ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP KIẾN TRÚC MÁY TÍNH [26 CÂU ĐÁP ÁN]
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây [1.22 MB, 23 trang ]
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Câu 1: Các loại bộ nhớ trong của máy tính? Đặc trưng của từng loại? Ngày nay khi mua máy
tính người ta thường quan tâm đến bộ nhớ trong nào và có những tham số gì đáng quan tâm
nhất?
-
Bộ nhớ trong: nơi để lưu trữ chính trong máy tính
o Bộ nhớ cache [bộ nhớ đệm]
Bộ nhớ có tốc độ nhanh được đặt đệm giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng
tốc độ CPU truy cập bộ nhớ
Dung lượng nhỏ hơn bộ nhớ chính
Tốc độ nhanh hơn
Cache thường được chia thành một số mức
Cache có thể được tích hợp trên chip vi xử lý.
Cache có thể có hoặc không
o Bộ nhớ chính
Chứa các chương trình và dữ liệu đang được CPU sử dụng.
Tổ chức thành các ngăn nhớ được đánh địa chỉ.
Ngăn nhớ thường được tổ chức theo byte.
Nội dung của ngăn nhớ có thể thay đổi, song địa chỉ vật lý của ngăn nhớ luôn
cố định.
Gồm: 2 loại bộ nhớ chính là RAM[random access memory] & ROM[read only
memory]:
+Bộ nhớ RAM [Random access memory] hay bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: Tốc
độ truy cập nhanh, lưu trữ dữ liệu tạm thời, dữ liệu sẽ bị mất đi khi bị cắt nguồn điện;
+Bộ nhớ ROM [Read Only Memory] hay bộ nhớ chỉ đọc: Lưu trữ các chương
trình mà khi mất nguồn điện cung cấp sẽ không bị [xóa] mất.Thường dùng để lưu trữ
thông tin cố định đối với hệ thống. Ngày nay còn có công nghệ FlashROM tức bộ nhớ
ROM không những chỉ đọc mà còn có thể ghi lại được, nhờ có công nghệ này BIOS
được cải tiến thành FlashBIOS.
-> ROM dc chia thành: ROM không lập trình dc [mask ROM] & ROM lập trình dc
[PROM –EPROM-EEPROM].
-
Ngày nay khi mua máy tính người ta thường quan tâm đến bộ nhớ: RAM, cache
Ví dụ thông số cơ bản của 1 máy tính: Bộ vi xử lý [CPU]: Core i5-3317U [1,7 GHz, 3MB smart
cache]. Cho ta biết Ram, Tốc độ xung nhịp, CPU,cache
Câu 2: Trình bày hiệu quả lệnh sử dụng đường ống[pipeline] trong kiến trúc Risc với đường
ống 2 gian đoạn, 3 giai đoạn 4 giai đoạn so với thực thi tuần tự
-
Kỹ thuật sử dụng đường ống pipeline là một kỹ thuật làm cho các giai đoạn khác nhau của
-
nhiều lệnh được thi hành cùng một lúc.
Giả sử, mỗi lệnh được thực hiện trong 5 giai đoạn và mỗi giai đoạn được thực hiện trong 1
chu kỳ xung nhịp. Các giai đoạn thực hiện một lệnh là: lấy lệnh [IF: Instruction Fetch], giải
mã [ID: Instruction Decode], thi hành [EX: Execute], thâm nhập bộ nhớ [MEM: Memory
Access], lưu trữ kết quả [RS: Result Storing].
So sánh với kiểu xử lý tuần tự thông thường, 5 lệnh được thực hiện trong 25 chu kỳ xung nhịp, thì
xử lý lệnh theo kỹ thuật ống dẫn thực hiện 5 lậnh chỉ trong 9 chu kỳ xung nhịp.
Như vậy kỹ thuật ống dẫn làm tăng tốc độ thực hiện các lệnh. Tuy nhiên kỹ thuật ống dẫn có một số
ràng buộc:
-
Cần phải có một mạch điện để thi hành mỗi giai đoạn của lệnh vì tất cả các giai đoạn của
lệnh được thi hành cùng lúc. Trong một bộ xử lý không dùng kỹ thuật ống dẫn, ta có thể
dùng bộ làm toán ALU để cập nhật thanh ghi PC, cập nhật địa chỉ của toán hạng bộ nhớ, địa
chỉ ô nhớ mà chương trình cần nhảy tới, làm các phép tính trên các toán hạng vì các phép
tính này có thể xảy ra ở nhiều giai đoạn khác nhau.
