Bài giảng Kiến trúc máy tính - Lê Thế Vinh

ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 1 5 August 2010 1 Kiến trúc máy tính Computer Organization And Architecture TS. Lê Thế Vinh Bài giảng TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN TỬ 5 August 2010 2 Nội dung 1. Giới thiệu 2. Bộ vi xử lý 3. Ghép nối máy tính với các T.Bị Tài liệu tham khảo: [1]. Nguyễn Đình Việt, Kiến trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2000 [2]. Võ Văn Chín, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Cần thơ, 1997 [3]. Trần Thị Kim Huệ, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Sư phạm Hà Nội, 2008 [4]. Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2003 [5]. M. Morris Mano (Atmiya Infotech), Computer Organization & Architecture, E-book [6]. MIT, Computer System Architecture, 2005, OpenCourseWare 5 August 2010 3 1. Giới thiệu + Kiến trúc máy tính nói về thiết kế, các khái niệm, cấu trúc hoạt động căn bản của một hệ thống máy tính (wiki) + "Computer Systems and Architecture" is a study of the evolution of computer architecture and the factors influencing the design of hardware and software elements of computer systems. Topics may include: instruction set design; processor micro-architecture and pipelining; cache and virtual memory organizations; protection and sharing; I/O and interrupts; in-order and out-of-order superscalar architectures; VLIW machines; vector supercomputers; multithreaded architectures; symmetric multiprocessors; and parallel computers. (MIT) 1.1. Kiến trúc máy tính 5 August 2010 4 1. Giới thiệu 1.1. Máy tính Personal Computer -PC 5 August 2010 5 1. Giới thiệu 1.1. Máy tính Vector supercomputers 5 August 2010 6 1. Giới thiệu 1.1. Máy tính Symmetric multiprocessors ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 2 5 August 2010 7 1. Giới thiệu 1.1. Máy tính Parallel computers 5 August 2010 8 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính Computer Computer CPU Main memory I/O unit System interconnection CPU Registers ALU CU Internal CPU Interconnection CU Sequencing logic CU register & decoders Control memory Sơ đồ khối 5 August 2010 9 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng 5 August 2010 10 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức transistor và dây nối + Là mức thấp nhất của kiến trúc chức năng của máy tính. + Các ống bán dẫn là thành phần tích cực chính cùng với mạch nối dây tạo nên các mạch logic số ở mức trên 5 August 2010 11 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức mạch logic số + Các mạch logic số thực hiện các hàm logic cơ bản của đại số Boolean + Là các mạch cổng: AND,OR, XOR, NOT… + Mạch chốt, mạch mã (Coder), mạch giải mã (Decoder). + Mạch phần tử nhớ (Flip_Flop) 5 August 2010 12 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức mạch logic số: Ví dụ Collector Base EmitterSwitch Base High (+5v hay 1): Tạo kết nối Base Low (0v hay 0): Ngắt kết nối 50 tỉ transistor trên một chip 1cm2 ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 3 5 August 2010 13 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức mạch logic số: Ví dụ Input High (+5v or 1) Output Low (0v or 0) Input Low (0v or 0) Output High (+5v or 1) Output ngược lại với Input +5 v Input Ground Output Cổng NOT A _ A 5 August 2010 14 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức