Cấu trúc máy tính

C?U
TR�C
M�Y
TÍNH
L?P TRÌNH H?P NG?
Tài liệu tham khảo
Computer Virus Handbook
Virus Writing guide Billy Belceb
The macro virus writing guide
The little black book of computer viruses
Một số mẫu chương trình virus (virus file, virus macro)
Giáo viên : Ngô Phước Nguyên
Email : [email protected]
Mobile: 091-8-380-926
Đề cương môn học
Chương 1 : Tổ chức tổng quát của hệ thống MT
Chương 2 : Tổ chức CPU
Chương 3 : Mức logic số
Chương 4 : Tổ chức bộ nhớ
Chương 5 : Xuất nhập
Chương 6 : Lập trình Assembly – Tập lệnh
Chương 7 : Cấu trúc điều khiển & Vòng lặp
Chương 8 : Macro & Procedure – nhúng CT Assembly vào ngôn ngữ cấp cao như C…
Chương 9 : Lập trình xử lý màn hình-bàn phím-mouse.
Chương 10 : Lập trình xử lý File
Chương 11 : Các khái niệm cơ bản về Virus tin học – phân tích các kỹ thuật lây lan chung của VR tin học và lây lan trên mạng.
Chương 1 :CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA MỘT
HỆ THỐNG MÁY TÍNH
Nắm được tổng quan về cấu trúc máy tính.
Hiểu về Máy Turing & Nguyên lý Von Neumann
Biết sơ đồ khối chi tiết của máy tính
Naém nguyên lý hoạt động máy tính
Biết các component của máy tính : Processors,Memory,Input/Output devices,Bus
Mục tiêu :
Chương 1
Tổng quan về cấu trúc máy tính.
Mô hình máy Turing
Nguyên lý Von Neumann.
Sơ đồ tổng quát của một máy tính.
Nguyên lý hoạt động của máy tính
Câu hỏi ôn tập

2+3/4*3-5=?
…………….
……………..
……………….
Memory : chứa các chỉ thị & dữ liệu
Input device : thiết bị nhập

Bộ xử lý
Máy tính & Sự tính toán
The system bus (shown in yellow) connects the various components of a computer.
The CPU is the heart of the computer, most of computations occur inside the CPU.
RAM is a place to where the programs are loaded in order to be executed.