-
Phải có nhiều thanh ghi khác nhau dùng cho các tác vụ đọc và viết. Trên hình III.4, tại một
chu kỳ xung nhịp, ta thấy cùng một lúc có 2 tác vụ đọc [ID, MEM] và 1 tác vụ viết [RS].
Câu 3: Trình bày quá trình đọc / ghi bộ nhớ trong máy tính
-
Bộ nhớ của máy tính được tổ hợp từ các vi mạch nhớ và có dung lượng được tính bằng đơn
-
vị Byte, trong khi đó dung lượng của vi mạch nhớ được tính bằng đơn vị bit.
Bộ nhớ của máy tính được kết nối với CPU thông qua hệ thống BUS gồm các tín hiệu sau:
-
Số lượng các tín hiệu địa chỉ có trên bộ nhớ của máy tính biểu diễn dung lượng bộ nhớ máy
tính [Nếu bộ nhớ máy tính có k bits địa chỉ thì dung lượng bộ nhớ sẽ là 2k ô nhớ] mỗi ô nhớ
trong bộ nhớ máy tính có chiều dài là 1, 2, 4, 8 hoặc 16 Byte số liệu. Khi đó dung lượng bộ
-
nhớ máy tính sẽ là 2k * 1 [2,4,8,16] Byte.
Số lượng các tín hiệu địa chỉ có trên vi mạch nhớ biểu diễn dung lượng của vi mạch nhớ
[Nếu vi mạch nhớ n bits địa chỉ thì dung lượng của vi mạch nhớ sẽ là 2n ô nhớ] mỗi ô nhớ của
vi mạch nhớ có chiều dài là 1, 2, 4, 8 bits số tín hiệu ghi/đọc Cho phép mở thiết bị Các tín
hiệu số liệu Bộ nhớ/ Vi mạch nhớ Các tín hiệu địa chỉ liệu. Khi đó người ta nói dung lượng
-
của vi mạch nhớ sẽ được xác định là 2n * 1[2,4,8] bit.
Tổ hợp nhiều vi mạch nhớ sẽ tạo nên bộ nhớ máy tính, tùy theo số chân số liệu của vi mạch
nhớ, người ta sẽ phải lắp song song các vi mạch nhớ với nhau để đảm bảo mỗi lần CPU truy
-
cập bộ nhớ thì 1, 2, 4, 8 hay 16 Byte số liệu sẽ được ghi hoặc đọc.
Khi thực hiện truy cập bộ nhớ, tại 1 thời điểm CPU chỉ có thể đọc hay ghi 1 ô nhớ để xác
định được ô nhớ sẽ thực hiện trao đổi số liệu với CPU người ta phải thực hiện giải mã bộ
nhớ. Trước tiên là mạch giải mã bộ nhớ để xác định xem vi mạch nhớ nào chưa ô nhớ sẽ trao
đổi số liệu với CPU và sau đó là giải mã trong nội bộ vi mạch nhớ để xác định được ô nhớ sẽ
trao đổi số liệu với CPU.
Câu 4: Trình bày các khối trong bộ Vi xử lý của máy tính [CPU]? Chức năng, nhiệm vụ
của từng khối?
CPU đơn giản cần bao gồm 3 thành phần quan trọng nhất: Tập các thanh ghi, bộ xử lý số học và
logic [ALU] và bộ điều khiển [CU]
-
Tập các thanh ghi của các loại máy tính là khác nhau và thường được chia thành hai loại:
các thanh ghi được dùng với mục đích chung và các thanh ghi với mục đích đặc biệt.
các thanh ghi mục đích chung được sử dụng trong nhiều trường hợp như có thể dùng làm nơi
lưu trữ dữ liệu, dùng để lưu các toán hạng của một chỉ lệnh. Trong khi các thanh ghi với
mục đích đặc biệt chỉ có một số chức năng bên trong CPU, như bộ đến chương trình là
-
thanh ghi chỉ dùng với mục đích đặc biệt là chỉ dùng để lưu địa chỉ của chỉ lệnh tiếp theo.