mạch logic số: Ví dụ Mạch tổ hợp 1. Để thiết kế các IC: Ta dùng các thành phần logic gọi là cổng (gate) 2. Cổng được chế tạo từ một hoặc nhiều transistor tùy theo công nghệ chế tạo 3. Ta có các cổng AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, Mạch giải mã, mạch mã hóa, mạch ưu tiên, mạch dồn, mạch phân, mạch cộng toàn phần, mạch lật SR 5 August 2010 15 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức kiến trúc vi mô + Bao gồm các khối chức năng như đơn vị số học logic + Ví dụ: ALU, thanh ghi (khối thanh ghi), tệp thanh ghi (Register file). + Các bộ nhớ: Cache (Bộ nhớ đệm), Main (ROM, RAM). + Các đường dẫn thông tin (Bus bên trong) + Đơn vị điều khiển CU 5 August 2010 16 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức kiến trúc tập lệnh + Xác định giao tiếp phần mềm_phần cứng mà người lập trình nhìn nhận được ở mức ngôn ngữ máy + ISA bao gồm: © Tập lệnh máy (Instructions Set) © Kiểu lấy địa chỉ (Addressing Models) © Khuôn dạng dữ liệu (Format) © Các nguyên tắc vận hành (Operation prescripts) 5 August 2010 17 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Mức kiến trúc tập lệnh: Ví dụ CHẲNG HẠN TẬP LỆNH GỒM: 1 - Gán trị 2 - Lệnh có điều kiện 3 - Vòng lặp 4 - Thâm nhập bộ nhớ ngăn xếp 5 - Các thủ tục VD: Bật đèn LED ORG 2000h MOV SP,#50h MOV PSW,#0 ; Bank 0 CLR P1.3 ; Led on END 5 August 2010 18 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Hệ điều hành + Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) + BIOS: Hệ thống vào ra cơ bản + Các lệnh ảo, máy tính ảo mô phỏng quá trình xử lý + Quản lý các các quá trình (Process) + Tập lệnh ảo để kết nối mạng hay xử lý song song ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 4 5 August 2010 19 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Hợp ngữ + Là ngôn ngữ máy phụ thuộc vào phần cứng + Dạng ký tự tượng trưng của ngôn ngữ máy dùng với một số vi lệnh (Micro Instruction) và các thủ tục (Procedure) + Các chương trình viết ở dạng hợp ngữ có thể can thiệp vào phần cứng của máy tính 5 August 2010 20 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Hợp ngữ: Ví dụ Ngôn ngữ lập trình Ví dụ: ORG 2000H MOV SP,#50H MOV PSW,#00H CLR P1,00H ; LED on ; SETB P1,0FH ;LED off END 5 August 2010 21 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Ngôn ngữ hướng đối tượng, hướng bài toán ứng dụng + Là các ngôn ngữ bậc cao C, C++,Pascal... + Các ngôn ngữ mô tả: HTML, XML… + Các ngôn ngữ thủ tục (scripts): Java scripts, Visual Basic, C#... 5 August 2010 22 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính 7 lớp chức năng  Ngôn ngữ hướng đối tượng: Ví dụ 1. §èi t-îng (Object) 2. Sù kiÖn (Event) 3. Thuéc tÝnh (Properties) 4. Ph-¬ng thøc (Method) 5. Líp (Class) 5 August 2010 23 1. Giới thiệu Trao đổi 5 August 2010 24 1. Giới thiệu 1.1. Kiến trúc máy tính Mô hình kiến trúc máy tính  Các máy tính điện tử số thường có 2 loại kiến trúc  Von Neumann  Harvard ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 5 5 August 2010 25 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Sự phát triển của máy tính chia ra 4 thế hệ: Sự tiến bộ của các công nghệ chế tạo các linh kiện cơ bản của máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các ngoại vi,…- đặc trưng bằng một sự thay đổi cơ bản về công nghệ • Thế hệ 1: (1946-1955) Máy tính dùng đèn chân không (Vacumm