Kiến trúc Máy tính NV Tam, HT Cước. IOIT, VAST CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ 1.1.Sự ra đời và phát triển của máy tính Trước công nguyên đã xuất hiện các công cụ xử lý số để tính toán các vấn đề số học. Giữa thế kỷ 17 nhà bác học Pháp B.Pascal (1823-1662) đã có nhiều đóng góp trong cơ giới hóa tính toán số học. Ông đã làm ra một máy tính mới với nguyên lý mới “bánh xe răng cưa”. Các bánh xe của Pascal có 10 vị trí (từ 0-9) và xếp đặt kế tiếp nhau. Các máy này giúp cho việc tính tiền được nhanh chóng. Tiếp theo đó nhà bác học Đức Leibniz (1646-1716) đã chế ra máy tính cơ học có thể nhân và khai căn bậc 2. Thế kỷ 19: Nhà bác học Anh C.Babbage (1791-1871) đã nghĩ đến tự động hóa các máy tính cơ học, tự động thực hiện liên tiếp các phép tính. Máy của Babbage cần dùng băng đục lỗ để xác định phép tính thực hiện. Kiểu máy tính này được gọi là máy tính chương trình ngoài (ngược với máy tính hiện nay là máy tính chương trình trong) thực hiện luôn một loạt phép tính cố định trong một chương trình. Máy tính này đã có đủ CPU, bộ nhớ và thiết bị vào/ra. Trong thế chiến lần thứ 2, nhiều hãng và trương đại học ở Mỹ đã xây dựng các máy tính bằng rơle dựa trên nguyên lý Babbage. John Mauchly và học trò J. Presper Eckert ở trường Đại học Pennsylvania theo yêu cầu thiết kế máy tính để tính đường đạn. Mauchly gặp Atanasoff-1941 và sử dụng nguyên lý máy ABC (Atanasoff-Berry Computer, máy tính đưa ra 1930) để phát triển và đưa ra máy tính ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator, năm 1943 - 1946). Máy tính ENIAC được xây dựng từ các đèn điện tử. Máy nặng 30 tấn, trải rộng trên diện tích 170 m 2 , công suất tiêu thụ 200 kW, thực hiện được 5000 phép tính/giây. ENIAC được coi là máy tính điện tử đầu tiên. Nhà toán học Von Neumann là người tư vấn trong chế tạo ENIAC đã nghiên cứu máy tính ENIAC và đưa ra quan niệm mới. 1) Chương trình được ghi trước vào bộ nhớ: Máy tính có bộ nhớ để lưu trữ một chương trình trước khi thực hiện và ghi kết quả trung gian. Chương trình được thực hiện theo trình tự. 2) Ngắt rẽ nhánh: Máy tự động rẽ nhánh nhờ các quyết định logic 13 Kiến trúc Máy tính NV Tam, HT Cước. IOIT, VAST Phần lớn các máy tính ngày nay đều làm việc trên nguyên lý Von Neumann. Từ khi ra đời đến nay, máy tính đã trải qua 5 thế hệ. Các thế hệ của máy tính điện tử bao gồm: 1) Thế hệ 1 (1951-1958): Ðèn điện tử chân không 2) Thế hệ 2 (1959-1964): Bán dẫn, Assembller, Cobol (59) 3) Thế hệ 3 (1965-1970): Vi điện tử cỡ nhỏ và vừa (SSI, MSI) 4) Thế hệ 4 (1971 đến nay): Vi điện tử cỡ lớn và siêu lớn (LSI, VLSI, MSI, GSI) 5) Thế hệ 5 (1980-1990): Dự án xây dựng máy tính thế hệ 5 với tính năng xử lý song song trí tuệ nhân tạo và ngôn ngữ tự nhiên. Tuy nhiên dự án này không thành công như mục tiêu đã đề ra. 1.2.Phân loại các hệ thống máy tính 1.2.1. Phân loại các hệ thống máy tính theo hiệu năng (khả năng tính toán) Dựa trên khả năng tính toán của MTÐT, người ta chia làm 4 loại: Máy tính cá nhân (Personal Computer), Máy tính Mini (Minicomputer), Máy tính lớn (Mainframe) và Máy tính siêu lớn (Supercomputer). Các thông số đặc trưng để đánh giá hiệu năng của máy tính là: - Tốc độ (khả năng tính toán) - Độ dài của từ xử lý - Dung lượng bộ nhớ trong - Dung lượng bộ nhớ ngoài a. Máy tính cá nhân Máy tính cá nhân thường là máy tính một người sử dụng. Ví dụ: Máy vi tính Pentium IV với - Tốc độ được đặc trưng bằng tần số của đồng hồ 1,4GHz; 1,5GHz;...2,8GHz; 3,1GHz. - Độ dài từ xử lý 32 bit. - Dung lượng bộ nhớ trong: 64MB, 128MB, 256MB,... - Dung lượng đĩa cứng: 20 GB, 40 GB, 80GB... 23 Kiến trúc Máy tính NV Tam, HT Cước. IOIT, VAST b. Máy tính cỡ vừa (Mini) Một máy tính Mini thường có khả năng cho 20 – 100 người đồng thời sử dụng. Máy tính Mini có hiệu năng sử dụng thường gấp 10 lần máy tính cá nhân. Cấu hình của một máy tính mini có thể được thể hiện như trên hình 1.1. c. Máy tính lớn Máy tính lớn là máy tính đa người sử dụng. Thường một máy tính lớn có thể nối với hơn 100 thiết bị đầu cuối. Thông thường máy tính lớn có cụm xử lý: - Bộ tiền