thi u m t cách tóm lư c. B nh bán d n Vào kho ng nh ng năm 50 ñ n 60 c a th k này, h u h t b nh máy tính ñ u ñư c ch t o t nh ng vòng nh làm b ng v t li u s t t , m i vòng có ñư ng kính kho ng 1/16 inch. Các vòng này ñư c treo trên các lư i trên nh ng màn nh bên trong máy tính. Khi ñư c t hóa theo m t chi u, m t vòng (g i là m t lõi) bi u th giá tr 1, còn khi ñư c t hóa theo chi u ngư c l i, lõi s ñ i di n cho giá tr 0. B nh lõi t ki u này làm vi c khá nhanh. Nó ch c n m t ph n tri u giây ñ ñ c m t bit lưu trong b nh . Nhưng nó r t ñ t ti n, c ng k nh, và s d ng cơ ch ho t ñ ng lo i tr : m t thao tác ñơn gi n như ñ c m t lõi s xóa d li u lưu trong lõi ñó. Do v y c n ph i cài ñ t các m ch ph c h i d li u ngay khi nó ñư c l y ra ngoài. http://www.ebook.edu.vn 16
18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u Năm 1970, Fairchild ch t o ra b nh bán d n có dung lư ng tương ñ i ñ u tiên. Chip này có kích thư c b ng m t lõi ñơn, có th lưu 256 bit nh , ho t ñ ng không theo cơ ch lo i tr và nhanh hơn b nh lõi t . Nó ch c n 70 ph n t giây ñ ñ c ra m t bit d li u trong b nh . Tuy nhiên giá thành cho m i bit cao hơn so v i lõi t . K t năm 1970, b nh bán d n ñã ñi qua 11 th h : 1K, 4K, 16K, 64K, 256K, 1M, 4M, 16M, 64M, 256M và gi ñây là 1G bit trên m t chip ñơn (1K = 210, 1M = 220). M i th h cung c p kh năng lưu tr nhi u g p b n l n so v i th h trư c, cùng v i s gi m thi u giá thành trên m i bit và th i gian truy c p. B vi x lý Vào năm 1971, hãng Intel cho ra ñ i chip 4004, chip ñ u tiên có ch a t t c m i thành ph n c a m t CPU trên m t chip ñơn. K nguyên b vi x lý ñã ñư c khai sinh t ñó. Chip 4004 có th c ng hai s 4 bit và nhân b ng cách l p l i phép c ng. Theo tiêu chu n ngày nay, chip 4004 rõ ràng quá ñơn gi n, nhưng nó ñã ñánh d u s b t ñ u c a m t quá trình ti n hóa liên t c v dung lư ng và s c m nh c a các b vi x lý. Bư c chuy n bi n k ti p trong quá trình ti n hóa nói trên là s gi i thi u chip Intel 8008 vào năm 1972. ðây là b vi x lý 8 bit ñ u tiên và có ñ ph c t p g p ñôi chip 4004. ð n năm 1974, Intel ñưa ra chip 8080, b vi x lý ña d ng ñ u tiên ñư c thi t k ñ tr thành CPU c a m t máy vi tính ña d ng. So v i chip 8008, chip 8080 nhanh hơn, có t p ch th phong phú hơn và có kh năng ñ nh ñ a ch l n hơn. Cũng trong cùng th i gian ñó, các b vi x lý 16 bit ñã b t ñ u ñư c phát tri n. M c dù v y, mãi ñ n cu i nh ng năm 70, các b vi x lý 16 bit ña d ng m i xu t hi n trên th trư ng. Sau ñó ñ n năm 1981, c Bell Lab và Hewlett-packard ñ u ñã phát tri n các b http://www.ebook.edu.vn 17
19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u vi x lý ñơn chip 32 bit. Trong khi ñó, Intel gi i thi u b vi x lý 32 bit c a riêng mình là chip 80386 vào năm 1985. ði m ñáng lưu ý nh t trong giai ño n này là vào năm 1981 ra ñ i máy IBM PC trên cơ s CPU Intel 8088 và dùng h ñi u hành MS-DOS c a Microsoft (hình 1.8). Hình 1.8. Máy tính IBM PC ñ u tiên 1.2. Khuynh hư ng hi n t i Vi c chuy n t th h th tư sang th h th 5 còn chưa rõ ràng. Ngư i Nh t ñã và ñang ñi tiên phong trong các chương trình nghiên c u ñ cho ra ñ i th h th 5 c a máy tính, th h c a nh ng máy tính thông minh, d a trên các ngôn ng trí tu nhân t o như LISP và PROLOG,... và nh ng giao di n ngư i - máy thông minh. ð n th i ñi m này, các nghiên c u ñã cho ra các s n ph m bư c ñ u và g n ñây nh t (2004) là s ra m t s n ph m ngư i máy thông minh g n gi ng v i con ngư i nh t: ASIMO (Advanced Step Innovative Mobility: Bư c chân tiên ti n c a ñ i m i và chuy n ñ ng). V i hàng trăm nghìn máy móc ñi n t t i tân ñ t trong cơ th , ASIMO có th lên/xu ng c u thang m t cách uy n chuy n, http://www.ebook.edu.vn 18
20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương I: Gi i thi u nh n di n ngư i, các c ch hành ñ ng, gi ng nói và ñáp ng m t s m nh l nh c a con ngư i. Th m chí, nó có th b t chư c c ñ ng, g i tên ngư i và cung c p thông tin ngay sau khi b n h i, r t g n gũi và thân thi n. Hi n nay có nhi u công ty, vi n nghiên c u c a Nh t thuê Asimo ti p khách và hư ng d n khách tham quan như: Vi n B o tàng Khoa h c năng lư ng và ð i m i qu c gia, hãng IBM Nh t B n, Công ty ñi n l c Tokyo. Hãng Honda b t ñ u nghiên c u ASIMO t năm 1986 d a vào nguyên lý chuy n ñ ng b ng hai chân. Cho t i nay, hãng ñã ch t o ñư c 50 robot ASIMO. Các ti n b liên t c v m t ñ tích h p trong VLSI ñã cho phép th c hi n các m ch vi x lý ngày càng m nh (8 bit, 16 bit, 32 bit và 64 bit v i vi c xu t hi n các b x lý RISC năm 1986 và các b x lý siêu vô hư ng năm 1990). Chính các b x lý này giúp th c hi n các máy tính song song v i t vài b x lý ñ n vài ngàn b x lý. ði u này làm các chuyên gia v ki n trúc máy tính tiên ñoán th h th 5 là th h các máy tính x lý song song. ðó là vi c c a tương lai xa, còn hi n t i thì các công ty s n xu t máy tính ñang ñ nh hư ng phát tri n các máy tính v i nhi u b x lý nh m gi i quy t các bài toán song song ñ tăng cư ng t c ñ x lý chung c a máy tính. Thành qu c a vi c này là hàng lo t các b x lý ña lõi ñã ra ñ i và các siêu máy tính v i t c ñ không tư ng ñã cũng ñã ñư c các công ty ñua nhau gi i thi u. M t s c t m c ñáng chú ý trong quá trình chuy n sang CPU ña lõi như sau: – 1999 – CPU 2 lõi kép ñ u tiên ra ñ i (IBM Power4 cho máy ch ) – 2001 – b t ñ u bán ra th trư ng Power4 – 2002 – AMD và Intel cùng thông báo v vi c thành l p CPU ña lõi c a mình. – 2004 – CPU lõi kép c a Sun ra ñ i UltraSPARS IV – 2005 – Power5 http://www.ebook.edu.vn 19