Tube) • Thế hệ 2: (1955-1965) Máy tính dùng Transitor • Thế hệ 3: (1966 – 1980) Máy tính dùng mạch tích hợp IC (Intergrated Circuit) • Thế hệ 4: (1980 - nay) Máy tính dùng mạch tích hợp cực lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated ) 5 August 2010 26 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Máy tính ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) Tg xây dựng: 1943-1946, được sử dụng đến 1955 (thầy trò Eckert và Mauchly, ĐH Pennsylvania, USA) Đặc điểm chính: - Nặng 30 tấn, V~160m3 (20x2x2m) và P= 140kW. - 5000 nghìn phép cộng/s. - Sử dụng hệ thập phân. - Lập trình bằng công tắc. - Sử dụng 18000 bóng đèn điện tử (vacuum tubes) => Sau đó: GS toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies) 5 August 2010 27 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Máy tính Von Neumann • Máy tính IAS • Máy có mô hình cơ bản là máy tính này nay • Thế kế 1947 hoàn thành 1952 5 August 2010 28 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Máy tính Harvard Tách bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình=> CPU có thể vừa đọc một lệnh, vừa truy cập dữ liệu từ bộ nhớ cùng lúc. Bus riêng để truy cập vào bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Các bus điều hành độc lập Chạy nhanh hơn, bởi vì nó có thể thực hiện ngay lệnh tiếp theo khi vừa kết thúc lệnh trước đó. 5 August 2010 29 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính So sánh: Mô hình kiến trúc Harvard và Von Neumann? 5 August 2010 30 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Máy tính thế hệ 4 (1980- nay): • Các sản phẩm của công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated) • Bộ vi xử lý được chế tạo trên một con chip • Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset) • Bộ nhớ bán dẫn độc lập( ROM, RAM) thiết kế thành Module • Các bộ vi điều khiển chuyên dụng. • Bộ vi xử lý đầu tiên của Intel 4004 năm1971 • Bộ xử lý được coi hoàn thiện nhất là 8088/8086 năm 1978,1979 đây được coi là ngày sinh nhật của các máy tính sau này ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 6 5 August 2010 31 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính 5 August 2010 32 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính 5 August 2010 33 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Intel 8088 (1979) This is the chip used in the first PC. It was 16-bit, but it talked to the cards via a 8-bit connection. It ran at a whopping 4 MHz and could address only 1 MB of RAM. 5 August 2010 34 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Intel 80286 (1980) A 16-bit processor capable of addressing up to 16 MB of RAM. 5 August 2010 35 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính 386 (1988) It could only access 16 megabytes of memory. The 386 processor was manufactured in many different versions and ran at speeds from 16 Mhz through to 40 Mhz. 5 August 2010 36 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Intel 486 (1991) The 486 initially ran at clock speeds of 25 MHz (SX only) and 33 MHz. As it was developed the 486 was enhanced with a clock doubled processor core (486 DX-2) allowing it to run at speeds of 50, 66 and 75 MHz, and then tripled (DX-4) which ran up to 100 MHz. ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 7 5 August 2010 37 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Intel Pentium This was the first Intel processor not to use the x86 naming system. Tên thương mại là, không hàm ý nghĩa gì khác ngoài pent tiếng Hy lạp là số 5 5 August 2010 38 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính Một số đặc điểm của VXL Intel 5 August 2010 39 1. Giới thiệu 1.2. Các thế hệ máy tính 5 August 2010 40 1. Giới thiệu 1.3. Phân loại máy tính Phân loại theo phương pháp truyền thống • Máy vi tính ( Microcomputer) • Máy tính nhỏ (Minicomputer) • Máy tính lớn (Mainframe Computer) • Siêu máy tính (Super Computer) •Phân loại theo phương pháp hiện đại • Máy tính để bàn (Desktop Computer) • Máy chủ (Servers) • Máy tính nhúng (Embedded Computer) 5 August 2010 41 1. Giới thiệu 1.3. Phân loại máy tính Máy để bàn: • là loại máy thông dụng nhất hiện nay. • bao gồm máy tính cá nhân (PC: Persional Computer) và trạm (Workstation Computer). • giá mua 100$ đến 10.000$ Máy chủ • là máy phục vụ(server) • dùng trong mạng theo mô hình Clent/Server • có tốc độ, hiệu năng, bộ nhớ và độ tin cậy cao • giá vài chục nghìn đến vài chục triệu đô 5 August 2010 42 1. Giới thiệu 1.3. Phân loại máy tính Máy tính nhúng • được đặt trong nhiều thiết bị khác nhau để điều khiển thiết bị làm việc • được thiết kế chuyên dụng • ví dụ: điện thoại di động, bộ điều khiển các thiết gia đinh, Router định tuyến,… ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 8 5 August 2010 43 Nội dung 1. Giới thiệu 2. Bộ vi xử lý 3. Ghép nối máy tính với các T.Bị Tài liệu tham khảo: [1]. Nguyễn Đình Việt, Kiến trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2000 [2]. Võ Văn Chín, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Cần thơ, 1997 [3]. Trần Thị Kim Huệ, BG Kiến trúc máy tính, ĐH Sư phạm Hà Nội, 2008 [4]. Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy tính, NXB Giáo dục, 2003 [5]. M. Morris Mano (Atmiya Infotech), Computer Organization & Architecture, E-book [6]. MIT, Computer System Architecture, 2005, OpenCourseWare 5 August 2010 44 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa Một số khái niệm - Thông tin: được hiểu là nội dung chứa đựng bên trong một sự kiện - Tín hiệu: mô tả các biểu hiện vật lý của tin tức t/h tương tự: liên tục cả về biên độ và thời gian t/h số: gián đoạn cả về biên độ và thời gian 5 August 2010 45 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa a) Hệ đếm  Hệ thập phân, cơ số 10 (Decimal System): Con người sử dụng  Hệ nhị phân, cơ số 2 (Binary System): Máy tính sử dụng  Hệ mười sáu, cơ số 16 (Hexadecimal System): Dùng để viết gọn số nhị phân 5 August 2010 46 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa a) Hệ đếm Hệ 2, hệ 10, hệ 16 v.v. Ví dụ: (1011)2 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20 = 8 + 2 + 1 =11 (4F)16 = 4FH = 4x161 + 15x160 = 64 + 15 = 79 5 August 2010 47 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa a) Hệ đếm Để đổi một số X hệ 10 sang hệ cơ số a (Y), ta chia liên tiếp X cho a, ghi lại số dư b0, b1, ..., bn, khi đó Y=bn ... bi... b1b0 5 August 2010 48 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa b) Mã hóa (do con người định nghĩa, quy định) Ví dụ: Mã ASCII, mã BCD, mã nhị phân v.v Mã ASCII dùng 8 bit (binary digit) để mã hoá 256 ký tự số 5 có mã ASCII là 35H = 0011 0101 Mã BCD dùng 4 bit để mã hoá 1 chữ số thập phân số 73 có mã BCD là 0111 0011 Mã nhị