Tổng quan về cấu trúc máy tính – Đại học Không Giấy

Rate this post

1. Những thế hệ máy tính

Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến bộ của những khoa học cung cấp những linh kiện cơ bản của máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, những thiết bị ngoại vi, … Ta với thể nói máy tính điện tử số trải qua bốn thế hệ liên tục. Việc chuyển từ thế hệ trước sang thế hệ sau được đặc trưng bằng một sự thay đổi cơ bản về khoa học.

Bạn Đang Xem: Tổng quan về cấu trúc máy tính – Đại học Không Giấy

a. Thế hệ trước hết (1946-1957)

ENIAC (Digital Numerical Integrator and Laptop) là máy tính điện tử số trước hết do Giáo sư Mauchly và người học trò Eckert tại Đại học Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 và được hoàn thành vào năm 1946.

Giáo sư toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Superior Research): chương trình được lưu trong bộ nhớ, bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ, bộ làm toán và luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) được điều khiển để tính toán trên dữ liệu nhị phân, điều khiển hoạt động của những thiết bị vào ra. Đây là một ý tưởng nền tảng cho những máy tính tiên tiến ngày nay. Máy tính này còn được gọi là máy tính Von Neumann.

b. Thế hệ thứ hai (1958-1964)

Tổ chức Bell đã phát minh ra transistor vào năm 1947 và do đó thế hệ thứ hai của máy tính được đặc trưng bằng sự thay thế những đèn khí tử bằng những transistor lưỡng cực. Tuy nhiên, tới cuối thập niên 50, máy tính thương nghiệp sử dụng transistor mới xuất hiện trên thị trường. Kích thước máy tính giảm, giá rẻ hơn, tiêu tốn năng lượng ít hơn.

Vào thời khắc này, mạch in và bộ nhớ bằng xuyến từ được sử dụng. Tiếng nói cấp cao xuất hiện (như FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm 1960) và hệ điều hành kiểu tuần tự (Batch Processing) được sử dụng. Trong hệ điều hành này, chương trình của người sử dụng thứ nhất được chạy, xong tới chương trình của người sử dụng thứ hai và cứ thế tiếp tục.

c. Thế hệ thứ ba (1965-1971)

Thế hệ thứ ba được đánh dấu bằng sự xuất hiện của những mạch kết (mạch tích hợp – IC: Built-in Circuit). Những mạch phối hợp với độ tích hợp mật độ thấp (SSI: Small Scale Integration) với thể chứa vài chục linh kiện và kết độ tích hợp mật độ trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện trên mạch tích hợp.

Xem Thêm : 5 hình thái kinh tế xã hội

Mạch in nhiều lớp xuất hiện, bộ nhớ bán dẫn khởi đầu thay thế bộ nhớ bằng xuyến từ. Máy tính đa chương trình và hệ điều hành chia thời kì được sử dụng.

d. Thế hệ thứ tư (1972-????)

Thế hệ thứ tư được đánh dấu bằng những IC với mật độ tích hợp cao (LSI: Massive Scale Integration) với thể chứa hàng ngàn linh kiện. Những IC mật độ tích hợp rất cao (VLSI: Very Massive Scale Integration) với thể chứa hơn 10 ngàn linh kiện trên mạch. Hiện nay, những chip VLSI chứa hàng trăm triệu linh kiện.

Với sự xuất hiện của bộ vi xử lý (microprocessor) chứa cả phần thực hiện và phần điều khiển của một bộ xử lý, sự phát triển của khoa học bán dẫn những máy vi tính đã được cung cấp và khởi đầu cho những thế hệ máy tính cá nhân.

Những bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được sử dụng rộng rãi.

Những kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý của máy tính ko ngừng được phát triển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng, xử lý track track mức độ cao,…

2. Cấu trúc chung của máy vi tính

a. Nhìn góc độ 1

Tổng quan về cấu trúc máy tính - Đại học Không Giấy

b. Nhìn góc độ 2

Tổng quan về cấu trúc máy tính - Đại học Không Giấy

Xem Thêm : Nóng gan bàn chân là hiện tượng gì?

3. Những thành phần cơ bản của máy tính

Khối xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit): nhận và thực thi những lệnh. Bên trong CPU gồm những mạch điều khiển logic, mạch tính toán số học, …

Bộ nhớ (Reminiscence): lưu trữ những lệnh và dữ liệu. Nó bao gồm 2 loại: bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ thường được chia thành những ô nhớ nhỏ. Mỗi ô nhớ được gán một địa chỉ để CPU với thể định vị lúc cần đọc hay ghi dữ liệu.

Thiết bị ngoại vi (Enter/Output): sử dụng để nhập hay xuất dữ liệu. Bàn phím, chuột, scanner, … thuộc thiết bị nhập; màn hình, máy in, … thuộc thiết bị xuất. Những ổ đĩa thuộc bộ nhớ ngoài cũng với thể coi vừa là thiết bị xuất vừa là thiết bị nhập. Những thiết bị ngoại vi liên hệ với CPU qua những mạch giao tiếp I/O (I/O interface).

Bus hệ thống: tập hợp những đường dây để CPU với thể liên kết với những phòng ban khác.

4. Nguyên tắc hoạt động của máy tính

Tổng quan về cấu trúc máy tính - Đại học Không Giấy

CPU được nối với những thành phần khác bằng bus hệ thống tức thị sẽ với nhiều thiết bị cùng sử dụng chung một hệ thống dây dẫn để trao đổi dữ liệu. Do đó, để hệ thống ko bị xung đột, CPU phải xử lý sao cho trong một thời khắc, chỉ với một thiết bị hay ô nhớ đã chỉ định mới với thể chiếm dụng bus hệ thống. Do mục tiêu này, bus hệ thống bao gồm 3 loại:

– Bus dữ liệu (knowledge bus): truyền tải dữ liệu

– Bus địa chỉ (deal with bus): tìm ô nhớ hay thiết bị ngoại vi

– Bus điều khiển (management bus): tương trợ trao đổi thông tin trạng thái như phân biệt CPU phải truy xuất bộ nhớ hay ngoại vị, thao tác xử lý là đọc/ghi, … CPU phát tín hiệu địa chỉ của thiết bị lên bus địa chỉ. Tín hiệu này được đưa vào mạch giải mã địa chỉ tìm thiết bị. Bộ giải mã sẽ phát ra chỉ một tín hiệu tìm chip đúng sẽ cho phép mở bộ đệm của thiết bị cấp thiết, dữ liệu lúc này sẽ được trao đổi giữa CPU và thiết bị. Trong quá trình này, những tín hiệu điều khiển cũng được phát trên management bus để xác định mục tiêu của quá trình truy xuất.

Xem Thêm : Tổ Hợp Môn Thi Khối N Và Các Trường Tuyển Sinh Khối N