Tổng quan về cấu trúc máy tính
Máy tính hiện đại ngày nay được thiết kế dựa trên mô hình Turing Church và mô hình Von Neumann.
khối xử lý
đầu đọc ghi
chứa tập hữu hạn các trạng thái
Băng dữ liệu vô hạn, dữ liệu kết thúc là b
Mô hình Turing :
Mô hình này rất đơn giản nhưng nó có tất cả các đặc trưng của 1 hệ thống máy tính sau này. Nguyên lý cấu tạo máy Turing :
Nguyên lý xây dựng MT
MT di?n t? l�m vi?c theo hai nguy�n l� co b?n : nguy�n l� s? v� nguy�n l� tuong t?.
Nguy�n l� s? s? d?ng c�c tr?ng th�i r?I r?c c?a 1 d?I lu?ng v?t l� d? bi?u di?n s? li?u ? nguy�n l� d?m.
Nguy�n l� tuong t? s? d?ng 1 d?I lu?ng v?t l� bi?n d?I li�n t?c d? bi?u di?n s? li?u ? nguy�n l� do
Mạch điện trong MT
Trong MT cĩ nh?ng lo?I m?ch di?n n�o ?
M?ch t? h?p : l� m?ch di?n cĩ tr?ng th�i ng� ra ph? thu?c t?c th?I v�o t? h?p c?a tr?ng th�i ng� v�o.
Ex : M?ch gi?I m� d?a ch?
M?ch tu?n t? : l� m?ch di?n th?c hi?n 1 m?c dích m� tr?ng th�i ng� ra ph? thu?c v�o t? h?p c?a tr?ng th�i ng� v�o v� tr?ng th�i c?a qu� kh? ng� v�o.
Ex : m?ch c?ng, tr?, nh�n , chia
Nguyên lý Turing
Máy làm việc theo từng bước rời rạc. Một lệnh của máy như sau : qiSiSjXqj.
Nghĩa là : đầu đọc ghi đang ở ô Si thì sẽ ghi đè Sj vào ô hiện tại và dịch chuyển hoặc đứng yên theo chỉ thị là X và trạng thái hiện hành của máy là qj
khối xử lý
đầu đọc ghi
chứa tập hữu hạn các trạng thái
Băng dữ liệu vô hạn, dữ liệu kết thúc là b
Nguyên lý hoat động máy Turing
Quá trình sẽ dừng lại khi trạng thái trong của máy là trạng thái kết thúc qf.
Dữ liệu của bài toán là 1 chuổi các ký hiệu thuộc tập các ký hiệu của máy không kể ký hiệu rỗng b, được cất vô băng.
Trạng thái trong ban đầu của máy là q0 .
Đầu đọc/ghi ở ô chứa ký hiệu đầu tiên của chuổi ký hiệu nhập. Trong quá trình hoạt động, sự thay đổi dữ liệu trên băng, sự dịch chuyển đầu đọc ghi và sự biến đổi trạng thái trong của máy sẽ diễn ra tuân theo các lệnh thuộc tập lệnh của máy tùy theo trạng thái hiện tại và ký hiệu ở ô hiện tại.
Thí dụ máy Turing
Xét thí dụ máy Turing thực hiện phép toán NOT trên chuổi các bit 0/1.Chuổi dữ liệu nhập ban ñaàu là 10
tập các ký hiệu của máy {0,1}
tập các trạng thái trong {q0, q1}
tập lệnh gồm 3 lệnh : q001Rq0 , q010Rq0 , q0bbNq1
…
Nguyên lý VonNeumann
Máy Von Neumann là mô hình của các máy tính hiện đại.
Nguyên lý của nó như sau :
Về mặt logic (chức năng) , máy gồm 3 khối cơ bản : đơn vị xử lý, bộ nhớ và hệ thống xuất nhập.
Bộ nhớ
Đơn vị xử lý
Hệ xuất nhập
data
chương trình
Trao đổi thông tin
Điều khiển
Nguyên lý Von Neumann (cont)
Chương trình điều khiển xử lý dữ liệu cũng được xem là data và được lưu trữ trong bộ nhớ gọi là chương trình lưu trữ.
Bộ nhớ chia làm nhiều ô, mỗi ô có 1 địa chỉ (đánh số thứ tự) để có thể chọn lựa ô nhớ trong quá trình đọc ghi dữ liệu. (nguyên lý định địa chỉ)
Nguyên lý Von Neumann (cont)
Các lệnh được thực hiện tuần tự nhờ 1 bộ đếm chương trình (thanh ghi lệnh) nằm bên trong đơn vị xử lý.
Chuong trình MT cĩ th? bi?u di?n du?I d?ng s? v� d?t v�o trong b? nh? c?a MT b�n c?nh d? li?u.
Typical Von Neumann Machine




Typical Von Neumann Machine
ALU
Nguyên lý hoạt động MT
CPU
D?c l?nh
Ph�n tích l?nh
Th?c thi l?nh
Bộ nhớ chính
Lưu trữ thông tin
Nơi chứa chương trình
để CPU đọc và thực thi
Khối xuất nhập
Giao tiếp với môi trường bên ngoài
xuất nhập dữ liệu, bộ nhớ phụ
Tổ chức Máy tính 1 CPU & 2 I/O device

Printer
Disk
CPU
Main Memory
Control Unit
ALU
……….
……….
Registers
Bus
I/O Devices
Bus
Bus
Sơ đồ khối chi tiết
Control Unit
đọc, phân tích, ra lệnh cho các đơn vị chức năng thực hiện
ALU
Phép toán: số học, luận lý, so sánh, dịch, quay,xử lý bit.

Main Memory

Có 2 tác vụ : đọc /Ghi
2 loại dữ liệu:
1) Data : số liệu đầu vào,
kết quả,dữ liệu trung gian
2) Chương trình


Đơn vị giao tiếp – IO Card
IO Devices
Registers
M?I ph�p tốn cho 2 k?t qu?
Tổng kết chương
Máy tính được thiết kế trên ý tưởng của Máy Turing và nguyên lý Von Neumann.
Về mặt chức năng máy tính gồm 3 phần : đơn vị xử lý, bộ nhớ chính và các thiết bị xuất nhập.
Câu hỏi
Câu 1: Trình bày nguyên lý Von Neumann.
Câu 2: Cho biết sự khác nhau giữa mô hình Turing và mô hình VonNeumann.
Câu 3: Trình bày nguyên lý hoạt động của Máy Turing.
Câu 4: Truớc khi có nguyên lý Von Neumann, chương trình để máy tính thực hiện được để ở đâu?
Câu 5 : Cho biết kết quả của 2+3 ?