NGUYỄN Ngọc Hoá - tailieuvnu.com

NGUYỄN Ngọc Hoá

Department of Information Systems,

University of Engineering & Technology,

Vietnam National University, Hanoi

Kiến trúc máy tính

7 September 2015 [email protected]

Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 2Computer Architecture – Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá 2

Giới thiệu môn học

Môn học:

Kiến trúc máy tính

Computer Architecture

Phân bố giờ học : 3 tín chỉ

30 giờ lý thuyết

12 giờ bài tập & ôn tập

3 giờ thảo luận trên lớp

Giảng viên: Nguyễn Ngọc Hoá

Phòng 311-E3

Điện thoại: 37547.813

Email: [email protected]

Lớp trưởng môn học

Bach Van Thuần, 0963.131.293 , [email protected]

Phan Thi Hà Trang, 096.991.7887, [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


Mục tiêu

Trang bị kiến thức cơ bản về kiến trúc và tổ chức máy tính,

sơ lược quá trình phát triển ngành công nghiệp máy tính,

Nắm bắt hoạt động và tổ chức của các bộ phận chính trong

máy tính (CPU, bộ nhớ, thiết bị vào/ra, hệ thống liên kết)

đặc biệt là bộ nhớ và CPU,

Hiểu rõ về ảnh hưởng của tập lệnh và kiểu đánh địa chỉ đến

hiệu năng của một máy tính computer, về quan hệ lẫn nhau

giữa tập lệnh, kiểu địa chỉ, pipeline và những phân cấp của

bộ nhớ (cache, chính, ảo),

Nắm bắt được một số kiến trúc hiện đại cải thiện được hiệu

năng máy tính (kiến trúc x86-64, kỹ thuật siêu luồng, đa

luồng đồng thời, đa lõi,...)


Chuẩn đầu ra của môn họcMục tiêu

Nội dungBậc 1 Bậc 2 Bậc 3

1. Kiến thức

(cho phép đạt được những yêu cầu 1.4 của ma trận chuẩn đầu ra

ngành HTTT và CNTT)

Nắm được kiến thức cơ bản về kiến trúc và tổ chức của máy tính, sơ lược

quá trình phát triển ngành công nghiệp máy tính. x

Hiểu được tổ chức và cơ chế hoạt động của các thành phần chính trong

máy tính, đặc biệt là bộ nhớ và CPU; x

Làm chủ được những điểm quan trọng trong quản lý bộ nhớ như các

phương pháp ánh xạ giữa hai loại bộ nhớ, kỹ thuật thay thế, chính sách

ghi, ...

x

Hiểu và vận dụng được những vấn đề nổi bật trong kiến trúc CPU như tập

lệnh, kiểu đánh địa chỉ, kỹ thuật pipeline, .. x

Phân tích và đánh giá được hiệu năng của máy tính nói chung, xác định

được ảnh hưởng khi một trong những yếu tố quan trọng trong kiến trúc

thay đổi đến hiệu năng của máy tính, biết cách xây dựng giải pháp nâng

cao hiệu năng tính toán tuỳ theo ngữ cảnhx

2. Kỹ năng

2.1 Kỹ năng cứng

2.1.2. Kỹ năng lập luận tư duy và giải quyết vấn đề

2.1.3. Kỹ năng nghiên cứu và khám phá kiến thức

2.1.4. Kỹ năng tư duy theo hệ thống

x

2.2 Kỹ năng mềm

2.2.1. Các kỹ năng cá nhânx


Chương trình học

1. Nhập môn T1

Khái niệm chung

Kiến trúc và tổ chức

Cấu trúc và chức năng

Lịch sử phát triển

Mô hình máy tính của Von Neuman

Phân loại kiến trúc

Hiệu năng và luật Moore

Một số kiến trúc máy tính hiện đại

Kiến trúc x86 và x86-64

Kiến trúc UltraSparc

Bài tập

2. Tổ chức cơ bản máy tính T2

Khái niệm điều khiển theo

chương trình

Nguyên lý Von Neuman

Thành phần chính của máy tính

CPU

Bộ nhớ,

Thiết bị vào/ra

Hệ thống liên kết

Chức năng của máy tính

Khái niệm chung

Chu trình lệnh

Sơ đồ trạng thái chu trình không

có ngắt và có ngắt

Bài tập


Chương trình học…

3. Hệ thống liên kết T3

Mô hình liên kết thành phần

trong máy tính

Khái niệm bus

Tổ chức và chức năng

Kiến trúc truyền thống

Kiến trúc hiệu năng cao

Các đặc điểm của bus

Kiểu bus

Độ rộng bus

Kiểu truyền dữ liệu

Timing

Kỹ thuật phân xử (arbitrage)

Hiệu năng

Ví dụ với PCI bus

4. Bộ nhớ và các hệ thống

lưu trữ T456

Khái niệm và chiến thuật

phân cấp bộ nhớ

Các đặc điểm của bộ nhớ

Bộ nhớ chính

Bộ nhớ cache

Bộ nhớ ngoài

Bài tập

Bài tập & Kiểm tra

giữa kỳ T7


Chương trình học…

5. Các thiết bị vào/ra T8

Các thiết bị bên ngoài

I/O Modules

Truy cập bộ nhớ trực tiếp

Kênh I/O và processors

Bài tập

6. Số học máy tính T9

Tổng quan về đơn vị số

học và logic - ALU

Biểu diễn thông tin số

Khái niệm thông tin số

Biểu diễn ký tự

Biểu diễn số nguyên

Biểu diễn số thực

Logic số

Mạch kết hợp

Bộ số học và logic

Mạch tuần tự

Bài tập


Chương trình học...

7. Kiến trúc bộ vi xử lý

T10-11

Khái niệm

Biểu diễn lệnh

Định dạng (format) lệnh

Phân loại lệnh

Các phương pháp đánh địa chỉ

Ví dụ với các kiến trúc thường

gặp

Intel – x86

AMD – x86-64

ARM

PowerPC

8. Cấu trúc và chức năng

CPU T12-13

Cấu trúc CPU

Chu trình lệnh

Pipeline

CISC & RISC

Superscalar

Bài tập


Chương trình học...

9. Xử lý song song và đa lõi T14

Một số mô hình tổ chức đa CPU

SISD

SIMD

MISD

MIMD

Đa luồng đồng thời - SMT và siêu luồng HyperThreading

SMP và Cluster

Mô hình tổ chức hệ thống máy tính đa lõi (multicores)

Core i7

ARM11 MPCore

10. Chữa bài tập và ôn tập chung T15


Đánh giá

Kiểm tra giữa môn: ME 40%

Kiểm tra hết môn: FE 60%

Điểm môn học = 40%ME + 60%FE


Tài liệu tham khảo

William Stallings, Computer Organization and

Architecture, 10th Edition, Prentice Hall, 2015

John L. Hennessy & David A. Patterson, Computer

Architecture, A quantitative approach, 5th Edition,

Morgan Kaufmann, 2011

BBC : KIẾN TRÚC MÁY TÍNH CLC (1516_I_INT2205_4) http://bbc.vnu.edu.vn/webapps/portal/frameset.jsp?tab_id=_2_1&url=%2fwebap

ps%2fblackboard%2fexecute%2flauncher%3ftype%3dCourse%26id%3d_2194_

1%26url%3d

NGUYỄN Ngọc Hoá - tailieuvnu.com

Documents

Transcript of NGUYỄN Ngọc Hoá - tailieuvnu.com