Bộ logic số học ALU cung cấp một mạch số cần thiết để thục hiện các phép toán số học [như
-
công, trừ, nhân, chia] logic [như NOT, AND,OR] và các phép toán dịch trong bộ chỉ lệnh.
Bộ Điều khiển [CU] chị trách nhiệm điểu khiển mọi hoạt động của CPU như tìm nạp chỉ lệnh
từ bộ nhớ chính, giải mã nó, xác định xem nó thuộc loại nào và cuối cùng là ra chỉ lệnh cho
các bộ phận bên trong CPU thực hiện.
Câu 5: Hãy trình bày sơ đồ khối, chức năng của các khối trong Kiến trúc máy tính Von
Neumann?
1. Sơ đồ khối:
2. Chức năng của các khối
• Main memory[bộ nhớ chính]: lưu trữ dữ liệu và các lệnh
• Arithmetic logic unit[ ALU]: tính toán dữ liệu nhị phân.
• Control unit [CU]: dịch các lệnh trong bộ nhớ và thực thi chúng.
• I/O : các thiết bị vào ra hoạt động dưới sự điều khiển của khối CU.
Câu 6: Hãy cho biết có mấy cách để phân loại máy tinh, nêu các kiểu máy tính theo các cách
đó?
Có 3 cách phân loại máy tính:
1. Phân loại theo khả năng
- Máy tính lớn[ mainframe computer].
- Máy tính con[ mini computer].
- Máy vi tính[ microcomputer]: trạm làm việc[ workstation], máy tính cá nhân PC[personal
computer].
2. Phân loại theo nguyên lí:
• Máy tính cơ khí.
• Máy tính tương tự.
• Máy tính số.
3. Phân loại theo kiến trúc:
• SISD[ Single Instruction Stream-Single Data Stream].
• SIMD[Single Instruction Stream-Multiple Data Stream].
• MIMD[ Multiple Instruction Stream-Multiple Data Stream].
• MISD[Multiple Instruction Stream-Single Data Stream].
Câu 7: Nguyên tắc chuyển đổi số thập phân sang nhị phân, bát phân, thập lục phân và ngược
lại, cho ví dụ
Thập phân -> Nhị phân
Lấy số cần đổi chia cho 2. Lấy kết quả chia tiếp cho 2 đến khi kết quả = 0. Lấy dư là 0 và 1. Lấy các
con số dư ghi lại từ dưới lên trên ta được dãy số 0 và 1.
Nhị phân -> Thập phân
Nhân lần lượt các phần tử của dãy nhị phân bắt đầu từ phần tử cuối [Chiều phải sang trái] với 2 0 cho
đến 2n-1 [n là số phẩn tử dãy số]. Sau đó cộng các giá trị tìm được từ phép nhân ta được kết quả là
một số dạng thập phân
Thập phân -> Bát phân
Thập phân ra hệ Bát phân bằng cách chia con số Thập phân cần đổi với 8 rồi lấy kết quả chia với 8
liên tục cho đến khi kết quả bằng 0, sau đó ghi lại các số dư từ dưới lên để có được dãy Bát phân.
Bát phân -> Thập phân
Bát phân ra thập phân chúng ta nhân từ giá trị của dãy Bát phân với 8 0 đến 8n-1 theo chiều phải sang
trái
Thập phân -> Thập lục phân
Lấy số cần đổi chia cho 16, kết quả lại đem chia cho 16 đến khi kết quả bằng 0. Giá trị lấy dư không
quá 15. Các số từ 10 đến 15 biểu diễn các chữ cái tương ứng: A đến F.
Thập lục phân -> Thập phân
Làm tương tự với việc chuyển Nhị phân sang thập phân nhưng phải đổi các giá trị biểu diễn từ A
đến F thành các số tương ứng từ 10 đến 15. Sau đó nhân các số này bắt đầu từ số cuối cùng với 16 0
với 16n-1 theo chiều phải sang trái. Sau khi nhân được kết quả là một số dạng thập phân
Câu 8: Trình bày cấu trúc bộ nhớ Cache và nguyên tắc đọc Cache?
1. Cấu trúc bộ nhớ cache:
•
Bộ nhớ cache bao gồm C khe của mỗi K từ nhớ và, số của các khe, hoặc các hàng, nó coi
như ít hơn số khối nhớ của bộ nhớ chính[C