phân dùng n bit để mã hoá 2n phần tử tin tức ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 9 5 August 2010 49 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa 5 August 2010 50 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa 5 August 2010 51 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa  16 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F  Dùng để viết gọn cho số nhị phân: cứ một nhóm 4 bit sẽ được thay thế bằng 1 chữ số Hexa 5 August 2010 52 1. Giới thiệu 1.4. Thông tin và sự mã hóa Mã hoá và lưu trữ dữ liệu trong máy tính Nguyên tắc chung về mã hoá dữ liệu Mọi dữ liệu đưa vào máy tính đều được mã hoá thành số nhị phân Độ dài từ dữ liệu (word) Độ dài từ dữ liệu là số bit được sử dụng để mã hoá loại dữ liệu tương ứng Thường là bội của 8 bit VD: 8, 16, 32, 64 bit 8 bits = 1 Byte (1 keyboard character) 1,024 bytes = 1 Kilobyte (1K) = 210 characters 1,024 K = 1 Megabyte (MB) = 220 characters 1,024 MB = 1 Gigabyte (GB) = 230 characters 5 August 2010 53 Byte, bit MSB, LSB và trạng thái 0, trạng thái 1 8 Bits = 1 Byte On Off ON bits are said to be in a 1 state OFF bits are said to be in a 0 state MSB LSB 5 August 2010 54 Biểu diễn số nguyên  Với một Byte/Word + 1 bit MSB (Most Significant Bit): là bit cuối cùng bên trái (bit 7 đối với Byte, và 15 với Word). + 1 bit LSB (Least Significant Bit): ngược lại, nằm cuối cùng bên phải  Biểu diễn một số nguyên dùng hết 1 word (16 bits) mà không cần sử dụng bit xác định dấu. + Số nguyên lớn nhất ta có là 1111 1111 1111 1111 = 65535. LSB mang giá trị 0 cho số chẵn và 1 cho số lẻ + Đối với số nguyên có dấu, sử dụng msb làm bit xác định dấu (0: Dương). Giá trị này lưu trên máy tính dạng số bù 2 (với số âm). ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 10 5 August 2010 55 Số bù 1 và bù 2 * Số bù 1: Là kết quả phép đảo bits. 0000 0000 0000 0101 Bù 1: 1111 1111 1111 1010  Số bù 2: Kết quả phép cộng số bù 1 và 1 Bù 1: 1111 1111 1111 1010 + 1 Bù 2: 1111 1111 1111 1011 5 August 2010 56 Vì sao bù 2 là biểu diễn số âm?  Lấy con số gốc + bù 2 = 0  msb sẽ bị mất do word chỉ có khả năng lưu giá trị 16 bits.  Nếu ta lấy bù 2 thêm lần nữa sẽ cho ra giá trị gốc.  Biểu diễn dạng không dấu đơn giản chỉ là phép tính chuyển cơ số.  Dạng có dấu chuyển tính dưới dạng bits, lấy bù 2. 5 August 2010 57 Dạng byte – 8 bit  Có thể biểu diễn dạng:  Số nguyên không dấu 8bit  Có giá trị từ 0 28-1=255  Số nguyên có dấu  bit dấu  Có giá trị từ: -27 27-1 (-128127) 01234567 0: Số dương 1: Số âm 5 August 2010 58  1 ký tự theo bảng mã ASCII  ‘a’ 97 = 61Hex = 01100001  ‘A’ 65 = 41Hex = 01000001  Ví dụ cho dạng byte 10111000  Số nguyên không dấu tương ứng  10111000 = 128 + 32 + 16 + 8 = 184  Số nguyên có dấu (xét bit dấu = bit 7 = 1)  Lấy bù: 01000111 + 1 01001000 = 64 + 8 = 72 Số nguyên có dấu là: -72 Nhận xét: 256 – 184 = 72 1.4. Thông tin và sự mã hóa – Ví dụ 5 August 2010 59 Dạng word – 16 bit  Có thể biễu diễn dạng:  Số nguyên không dấu 16bit:  Có giá trị: 0 216-1=65535  Số nguyên có dấu 16bit  Có giá trị: -215215-1 (-3276832767)  word = (byte cao)x28 + (byte thấp) 89101112131415 01234567 8 bit cao (byte cao) 8 bit thấp (byte thấp) bit dấu = bit cao nhất = bit 15 1.4. Thông tin và sự mã hóa – Ví dụ 5 August 2010 60 1.4. Thông tin và sự mã hóa – Ví dụ ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 11 5 August 2010 