Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chapter 1: Introduction

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chapter 1: Introduction

1. Kiến trúc máy tính Chương I – a: Tổng quan về môn học
2. Về môn học ¡ Dành cho những sinh viên yêu thích môn học, thích điểm cao và không thích nhìn lưng giảng viên. ¡ Yêu cầu: Có kiến thức về lập trình cơ bản C/C++ hoặc Java.
3. Mục tiêu môn học ¡ Tìm hiểu chức năng và hoạt động của các thành phần cơ bản trong hệ thống máy tính bao gồm Bộ xử lý (processor), bộ nhớ (memory), vào / ra (input/output). ¡ Bắt buộc phải hiểu : sự thực thi (performance) ¡ Giao diện phần cứng / phần mềm ¡ Có thể viết chương trình bằng hợp ngữ.
4. Tại sao lại dùng Những vấn đề trọng tâmMIPS? Tôi không sở hữu máy tính MIPS ¡ Hợp ngữ MIPS ¡ Mức logic số MIPS đơn giản, x86 thì ¡ Thiết kế bộ xử lý không ¡ Kỹ thuật đường ống ¡ Vào / ra và bộ nhớ ¡ Bộ nhớ đệm cache ¡ Bộ nhớ ảo ¡ Cấu trúc song song
5. Tại sao tôi phải quan tâm đến cái này? Tôi có Bài học bắt đầu từ các câuđi thiế t kế máy tính hỏi đâu ¡ Máy tính được xây dựng (built) như thế nào? Logic -> circuits -> datapath ¡ Máy tính được điều kiển như thế nào? Kiến trúc là bản chất của Instructions -> microachitecture -> ISA -> sự thực thi assembly
6. Nội dung chương 1 ¡ Lịch sử phát triển của máy tính ¡ Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính ¡ Tìm hiểu chương trình thực thi trên máy tính – Tìm hiểu bên trong máy tính – Tìm hiểu bên trong bộ vi xử lý – Tải và thực thi tập lệnh
7. Kiến trúc máy tính là gì? ¡ Tại sao phải quan tâm? ¡ Phân loại như thế nào?
8. Lịch sử phát triển của máy tính Cơ ENIAC (1946) Transistor (1958) IC(Integrated •Burroughs 6500 Circuit) •Blaise Pascal (1642) 18.000 bóng đèn •NCR, CDC 6600 •1642 - 1945 •LSI – VLSI 1500 rơle •Xử lý song song 30 tấn 140 kw
9. Khái niệm cơ bản về kiến trúc máy tính Phần mềm hệ thống Phần mềm ứng dụng Phân loại Phần cứng Chức Cấu trúc Cấu tạo năng bộ xử lý Máy tính Máy tính Von chuyên RISC CISC Harvard nhúng newmann dụng
10. Kiến trúc RISC (Reduce Instruction Set Computer) ¡ DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, Atmel AVR, MIPS, PA-RISC, Power(PowerPC), SuperH, và SPARC ¡ ARM (Acorn RISC Machine) ¡ MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) ¡ Có bao nhiêu SV biết về ARM? From ARM ¡ Hãy tra wikipedia để có khái niệm sơ bộ về ARM.
11. Các máy tính nhúng ARM là thông dụng nhất trên thế giới
12. “big.LITTLE” là gì ? ¡ Big processor cores (Lõi xử lý lớn): Hiệu năng tính toán cao. ¡ Little processor cores (Lõi xử lý nhỏ): Năng lượng tiêu thụ thấp. Big Little From ARM
13. Tại sao phát triển lõi big.Little? Pin điện thoại sẽ dùng được lâu nhất có thể
14. Kiến trúc LITTLE và BIG LITTLE • Đơn giản • Ít các đơn vị chức năng • Xử lý chậm • Đường ống ngắn BIG • Phức tạp • Nhiều đơn vị chức năng • Đường ống dài • Xử lý nhanh
15. Mở rộng: Thiết kế nhiều transitor với cùng chi phí và sử dụng hiệu quả
16. Why should they do this? Answer: Can’t increase power. Need to improve power efficiency. Great way to use all those “free” transistors.
17. So why should you care? ¡ Understanding performance and efficiency ¡ Design tradeoffs for executing code ¡ Building the hardware ¡ Making it programmable Computers are evolving very fast Need to understand how they work to understand why they are changing • Architecture is critical for performance and efficiency