61 1. Bộ mã ASCII 5 August 2010 62 5 August 2010 63 Các ví dụ Ví dụ 1: Biểu diễn các số nguyên có dấu sau đây bằng 8 bit: A = +58 ; B = -80 5 August 2010 64 5 August 2010 65 5 August 2010 66 1. Giới thiệu 1.5. Mạch logic cơ bản 4 1/ NOT 2/ AND 3/ OR Hµm logic PhÇn tö logic B¶ng Ch©n lý ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 12 5 August 2010 67 Cổng AND +5v  Output là 1 nếu và chỉ nếu  Input-1 là 1 và  Input-2 là 1  Output = Input1 AND Input2 Output Input-1 Input-2 AND Gate A ABB 5 August 2010 68 5 4/ NAND 5/ NOR 6/ XOR 7/ Hµm t-¬ng ®-¬ng 3- C¸c phÐp to¸n, phÇn tö logic c¬ b¶n PhÇn tö logic Hµm logic 5 August 2010 69 4- BiÓu diÔn hµm logic b»ng s¬ ®å 6 Mét sè vÝ dô: 5 August 2010 70 15b Bé céng 2 sè nhÞ ph©n 1 bit 5 August 2010 71 15c Bé so s¸nh 2 sè nhÞ ph©n 1 bit 5 August 2010 72 1. Giới thiệu 1.6. Liên kết hệ thống Khái niệm chung về bus: Là tập hợp các đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin giữa các thành phần của máy tính với nhau. Độ rộng bus: Là số đường dây của bus có thể truyền các bit thông tin đồng thời (chỉ dùng cho bus địa chỉ và bus dữ liệu) Phân loại cấu trúc bus: Cấu trúc đơn bus Cấu trúc đa bus ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 13 5 August 2010 73 Bus đồng bộ và bus không đồng bộ  Bus đồng bộ + Bus có đường tín hiệu Clock + Các sự kiện trên bus được xác định bởi xung nhịp Clock.  Bus không đồng bộ + Không có đường tín hiệu Clock + Kết thúc một sự kiện này trên bus sẽ kích hoạt cho một sự kiện tiếp theo. 5 August 2010 74 Minh họa hệ thống Bus 5 August 2010 75 Bus địa chỉ  Chức năng: vận chuyển địa chỉ để xác định ngăn nhớ hay cổng vào-ra.  Độ rộng bus địa chỉ: xác định dung lượng bộ nhớ cực đại của hệ thống. 5 August 2010 76 Bus dữ liệu  Chức năng: vận chuyển lệnh từ bộ nhớ đến CPU vận chuyển dữ liệu giữa CPU, các môđun nhớ và môđun vào-ra.  Độ rộng bus dữ liệu: xác định số bit dữ liệu có thể được trao đổi đồng thời. 5 August 2010 77 Bus điều khiển  Chức năng: vận chuyển các tín hiệu điều khiển  Các loại tín hiệu điều khiển + Các tín hiệu phát ra từ CPU để điều khiển môđun nhớ và môđun vào-ra + Các tín hiệu từ môđun nhớ hay môđun vào-ra gửi đến yêu cầu CPU. 5 August 2010 78 Chu kỳ bus  Mỗi chu kỳ bus là 1 tác vụ xảy ra trên bus để truyền tải data.  Mỗi lần CPU cần lệnh (hoặc data) từ bộ nhớ hoặc I/O, chúng phải thực thi 1 chu kỳ bus để có được thông tin hoặc ghi thông tin ra bộ nhớ hoặc ra I/O.  Mỗi chu kỳ bus gồm 2 bước : + Bước 1 : gửi địa chỉ + Bước 2 : truyền data từ địa chỉ đã được định vị. ĐH Sư phạm Kỹ thuật Vinh 5 August 2010 L.T.Vinh 14 5 August 2010 79 Chu kỳ Bus  4 chu kỳ bus cơ bản : + Đọc bộ nhớ (memory Read) + Ghi bộ nhớ (memory Write) + Đọc I/O (I/O Read) + Ghi I/O (I/O Write)  Các tín hiệu cần thiết để thực hiện các chu kỳ bus được sinh ra bởi CPU hoặc DMA Controller hoặc bộ làm tươi bộ nhớ  Mỗi chu kỳ Bus đòi hỏi tối thiểu trọn vẹn 2 xung đồng hồ hệ thống.  Đây là mốc tham chiếu theo thời gian để đồng bộ hoá tất cả các tác vụ bên trong máy tính. 5 August 2010 80 Chu kỳ Bus 5 August 2010 81 Chu kỳ Bus  Xung đầu tiên gọi là Address time, địa chỉ truy xuất sẽ được gửi đi cùng với tín hiệu xác định loại tác vụ sẽ được thực thi (đọc/ghi/đến mem/đến I/O).  Cuối xung thứ 2, CPU sẽ kiểm tra đường tín hiệu Ready. Nếu thiết bị cần truy xuất sẵn sàng đáp ứng tác vụ, thiết bị này sẽ kích 1 tí